Régulation de la lipoprotéine lipase macrophagique et de LOX-1 par des facteurs métaboliques. Implications dans l’athérosclérose associée au diabète de type 2.

Les maladies cardiovasculaires (MCV) sont la principale cause de décès dans les pays occidentaux et constituent la principale complication associée au diabète. La lipoprotéine lipase (LPL) est une enzyme clé du métabolisme des lipides et est responsable de l'hydrolyse des lipoprotéines riches en triglycérides (TG). Plusieurs études ont démontré que la LPL sécrétée par les macrophages dans la paroi artérielle est pro-athérogénique. La dysfonction endothéliale caractérise les stades précoces du processus athérosclérotique. Il a été observé qu’un récepteur nouvellement identifié des lipoprotéines de basse densité oxydées (LDLox), le récepteur de type lectine des LDLox (LOX-1), est fortement exprimé dans les lésions athérosclérotiques humaines et dans l’aorte de rats diabétiques, suggérant un rôle clé de LOX-1 dans la pathogénèse de l’athérosclérose diabétique. Au vu du rôle potentiel de la LPL macrophagique et du LOX-1 dans l’athérosclérose associée au diabète de type 2, nous avons évalué la régulation de ces deux molécules pro-athérogéniques par des facteurs métaboliques et inflammatoires augmentés dans le diabète, soit la leptine, l’acide linoléique (LA) et la protéine C-réactive (CRP). Nos résultats démontrent que : 1) Dans les cellules endothéliales aortiques humaines (HAECs), LA augmente l’expression protéique de LOX-1 de façon temps- et dose-dépendante; 2) La pré-incubation de HAECs avec des antioxydants et des inhibiteurs de la NADPH oxydase, de la protéine kinase C (PKC) et du facteur nucléaire-kappa B (NF-kB), inhibe l’effet stimulant de LA sur l’expression protéique de LOX-1; 3) Dans les HAECs traitées avec LA, on observe une augmentation d’expression des isoformes classiques de la PKC; 4) LA augmente de manière significative l’expression génique de LOX-1 ainsi que la liaison des protéines nucléaires extraites des HAECs à la séquence régulatrice NF-kB présente dans le promoteur du gène de LOX-1; 5) LA augmente, via LOX-1, la captation des LDLox par les cellules endothéliales. Pris dans leur ensemble, ces résultats démontrent que LA augmente l’expression endothéliale de LOX-1 in vitro et appuient le rôle clé de LA dans la dysfonction endothéliale associée au diabète. Au vu de nos études antérieures démontrant qu’une expression accrue de LPL macrophagique chez les patients diabétiques de type 2 et que l’augmentation de facteurs métaboliques dans cette maladie, soit l’homocystéine (Hcys), les acides gras et les produits terminaux de glycation (AGE), accroissent l’expression de la LPL macrophagique, nous avons par la suite déterminé l’effet, in vitro, de deux autres facteurs métaboliques et inflammatoires surexprimés dans le diabète, soit la leptine et la CRP, sur l’expression de la LPL macrophagique. Les concentrations plasmatiques de leptine sont élevées chez les patients diabétiques et sont associées à un accroissement des risques cardiovasculaires. Nous avons démontré que : 1) Dans les macrophages humains, la leptine augmente l’expression de la LPL, tant au niveau génique que protéique; 2) L’effet stimulant de la leptine sur la LPL est aboli par la pré-incubation avec un anticorps dirigé contre les récepteurs à la leptine (Ob-R), des inhibiteurs de la PKC et des antioxydants; 3) La leptine augmente l’expression membranaire des isoformes classiques de la PKC et la diminution de l’expression endogène de la PKC, abolit l’effet de la leptine sur l’expression de la LPL macrophagique; 4) Dans les macrophages murins, la leptine augmente le taux de synthèse de la LPL et augmente la liaison de protéines nucléaires à la séquence protéine activée-1 (AP-1) du promoteur du gène de la LPL. Ces observations supportent la possibilité que la leptine puisse représenter un facteur stimulant de la LPL macrophagique dans le diabète. Finalement, nous avons déterminé, in vitro, l’effet de la CRP sur l’expression de la LPL macrophagique. La CRP est une molécule inflammatoire et un puissant prédicteur d’événements cardiovasculaires. Des concentrations élevées de CRP sérique sont documentées chez les patients diabétiques de type 2. Nous avons démontré que : 1) Dans les macrophages humains, la CRP augmente l’expression de la LPL au niveau génique et protéique et la liaison de la CRP aux récepteurs CD32 est nécessaire pour médier ses effets; 2) La pré-incubation de macrophages humains avec des antioxydants, des inhibiteurs de la PKC et de la protéine kinase mitogénique activée (MAPK), prévient l’induction de la LPL par la CRP; 3) La CRP augmente l’activité de la LPL, la génération intracellulaire d’espèces radicalaires oxygénées (ROS), l’expression d’isoformes classiques de la PKC et la phosphorylation des kinases extracellulaires régulées 1/2 (ERK 1/2); 4) Les macrophages murins traités avec la CRP démontrent une augmentation de la liaison des protéines nucléaires à la séquence AP-1 du promoteur du gène de la LPL. Ces données suggèrent que la LPL puisse représenter un nouveau facteur médiant les effets délétères de la CRP dans la vasculopathie diabétique. Dans l’ensemble nos études démontrent le rôle clé de facteurs métaboliques et inflammatoires dans la régulation vasculaire de la LPL et du LOX-1 dans le diabète. Nos données suggèrent que la LPL et le LOX-1 puissent représenter des contributeurs clé de l’athérogénèse accélérée associée au diabète chez l’humain. Mots-clés : athérosclérose, maladies cardiovasculaires, diabète de type 2, macrophage, LPL, cellules endothéliales, LOX-1, stress oxydatif, leptine, LA, CRP.

