c-Jun N-terminal kinase binding domain-dependent phosphorylation of mitogen-activated protein kinase kinase 4 and mitogen-activated protein kinase kinase 7 and balancing cross-talk between c-Jun N-terminal kinase and extracellular signal-regulated kinase pathways in cortical neurons

The c-Jun N-terminal kinase (JNK) is a mitogen-activated protein kinase (MAPK) activated by stress-signals and involved in many different diseases. Previous results proved the powerful effect of the cell permeable peptide inhibitor d-JNKI1 (d-retro-inverso form of c-Jun N-terminal kinase-inhibitor) against neuronal death in CNS diseases, but the precise features of this neuroprotection remain unclear. We here performed cell-free and in vitro experiments for a deeper characterization of d-JNKI1 features in physiological conditions. This peptide works by preventing JNK interaction with its c-Jun N-terminal kinase-binding domain (JBD) dependent targets. We here focused on the two JNK upstream MAPKKs, mitogen-activated protein kinase kinase 4 (MKK4) and mitogen-activated protein kinase kinase 7 (MKK7), because they contain a JBD homology domain. We proved that d-JNKI1 prevents MKK4 and MKK7 activity in cell-free and in vitro experiments: these MAPKK could be considered not only activators but also substrates of JNK. This means that d-JNKI1 can interrupt downstream but also upstream events along the JNK cascade, highlighting a new remarkable feature of this peptide. We also showed the lack of any direct effect of the peptide on p38, MEK1, and extracellular signal-regulated kinase (ERK) in cell free, while in rat primary cortical neurons JNK inhibition activates the MEK1-ERK-Ets1/c-Fos cascade. JNK inhibition induces a compensatory effect and leads to ERK activation via MEK1, resulting in an activation of the survival pathway-(MEK1/ERK) as a consequence of the death pathway-(JNK) inhibition. This study should hold as an important step to clarify the strong neuroprotective effect of d-JNKI1.

A-Kinase Anchoring Protein Lbc Coordinates a p38 Activating Signaling Complex Controlling Compensatory Cardiac Hypertrophy.

In response to stress, the heart undergoes a remodeling process associated with cardiac hypertrophy that eventually leads to heart failure. A-kinase anchoring proteins (AKAPs) have been shown to coordinate numerous prohypertrophic signaling pathways in cultured cardiomyocytes. However, it remains to be established whether AKAP-based signaling complexes control cardiac hypertrophy and remodeling in vivo. In the current study, we show that AKAP-Lbc assembles a signaling complex composed of the kinases PKN, MLTK, MKK3, and p38α that mediates the activation of p38 in cardiomyocytes in response to stress signals. To address the role of this complex in cardiac remodeling, we generated transgenic mice displaying cardiomyocyte-specific overexpression of a molecular inhibitor of the interaction between AKAP-Lbc and the p38-activating module. Our results indicate that disruption of the AKAP-Lbc/p38 signaling complex inhibits compensatory cardiomyocyte hypertrophy in response to aortic banding-induced pressure overload and promotes early cardiac dysfunction associated with increased myocardial apoptosis, stress gene activation, and ventricular dilation. Attenuation of hypertrophy results from a reduced protein synthesis capacity, as indicated by decreased phosphorylation of 4E-binding protein 1 and ribosomal protein S6. These results indicate that AKAP-Lbc enhances p38-mediated hypertrophic signaling in the heart in response to abrupt increases in the afterload.