Endothelin-1 and H2O2-induced signaling in vascular smooth muscle cells : modulation by CaMKII and Nitric oxide

L’endothéline-1 (ET-1) est un peptide vasoactif extrêmement puissant qui possède une forte activité mitogénique dans les cellules du muscle lisse vasculaire (VSMCs). Il a été démontré que l’ET-1 est impliquée dans plusieurs maladies cardio-vasculaires, comme l’athérosclérose, l'hypertension, la resténose après l'angioplastie, l’insuffisance cardiaque et l'arythmie. L’ET-1 exerce ses effets via plusieurs voies de signalisation qui incluent le Ca2+, les protéines kinases activées par les mitogènes (MAPKs) y compris les kinases régulées par les signaux extracellulaires (ERK1/2) et la voie de la phosphatidylinositol 3-kinase (PI-3K)/protein kinase B (PKB). Plusieurs études ont démontré que les dérivés réactifs de l'oxygène (ROS) peuvent jouer un rôle important dans la signalisation d’ERK1/2 et de PKB induite par plusieurs facteurs de croissance et hormones. Nous avons précédemment montré que l'ET-1 produit des ROS qui agissent comme médiateur de la signalisation cellulaire induite par l’ET-1. Le peroxyde d’hydrogène (H2O2), une molécule qui appartient à la famille des ROS, peut activer les voies de la MAPK et de la PKB dans les VSMCs. Par ailleurs, nos résultats suggèrent également que le Ca2+ et la calmoduline (CaM) sont essentiels pour la phosphorylation d’ERK1/2, de p38 et de PKB induite par le H2O2 dans les VSMCs. La Ca2+/CaM-dependent protein kinases II (CaMKII) est une sérine/thréonine protéine kinase multifonctionnelle activée par le Ca2+/CaM. Il a été montré que la CaMKII est impliquée dans les voies de signalisation induite par le H2O2 dans les cellules endothéliales. Cependant, le rôle de la CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de la proline-rich tyrosine kinase 2 (Pyk2) induite par l’ET-1 et le H2O2, de même que son rôle dans l’effet hypertrophique et prolifératif de l’ET-1 dans les VSMCs demeure inexploré. Le monoxyde d’azote (NO) est une molécule vasoactive impliquée dans la régulation de plusieurs réponses hormonales. Le NO peut moduler la signalisation contrôlant la croissance cellulaire induite par plusieurs agonistes d’où son rôle protecteur dans le système vasculaire. Des études ont montré que le NO peut inhiber la voie de Ras/Raf/ERK1/2 et la voie de PKB induite par le facteur de croissance endothélial (EGF) et l’angiotensine II (Ang II). Beaucoup d’autres travaux ont mis en évidence un cross-talk entre les voies de signalisation activées par l’ET-1 et le NO. La capacité du NO à inhiber la signalisation intracellulaire induite par l’ET-1 dans les VSMCs demeure inconnue. Le travail présenté dans cette thèse vise à déterminer le rôle du système Ca2+-CaM-CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1 et le H2O2 ainsi que son rôle dans la croissance et la prolifération cellulaire induites par l’ET-1 dans les VSMCs. Nous avons également testé le rôle du NO dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 ainsi que la synthèse protéique induite par l’ET-1. Dans la première partie de notre étude, nous avons examiné le rôle de la CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2 et de PKB induite par l’ET-1 dans les VSMCs en utilisant trois approches différentes i.e. l'usage d'inhibiteurs pharmacologiques, un peptide auto-inhibiteur de la CaMKII (CaMKII AIP) et la technique de siRNA. Nous avons démontré que la CaMKII est impliquée dans la phosphorylation d’ERK1/2 et de PKB induite par l’ET-1 dans les VSMCs. Des études précédentes ont montré à l’aide d’inhibiteurs pharmacologiques comme le KN-93 que l'Ang II et les agents induisant une augmentation de la concentration en Ca2+ intracellulaire comme l’ionomycine, provoquent la phosphorylation d’ERK1/2 via la CaM dans les VSMCs. Cependant, en utilisant différentes approches, nos études ont montré pour la première fois une implication de la CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2 et de PKB induite par l’ET-1 dans les VSMCs. Nous avons également rapporté pour la première fois, un rôle crucial de la CaMKII dans la pathophysiologie vasculaire associée à l’ET-1 puisque l’activation de la CaMKII joue un rôle important dans l’hypertrophie et la croissance cellulaire. Dans la deuxième partie, à la lumière des études précédentes qui montraient que les ROS agissent comme médiateurs de la signalisation induite par l’ET-1 dans les VSMCs, nous avons examiné si la CaMKII est également impliquée dans l’activation des voies d’ERK1/2 et de PKB induite par le H2O2. En utilisant des approches pharmacologiques et moléculaires, nous avons montré, comme pour l’ET-1, que la CaMKII joue un rôle critique en amont de la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par le H2O2. Nous avons précédemment montré que la transactivation du récepteur de type I de l’insulin-like growth factor (IGF-1R) est nécessaire à l’activation de PKB induite par le H2O2. Pour cette raison, nous avons examiné l'effet de l'inhibition de la CaMKII par l’inhibiteur pharmacologique ou par le knock-down de la CaMKII sur la phosphorylation d’IGF-1R induite par le H2O2. Les résultats démontrent que la CaMKII joue un rôle critique en amont de la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et d’IGF-1R induite par le H2O2. Dans la troisième partie de notre étude, nous avons également examiné le mécanisme moléculaire par lequel le NO exerce ses effets anti-mitogéniques et anti-hypertrophiques dans la signalisation induite par l’ET-1. En testant l'effet de deux différents donneurs de NO (S-nitroso-N-acetylpenicillamine (SNAP), sodium nitroprusside (SNP)) et un inhibiteur de NO synthase, le N (G)-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME) dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1, nous avons observé que le NO a un effet inhibiteur sur la signalisation induite par l’ET-1 dans les VSMCs. Par ailleurs, le 8-Br-GMPc, un analogue du GMPc, a un effet similaire à celui des deux donneurs du NO, tandis que l’oxadiazole quinoxaline (ODQ), un inhibiteur de la guanylate cyclase soluble, inverse l'effet inhibiteur du NO. Nous concluons que le NO diminue la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1 d’une manière dépendante du GMPc. Le NO inhibe aussi les effets hypertrophiques de l’ET-1 puisque le traitement avec le SNAP diminue la synthèse des protéines induite par l’ET-1. En résumé, les études présentées dans cette thèse démontrent que l’ET-1 et le H2O2 sont des activateurs de la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 dans les VSMCs et que la CaMKII s’avère nécessaire pour ce processus, en agissant en amont de l’activation de IGF-1R induite par le H2O2 dans les VSMCs. Elles montrent également que le NO inhibe la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1. Enfin, nos travaux suggèrent aussi que l’activation de la CaMKII stimule la synthèse des protéines et de l’ADN induites par l’ET-1 alors que le NO inhibe la synthèse des protéines induite par ET-1. Mots clés: Endothéline ; Peroxyde d'hydrogène ; CaMKII ; Monoxyde d’azote ; Système vasculaire ; PKB; ERK1/2; IGF-1R; Hypertrophie.

The BTB/POZ Transcription Factor Miz-1 Is Required To Regulate The Commitment, Survival And Differentiation Of Early B And T Cell Lineages

Les lymphocytes B et T sont issus de cellules progénitrices lymphoïdes de la moelle osseuse qui se différencient grâce à l’action de facteurs de transcription, cytokines et voies de signalisation, dont l’interleukine-7 (IL-7)/IL-7 récepteur (IL-7R). Le facteur de transcription c-Myc est exprimé par les cellules lymphoïdes et contrôle leur croissance et leur différenciation. Cette régulation transcriptionnelle peut être coordonnée par le complexe c-Myc/Myc-Interacting Zinc finger protein-1 (Miz-1). Le but de ce projet était de comprendre les mécanismes qui impliquent Miz-1 et le complexe c-Myc/Miz-1 dans le développement des lymphocytes B et T. Pour réaliser ce projet, des souris déficientes pour le domaine de transactivation de Miz-1 (Miz-1POZ) et des souris à allèles mutantes pour c-MycV394D, mutation qui empêche l’interaction avec Miz-1, ont été générées. La caractérisation des souris Miz 1POZ a démontré que l’inactivation de Miz-1 perturbe le développement des lymphocytes B et T aux stades précoces de leur différenciation qui dépend de l’IL-7. L’analyse de la cascade de signalisation IL-7/IL-7R a montré que ces cellules surexpriment la protéine inhibitrice SOCS1 qui empêche la phosphorylation de STAT5 et perturbe la régulation à la hausse de la protéine de survie Bcl-2. De plus, Miz-1 se lie directement au promoteur de SOCS1 et contrôle son activité. En plus de contrôler l’axe IL-7/IL-7R/STAT5/Bcl-2 spécifiquement aux stades précoces du développement afin d’assurer la survie des progéniteurs B et T, Miz-1 régule l’axe EBF/Pax-5/Rag-1/2 dans les cellules B afin de coordonner les signaux nécessaires pour la différenciation des cellules immatures. La caractérisation des souris c-MycV394D a montré, quant à elle, que les fonctions de Miz-1 dans les cellules B et T semblent indépendantes de c-Myc. Les cellules T des souris Miz-1POZ ont un défaut de différenciation additionnel au niveau de la -sélection, étape où les signaux initiés par le TCR remplacent ceux induits par IL-7 pour assurer la prolifération et la différenciation des thymocytes en stades plus matures. À cette étape du développement, une forme fonctionnelle de Miz-1 semble être requise pour contrôler le niveau d’activation de la voie p53, induite lors du processus de réarrangement V(D)J du TCR. L’expression de gènes pro-apoptotiques PUMA, NOXA, Bax et du régulateur de cycle cellulaire p21CIP1 est régulée à la hausse dans les cellules des souris Miz-1POZ. Ceci provoque un débalancement pro-apoptotique qui empêche la progression du cycle cellulaire des cellules TCR-positives. La survie des cellules peut être rétablie à ce stade de différenciation en assurant une coordination adéquate entre les signaux initiés par l’introduction d’un TCR transgénique et d’un transgène codant pour la protéine Bcl-2. En conclusion, ces études ont montré que Miz-1 intervient à deux niveaux du développement lymphoïde: l’un précoce en contrôlant la signalisation induite par l’IL-7 dans les cellules B et T, en plus de l’axe EBF/Pax-5/Rag-1/2 dans les cellules B; et l’autre tardif, en coordonnant les signaux de survie issus par le TCR et p53 dans les cellules T. Étant donné que les thymocytes et lymphocytes B immatures sont sujets à plusieurs rondes de prolifération, ces études serviront à mieux comprendre l’implication des régulateurs du cycle cellulaire comme c-Myc et Miz-1 dans la génération des signaux nécessaires à la différenciation non aberrante et à la survie des ces cellules. Enfin, les modèles expérimentaux, souris déficientes ou à allèles mutantes, utilisés pour ce travail permettront de mieux définir les bases moléculaires de la transformation maligne des lymphocytes B et T et de révéler les mécanismes conduisant au lymphome.