Contribution of S6K1/MAPK signaling pathways in the response to oxidative stress: activation of RSK and MSK by hydrogen peroxide

Cells respond to different kind of stress through the coordinated activation of signaling pathways such as MAPK or p53. To find which molecular mechanisms are involved, we need to understand their cell adaptation. The ribosomal protein, S6 kinase 1 (S6K1), is a common downstream target of signaling by hormonal or nutritional stress. Here, we investigated the initial contribution of S6K1/MAPK signaling pathways in the cell response to oxidative stress produced by hydrogen peroxide (H2O2). To analyze S6K1 activation, we used the commercial anti-phospho-Thr389-S6K1 antibody most frequently mentioned in the bibliography. We found that this antibody detected an 80-90 kDa protein that was rapidly phosphorylated in response to H2O2 in several human cells. Unexpectedly, this phosphorylation was insensitive to both mTOR and PI3K inhibitors, and knock-down experiments showed that this protein was not S6K1. RSK and MSK proteins were candidate targets of this phosphorylation. We demonstrated that H2O2 stimulated phosphorylation of RSK and MSK kinases at residues that are homologous to Thr389 in S6K1. This phosphorylation required the activity of either p38 or ERK MAP kinases. Kinase assays showed activation of RSK and MSK by H2O2. Experiments with mouse embryonic fibroblasts from p38 animals" knockout confirmed these observations. Altogether, these findings show that the S6K1 signaling pathway is not activated under these conditions, clarify previous observations probably misinterpreted by non-specific detection of proteins RSK and MSK by the anti-phospho-Thr389-S6K1 antibody, and demonstrate the specific activation of MAPK signaling pathways through ERK/p38/RSK/MSK by H2O2.

A peptide inhibitor of c-Jun N-terminal kinase protects against both aminoglycoside and acoustic trauma-induced auditory hair cell death and hearing loss.

Hearing loss can be caused by a variety of insults, including acoustic trauma and exposure to ototoxins, that principally effect the viability of sensory hair cells via the MAP kinase (MAPK) cell death signaling pathway that incorporates c-Jun N-terminal kinase (JNK). We evaluated the otoprotective efficacy of D-JNKI-1, a cell permeable peptide that blocks the MAPK-JNK signal pathway. The experimental studies included organ cultures of neonatal mouse cochlea exposed to an ototoxic drug and cochleae of adult guinea pigs that were exposed to either an ototoxic drug or acoustic trauma. Results obtained from the organ of Corti explants demonstrated that the MAPK-JNK signal pathway is associated with injury and that blocking of this signal pathway prevented apoptosis in areas of aminoglycoside damage. Treatment of the neomycin-exposed organ of Corti explants with D-JNKI-1 completely prevented hair cell death initiated by this ototoxin. Results from in vivo studies showed that direct application of D-JNKI-1 into the scala tympani of the guinea pig cochlea prevented nearly all hair cell death and permanent hearing loss induced by neomycin ototoxicity. Local delivery of D-JNKI-1 also prevented acoustic trauma-induced permanent hearing loss in a dose-dependent manner. These results indicate that the MAPK-JNK signal pathway is involved in both ototoxicity and acoustic trauma-induced hair cell loss and permanent hearing loss. Blocking this signal pathway with D-JNKI-1 is of potential therapeutic value for long-term protection of both the morphological integrity and physiological function of the organ of Corti during times of oxidative stress.

Fulvestrant with or without selumetinib, a MEK 1/2 inhibitor, in breast cancer progressing after aromatase inhibitor therapy: A multicentre randomised placebo-controlled double-blind phase II trial, SAKK 21/08.

BACKGROUND: Second line endocrine therapy has limited antitumour activity. Fulvestrant inhibits and downregulates the oestrogen receptor. The mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway is one of the major cascades involved in resistance to endocrine therapy. We assessed the efficacy and safety of fulvestrant with selumetinib, a MEK 1/2 inhibitor, in advanced stage breast cancer progressing after aromatase inhibitor (AI). PATIENTS AND METHODS: This randomised phase II trial included postmenopausal patients with endocrine-sensitive breast cancer. They were ramdomised to fulvestrant combined with selumetinib or placebo. The primary endpoint was disease control rate (DCR) in the experimental arm. ClinicalTrials.gov Indentifier: NCT01160718. RESULTS: Following the planned interim efficacy analysis, recruitment was interrupted after the inclusion of 46 patients (23 in each arm), because the selumetinib-fulvestrant arm did not reach the pre-specified DCR. DCR was 23% (95% confidence interval (CI) 8-45%) in the selumetinib arm and 50% (95% CI 27-75%) in the placebo arm. Median progression-free survival was 3.7months (95% CI 1.9-5.8) in the selumetinib arm and 5.6months (95% CI 3.4-13.6) in the placebo arm. Median time to treatment failure was 5.1 (95% CI 2.3-6.7) and 5.6 (95% CI 3.4-10.2) months, respectively. The most frequent treatment-related adverse events observed in the selumetinib-fulvestrant arm were skin disorders, fatigue, nausea/vomiting, oedema, diarrhoea, mouth disorders and muscle disorders. CONCLUSIONS: The addition of selumetinib to fulvestrant did not show improving patients' outcome and was poorly tolerated at the recommended monotherapy dose. Selumetinib may have deteriorated the efficacy of the endocrine therapy in some patients.