Rôle de l’enzyme PAS kinase dans la régulation du facteur de transcription PDX-1 dans la cellule bêta pancréatique.

Le diabète de type 2 (DT2) se caractérise par une production insuffisante d'insuline par le pancréas ainsi qu'une résistance des tissus périphériques à l'action de l'insuline. Dans les cellules bêta pancréatiques, le glucose stimule la production de l'insuline en induisant la transcription de son gène et la traduction ainsi que la sécrétion de sa protéine. Paradoxalement, une exposition prolongée et simultanée de ces cellules à de hautes concentrations de glucose en présence d'acides gras conduit à la détérioration de la fonction bêta pancréatique et au développement du DT2. Toutefois, les mécanismes moléculaires responsables de ces effets du glucose ne sont que partiellement connus. L'objectif du travail décrit dans cette thèse est d'identifier les mécanismes responsables de la régulation de la transcription du gène de l'insuline. PDX-1 (de l’anglais pour pancreatic and duodenal homeobox 1) est un facteur de transcription majeur et essentiel tant pour le développement du pancréas que pour le maintien de sa fonction à l'état adulte. En réponse au glucose, PDX-1 se lie au promoteur du gène de l'insuline et induit sa transcription. Ceci est inhibé par l'acide gras palmitate. Dans la première partie des travaux effectués dans le cadre de cette thèse, nous avons identifié deux mécanismes de régulation de la transcription du gène de l'insuline: le premier via ERK1/2 (de l'anglais pour extracellular-signal-regulated protein kinases 1 and 2) et le second par l’enzyme PASK (pour per-arnt-sim kinase). Nous avons également mis en évidence l'existence d'un troisième mécanisme impliquant l'inhibition de l'expression du facteur de transcription MafA par le palmitate. Nos travaux indiquent que la contribution de la signalisation via PASK est majeure. L'expression de PASK est augmentée par le glucose et inhibée par le palmitate. Sa surexpression dans les cellules MIN6 et les îlots isolés de rats, mime les effets du glucose sur l'expression du gène de l'insuline ainsi que sur l'expression de PDX-1 et prévient les effets délétères du palmitate. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons identifié un nouveau mécanisme par lequel PASK augmente la stabilité protéique de PDX-1, soit via la phosphorylation et l'inactivation de la protéine kinase GSK3 bêta (de l'anglais pour glycogen synthase kinase 3 beta). Le glucose induit la translocation de PDX-1 du cytoplasme vers le noyau, ce qui est essentiel à sa liaison au promoteur de ses gènes cibles. L'exclusion nucléaire de PDX-1 a été observée dans plusieurs modèles ex vivo et in vivo de dysfonction de la cellule bêta pancréatique. Dans le dernier volet de cette thèse, nous avons démontré l'importance de l'utilisation de cellules primaires (îlots isolés et dispersés) pour étudier la translocation nucléaire de PDX-1 endogène étant donné que ce mode de régulation est absent dans les lignées insulino-sécrétrices MIN6 et HIT-T15. Ces études nous ont permis d'identifier et de mieux comprendre les mécanismes régulant la transcription du gène de l'insuline via le facteur de transcription PDX-1. Les cibles moléculaires ainsi identifiées pourraient contribuer au développement de nouvelles approches thérapeutiques pour le traitement du diabète de type 2. Mots-clés : Diabète, îlots de Langerhans, cellule bêta pancréatique, gène de l'insuline, PDX-1, PASK, GSK3 bêta, ERK1/2, PKB, glucose, palmitate.

Characterization of polycystin-1 in ADPKD pathogenetic mechanism : biogenesis and functional implications by genetic approaches in mouse

La polykystose rénale autosomique dominante (ADPKD) est une des maladies génétiques les plus communes. ADPKD se manifeste le plus souvent au stade adulte par la présence de kystes rénaux, et bien souvent de kystes hépatiques, avec une progression très variable. ADPKD mène à une insuffisance rénale: les seuls recours sont la dialyse puis la transplantation rénale. Les mutations dispersées sur les gènes PKD1 (majoritairement; la protéine polycystine-1, PC1) et PKD2 (la protéine polycystine-2, PC2) sont responsables de l’ADPKD. Le mécanisme pathogénétique de perte de fonction (LOF) et donc d’un effet récessif cellulaire est évoqué comme causatif de l’ADPKD. LOF est en effet supporté par les modèles murins d’inactivation de gènes PKD1/PKD2, qui développent de kystes, quoique in utéro et avec une rapidité impressionnante dans les reins mais pas dans le foie. Malgré de nombreuses études in vitro, le rôle de PC1/PC2 membranaire/ciliaire reste plutôt hypothétique et contexte-dépendant. Ces études ont associé PC1/PC2 à une panoplie de voies de signalisation et ont souligné une complexité structurelle et fonctionnelle exceptionnelle, dont l’implication a été testée notamment chez les modèles de LOF. Toutefois, les observations patho-cellulaires chez l’humain dont une expression soutenue, voire augmentée, de PKD1/PC1 et l’absence de phénotypes extrarénaux particuliers remet en question l’exclusivité du mécanisme de LOF. Il était donc primordial 1) d’éclaircir le mécanisme pathogénétique, 2) de générer des outils in vivo authentiques d’ADPKD en terme d’initiation et de progression de la maladie et 3) de mieux connaitre les fonctions des PC1/PC2 indispensables pour une translation clinique adéquate. Cette thèse aborde tous ces points. Tout d’abord, nous avons démontré qu’une augmentation de PKD1 endogène sauvage, tout comme chez l’humain, est pathogénétique en générant et caractérisant en détail un modèle murin transgénique de Pkd1 (Pkd1TAG). Ce modèle reproduit non seulement les caractéristiques humaines rénales, associées aux défauts du cil primaire, mais aussi extrarénales comme les kystes hépatiques. La sévérité du phénotype corrèle avec le niveau d’expression de Pkd1 ce qui supporte fortement un modèle de dosage. Dans un deuxième temps, nous avons démontré par les études de complémentations génétiques que ces deux organes reposent sur une balance du clivage GPS de Pc1, une modification post-traductionelle typique des aGPCR, et dont l’activité et l’abondance semblent strictement contrôlées. De plus, nous avons caractérisé extensivement la biogénèse de Pc1 et de ses dérivés in vivo générés suite au clivage GPS. Nous avons identifié une toute nouvelle forme et prédominante à la membrane, la forme Pc1deN, en plus de confirmer deux fragments N- et C-terminal de Pc1 (NTF et CTF, respectivement) qui eux s’associent de manière non-covalente. Nous avons démontré de façon importante que le trafic de Pc1deN i.e., une forme NTF détachée du CTF, est toutefois dépendant de l’intégrité du fragment CTF in vivo. Par la suite, nous avons généré un premier modèle humanisant une mutation PKD1 non-sens tronquée au niveau du domaine NTF(E3043X) en la reproduisant chez une souris transgénique (Pkd1extra). Structurellement, cette mutation, qui mimique la forme Pc1deN, s’est également avérée causative de PKD. Le modèle Pkd1extra a permis entre autre de postuler l’existence d’une cross-interaction entre différentes formes de Pc1. De plus, nos deux modèles murins sont tous les deux associés à des niveaux altérés de c-Myc et Pc2, et soutiennent une implication réelle de ces derniers dans l’ADPKD tou comme une interaction fonctionnelle entre les polycystines. Finalement, nous avons démontré un chevauchement significatif entre l’ADPKD et le dommage rénal aigüe (ischémie/AKI) dont une expression augmentée de Pc1 et Pc2 mais aussi une stimulation de plusieurs facteurs cystogéniques tel que la tubérine, la β-caténine et l’oncogène c-Myc. Nos études ont donc apporté des évidences cruciales sur la contribution du gène dosage dans l’ADPKD. Nous avons développé deux modèles murins qui serviront d’outil pour l’analyse de la pathologie humaine ainsi que pour la validation préclinique ADPKD. L’identification d’une nouvelle forme de Pc1 ajoute un niveau de complexité supplémentaire expliquant en partie une capacité de régulation de plusieurs voies de signalisation par Pc1. Nos résultats nous amènent à proposer de nouvelles approches thérapeutiques: d’une part, le ciblage de CTF i.e., de style chaperonne, et d’autre part le ciblage de modulateurs intracellulaires (c-Myc, Pc2, Hif1α). Ensemble, nos travaux sont d’une importance primordiale du point de vue informatif et pratique pour un avancement vers une thérapie contre l’ADPKD. Le partage de voies communes entre AKI et ADPKD ouvre la voie aux approches thérapeutiques parallèles pour un traitement assurément beaucoup plus rapide.