Mechanisms of RON-mediated epithelial-mesenchymal transition in MDCK cells through the MAPK pathway

The epithelial-mesenchymal transition (EMT) is involved in neoplastic metastasis, and the RON protein may be involved. In the present study, we determined the role and the mechanisms of action of RON in EMT in Madin-Darby canine kidney (MDCK) cells by Western blot and cell migration analysis. Activation of RON by macrophage stimulating protein (MSP) results in cell migration and initiates changes in the morphology of RON-cDNA-transfected MDCK cells. The absence of E-cadherin, the presence of vimentin and an increase in Snail were observed in RE7 cells, which were derived from MDCK cells transfected with wt-RON, compared with MDCK cells. Stimulation of RE7 cells with MSP resulted in increased migration (about 69% of the wounded areas were covered) as well as increased activation of extracellular signal-regulated kinase 1/2 (Erk1/2) and glycogen synthase kinase-3β (GSK-3β; the percent of the activation ratio was 143.6/599.8% and 512.4%, respectively), which could be inhibited with an individual chemical inhibitor PD98059 (50 μM) specific to MAPK/ERK kinase (the percent inhibition was 98.9 and 81.2%, respectively). Thus, the results indicated that RON protein could mediate EMT in MDCK cells via the Erk1/2 pathway. Furthermore, GSK-3β regulates the function of Snail in controlling EMT by this pathway.

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.