Temporal regulation of expression of immediate early and second phase transcripts by endothelin-1 in cardiomyocytes

Background: Endothelin-1 stimulates Gq protein-coupled receptors to promote proliferation in dividing cells or hypertrophy in terminally differentiated cardiomyocytes. In cardiomyocytes, endothelin-1 rapidly (within minutes) stimulates protein kinase signaling, including extracellular-signal regulated kinases 1/2 (ERK1/2; though not ERK5), with phenotypic/physiological changes developing from approximately 12 h. Hypertrophy is associated with changes in mRNA/protein expression, presumably consequent to protein kinase signaling, but the connections between early, transient signaling events and developed hypertrophy are unknown. Results: Using microarrays, we defined the early transcriptional responses of neonatal rat cardiomyocytes to endothelin-1 over 4 h, differentiating between immediate early gene (IEG) and second phase RNAs with cycloheximide. IEGs exhibited differential temporal and transient regulation, with expression of second phase RNAs within 1 h. Of transcripts upregulated at 30 minutes encoding established proteins, 28 were inhibited >50% by U0126 (which inhibits ERK1/2/5 signaling), with 9 inhibited 25-50%. Expression of only four transcripts was not inhibited. At 1 h, most RNAs (approximately 67%) were equally changed in total and polysomal RNA with approximately 17% of transcripts increased to a greater extent in polysomes. Thus, changes in expression of most protein-coding RNAs should be reflected in protein synthesis. However, approximately 16% of transcripts were essentially excluded from the polysomes, including some protein-coding mRNAs, presumably inefficiently translated. Conclusion: The phasic, temporal regulation of early transcriptional responses induced by endothelin-1 in cardiomyocytes indicates that, even in terminally differentiated cells, signals are propagated beyond the primary signaling pathways through transcriptional networks leading to phenotypic changes (that is, hypertrophy). Furthermore, ERK1/2 signaling plays a major role in this response.

Ethylene and 1-methylcyclopropene differentially regulate gene expression during onion sprout suppression

Onion (Allium cepa) is regarded as a nonclimacteric vegetable. In onions, however, ethylene can suppress sprouting while the ethylene-binding inhibitor 1-methylcyclopropene (1-MCP) can also suppress sprout growth; yet, it is unknown how ethylene and 1-MCP elicit the same response. In this study, onions were treated with 10 mu L L(-1) ethylene or 1 mu L L(-1) 1-MCP individually or in combination for 24 h at 20 degrees C before or after curing (6 weeks) at 20 degrees C or 28 degrees C and then stored at 1 degrees C. Following curing, a subset of these same onions was stored separately under continuous air or ethylene (10 mu L L(-1)) at 1 degrees C. Onions treated with ethylene and 1-MCP in combination after curing for 24 h had reduced sprout growth as compared with the control 25 weeks after harvest. Sprout growth following storage beyond 25 weeks was only reduced through continuous ethylene treatment. This observation was supported by a higher proportion of down-regulated genes characterized as being involved in photosynthesis, measured using a newly developed onion microarray. Physiological and biochemical data suggested that ethylene was being perceived in the presence of 1-MCP, since sprout growth was reduced in onions treated with 1-MCP and ethylene applied in combination but not when applied individually. A cluster of probes representing transcripts up-regulated by 1-MCP alone but down-regulated by ethylene alone or in the presence of 1-MCP support this suggestion. Ethylene and 1-MCP both down-regulated a probe tentatively annotated as an ethylene receptor as well as ethylene-insensitive 3, suggesting that both treatments down-regulate the perception and signaling events of ethylene.

Heme oxygenase-1 protects against Alzheimer’s amyloid-β1-42 induced toxicity via carbon monoxide production

Heme oxygenase-1 (HO-1), an inducible enzyme up-regulated in Alzheimer‟s disease (AD), catabolises heme to biliverdin, Fe2+ and carbon monoxide (CO). CO can protect neurones from oxidative stress-induced apoptosis by inhibiting Kv2.1 channels, which mediate cellular K+ efflux as an early step in the apoptotic cascade. Since apoptosis contributes to the neuronal loss associated with amyloid β peptide (Aβ) toxicity in AD, we investigated the protective effects of HO-1 and CO against Aβ1-42 toxicity in SH-SY5Y cells, employing cells stably transfected with empty vector or expressing the cellular prion protein, PrPc, and rat primary hippocampal neurons. Aβ1-42 (containing protofibrils) caused a concentrationdependent decrease in cell viability, attributable at least in part to induction of apoptosis, with the PrPc expressing cells showing greater susceptibility to Aβ1-42 toxicity. Pharmacological induction or genetic over-expression of HO-1 significantly ameliorated the effects of Aβ1-42. The CO-donor CORM-2 protected cells against Aβ1-42 toxicity in a concentration-dependent manner. Electrophysiological studies revealed no differences in the outward current pre- and post-Aβ1-42 treatment suggesting that K+ channel activity is unaffected in these cells. Instead, Aβ toxicity was reduced by the L-type Ca2+ channel blocker nifedipine, and by the CaMKKII inhibitor, STO-609. Aβ also activated the downstream kinase, AMP-dependent protein kinase (AMPK). CO prevented this activation of AMPK. Our findings indicate that HO-1 protects against Aβ toxicity via production of CO. Protection does not arise from inhibition of apoptosis-associated K+ efflux, but rather by inhibition of AMPK activation, which has been recently implicated in the toxic effects of Aβ. These data provide a novel, beneficial effect of CO which adds to its growing potential as a therapeutic agent.

Endothelin-1 and fibroblast growth factors stimulate the mitogen-activated protein kinase signaling cascade in cardiac myocytes. The potential role of the cascade in the integration of two signaling pathways leading to myocyte hypertrophy.

Maximally effective concentrations of endothelin-1 (ET-1), acidic FGF (aFGF), or 12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate (TPA) activated mitogen-activated protein kinase (MAPK) by 3-4-fold in crude extracts of myocytes cultured from neonatal rat heart ventricles. Maximal activation was achieved after 5 min. Thereafter, MAPK activity stimulated by ET-1 or aFGF declined to control values within 1-2 h, whereas activation by TPA was more sustained. Two peaks of MAPK activity (a 42- and a 44-kDa MAPK) were resolved in cells exposed to ET-1 or aFGF by fast protein liquid chromatography on a Mono Q column. One major and one minor peak of MAPK kinase (MAPKK) was stimulated by ET-1 or aFGF. Cardiac myocytes expressed protein kinase C (PKC)-alpha, -delta, -epsilon and -zeta as shown immunoblotting. Exposure to 1 microM TPA for 24 h down-regulated PKC-alpha, -delta, and -epsilon, but not PKC-zeta. This maneuver wholly abolished the activation of MAPK on re-exposure to TPA but did not affect the response to aFGF. The effect of ET-1 was partially down-regulated. ET-1 stimulated phospho[3H]inositide hydrolysis 18-fold, whereas aFGF stimulated by only 30%. Agonists which initially utilize dissimilar signaling pathways may therefore converge at the level of MAPKK/MAPK and this may be relevant to the hypertrophic response of the heart.

Peptide growth factors signal differentially through protein kinase C to extracellular signal-regulated kinases in neonatal cardiomyocytes

The extracellular signal-regulated kinases 1/2 (ERK1/2) are activated in cardiomyocytes by Gq protein-coupled receptors and are associated with induction of hypertrophy. Here, we demonstrate that, in primary cardiomyocyte cultures, ERK1/2 were also significantly activated by platelet-derived growth factor (PDGF), epidermal growth factor (EGF) or fibroblast growth factor (FGF), but insulin, insulin-like growth factor 1 (IGF-1) and nerve growth factor (NGF) had relatively minor effects. PDGF, EGF or FGF increased cardiomyocyte size via ERK1/2, whereas insulin, IGF-1 or NGF had no effect suggesting minimum thresholds/durations of ERK1/2 signaling are required for the morphological changes associated with hypertrophy. Peptide growth factors are widely accepted to activate phospholipase C gamma1 (PLCgamma1) and protein kinase C (PKC). In cardiomyocytes, only PDGF stimulated tyrosine phosphorylation of PLCgamma1 and nPKCdelta. Furthermore, activation of ERK1/2 by PDGF, but not EGF, required PKC activity. In contrast, EGF substantially increased Ras.GTP with rapid activation of c-Raf, whereas stimulation of Ras.GTP loading by PDGF was minimal and activation of c-Raf was delayed. Our data provide clear evidence for differential coupling of PDGF and EGF receptors to the ERK1/2 cascade, and indicate that a minimum threshold/duration of ERK1/2 signaling is required for the development of cardiomyocyte hypertrophy.

Inflame my heart (by p38-MAPK).

Although many studies have explored the stimuli which promote hypertrophic growth or death in cardiac myocytes and the signaling pathways which they activate, the mechanisms by which these pathways promote the pathophysiological responses are still obscure. The mitogen-activated protein kinase (MAPK) cascades (in which MAPKs are phosphorylated and activated by upstream MAPK kinases [MKKs] which are, in turn, phosphorylated and activated by MKK kinases [MKKKs]) were identified in the early- to mid-1990s as potentially key regulatory pathways in cardiac myocyte pathophysiology.1,2 The principal MAPKs investigated in cardiac myocytes are the extracellular signal-regulated kinases 1/2 (ERK1/2), c-Jun N-terminal kinases (JNKs), and p38-MAPKs. ERK1/2 are potently activated by hypertrophic stimuli, whereas JNKs and p38-MAPKs are potently activated by cellular stresses (eg, oxidative stress). However, there is cross-talk such that JNKs and p38-MAPKs are activated by hypertrophic stimuli and ERK1/2 are activated by cellular stresses, and the contribution of each pathway to the overall cardiac myocyte response is not entirely clear. MAPKs phosphorylate a number of known transcription factors to alter their transactivating activities thus, presumably, influencing gene expression to elicit the cellular response.3 Nevertheless, the immediate consequences (ie, the transcription factors which are phosphorylated) and downstream consequences (ie, genes with altered expression) of MAPK signaling in the heart or specifically in cardiac myocytes are still largely unknown. To start to address this issue for the p38-MAPK pathway in the (rat) heart (Figure), Tenhunen et al4 directly injected adenoviruses encoding wild-type (WT) p38-MAPKα together …

Role of alpha 7 Nicotinic Acetylcholine Receptor in Calcium Signaling Induced by Prion Protein Interaction with Stress-inducible Protein 1

The prion protein (PrP(C)) is a conserved glycosylphosphatidyl-inositol-anchored cell surface protein expressed by neurons and other cells. Stress-inducible protein 1 (STI1) binds PrP(C) extracellularly, and this activated signaling complex promotes neuronal differentiation and neuroprotection via the extracellular signal-regulated kinase 1 and 2 (ERK1/2) and cAMP-dependent protein kinase 1 (PKA) pathways. However, the mechanism by which the PrPC-STI1 interaction transduces extracellular signals to the intracellular environment is unknown. We found that in hippocampal neurons, STI1-PrP(C) engagement induces an increase in intracellular Ca(2+) levels. This effect was not detected in PrP(C)-null neurons or wild-type neurons treated with an STI1 mutant unable to bind PrP(C). Using a best candidate approach to test for potential channels involved in Ca(2+) influx evoked by STI1-PrP(C), we found that alpha-bungarotoxin, a specific inhibitor for alpha 7 nicotinic acetylcholine receptor (alpha 7nAChR), was able to block PrP(C)-STI1-mediated signaling, neuroprotection, and neuritogenesis. Importantly, when alpha 7nAChR was transfected into HEK 293 cells, it formed a functional complex with PrP(C) and allowed reconstitution of signaling by PrP(C)-STI1 interaction. These results indicate that STI1 can interact with the PrP(C).alpha 7nAChR complex to promote signaling and provide a novel potential target for modulation of the effects of prion protein in neurodegenerative diseases.

Leishmania amazonensis META2 protein confers protection against heat shock and oxidative stress

The META cluster of Leishmania amazonensis contains both META1 and META2 genes, which are upregulated in metacyclic promastigotes and encode proteins containing the META domain. Previous studies defined META2 as a 48.0-kDa protein, which is conserved in other Leishmania species and in Trypanosoma brucei. In this work, we demonstrate that META2 protein expression is regulated during the Leishmania life cycle but constitutive in T. brucei. META2 protein is present in the cytoplasm and flagellum of L amazonensis promastigotes. Leishmania META2-null replacement mutants are more sensitive to oxidative stress and, upon heat shock, assume rounded morphology with shortened flagella. The increased susceptibility of null parasites to heat shock is reversed by extra-chromosomal expression of the META2 gene. Defective Leishmania promastigotes exhibit decreased ability to survive in macrophages. By contrast, META2 expression is decreased by 80% in RNAi-induced T. brucei bloodstream forms with no measurable effect on survival or resistance to heat shock. (C) 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.

Expressão de c-MYC, NKX3.1 e E-Caderina por Imuno-Histoquímica em Microarranjo de Tecido (TMA) de Lesões Pré- Neoplásicas e Neoplásicas na Próstata De Cães

Pós-graduação em Medicina Veterinária - FMVZ

Polimorfismos no gene JY-1 e suas associações com probabilidade de prenhez precoce e características de crescimento em novilhas da raça Nelore

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)