Functional Analysis of Nuclear beta-Adrenergic Receptors in the Myocardium

Récemment plusieurs récepteurs couplés aux protéines G (RCPGs) ont été caractérisés au niveau des membranes intracellulaires, dont la membrane nucléaire. Notre objectif était de déterminer si les sous-types de récepteurs β-adrénergiques (βAR) et leurs machineries de signalisation étaient fonctionnels et localisés à la membrane nucléaire des cardiomyocytes. Nous avons démontré la présence des β1AR et β3AR, mais pas du β2AR à la membrane nucléaire de myocytes ventriculaires adultes par immunobuvardage, par microscopie confocale, et par des essais fonctionnels. De plus, certains partenaires de signalisation comme les protéines GαS, Gαi, l’adénylate cyclase II, et V/VI y étaient également localisés. Les sous-types de βAR nucléaires étaient fonctionnels puisqu'ils pouvaient lier leurs ligands et activer leurs effecteurs. En utilisant des noyaux isolés, nous avons observé que l'agoniste non-sélectif isoprotérénol (ISO), et que le BRL37344, un ligand sélectif du β3AR, stimulaient l'initiation de la synthèse de l’ARN, contrairement à l'agoniste sélectif du β1AR, le xamotérol. Cette synthèse était abolie par la toxine pertussique (PTX). Cependant, la stimulation des récepteurs nucléaires de type B de l’endothéline (ETB) causaient une réduction de l'initiation de la synthèse d’ARN. Les voies de signalisations impliquées dans la régulation de la synthèse d’ARN par les RCPGs ont ensuite été étudiées en utilisant des noyaux isolés stimulés par des agonistes en présence ou absence de différents inhibiteurs des voies MAP Kinases (proteines kinases activées par mitogènes) et de la voie PI3K/PKB. Les protéines impliquées dans les voies de signalisation de p38, JNK, ERK MAP Kinase et PKB étaient présents dans les noyaux isolés. L'inhibition de PKB par la triciribine, inhibait la synthèse d’ARN. Nous avons ensuite pu mettre en évidence par qPCR que la stimulation par l’ISO entrainait une augmentation du niveau d'ARNr 18S ainsi qu’une diminution de l'expression d’ARNm de NFκB. En contraste, l’ET-1 n’avait aucun effet sur le niveau d’expression de l’ARNr 18S. Nous avons ensuite montré que la stimulation par l’ISO réduisait l’expression de plusieurs gènes impliqués dans l'activation de NFκB, tandis que l’inhibition de ERK1/2 et PKB renversait cet effet. Un microarray global nous a ensuite permis de démontrer que les βARs et les ETRs nucléaires régulaient un grand nombre de gènes distincts. Finalement, les βARs et ETRs nucléaires augmentaient aussi une production de NO de noyaux isolés, ce qui pouvait être inhibée par le LNAME. Ces résultats ont été confirmés dans des cardiomyocytes intacts en utilisant des analogues cagés et perméables d’ISO et de l'ET-1: l'augmentation de NO nucléaire détectée par DAF2-DA, causée par l'ET-1 et l'ISO, pouvait être prévenue par le LNAME. Finalement, l’augmentation de l’initiation de la transcription induite par l'ISO était aussi bloquée par le L-NAME ou par un inbitheur de PKG, le KT5823, suggérant que la voie NO-GC-PKG est impliquée dans la régulation de la transcription par les βAR. En conclusion, les βARs et les ETRs nucléaires utilisent des voies de signalisation différentes et exercent ainsi des effets distincts sur l’expression des gènes cardiaques. Ils représentent donc une avenue intéressante pour le développement de drogues pharmacologiques.

Hypertension et régulation de l'expression moléculaire de l'angiotensinogène par la ribonucléoprotéine hétérogène nucléaire K

Le diabète est une maladie chronique dont la principale caractéristique est un niveau plasmatique élevé de glucose, qui est causé soit par un défaut dans la production d’insuline, l’action de l’insuline, ou les deux à la fois. Plusieurs études ont démontré que l’hyperglycémie chronique peut mener à la dysfonction et même la défaillance de plusieurs organes, dont le coeur, le système vasculaire, les yeux et les reins, se traduisant par des infarctus du myocarde, des accidents cérébro-vasculaires et des complications rétinales et rénales, respectivement. La néphropathie diabétique (DN) est la principale cause de déficience rénale et affecte près de 25-40% des patients diabétiques. La DN est invariablement associée à un risque élevé d’accident cérébrovasculaire et de dysfonction cardivasculaire. L’angiotensinogène (Agt) est l’unique précurseur de tous les types d’angiotensines. En plus du système rénine-angiotensine (RAS) sytémique, le rein possède son propre système intrarénal et exprime tous les composants du RAS. L’Agt est fortement exprimé dans les cellules du tubule proximal rénal (RPTC) et y est converti en angiotensine II (AngII), le peptide biologiquement actif du RAS. Les patients diabétiques présentent de hauts niveaux d’AngII et une augmentation de l’expression des gènes du RAS, suggérant que l’activation du RAS intrarénal joue un rôle important dans la progression de la DN. Les mécanismes qui contrôlent la régulation du niveau rénal d’Agt par l’hyperglycémie et l’insuline demeurent mal compris. Le but global de cette thèse est de mieux comprendre les mécanismes moléculaires qui contrôlent l’expression du gène Agt chez la souris Akita (un modèle murin de diabète de type 1). Dans cette optique, la première partie de la thèse se concentre sur deux facteurs de transcription de la famille des ribonucléoprotéines nucléaires hétérogènes (hnRNP). Chan et collaborateurs ont déjà identifié 2 protéines nucléaires hnRNP F et hnRNP K, de 48kD et 70kD respectivement. HnRNP F et hnRNP K forment un hétérodimère et se lient à l’élément de réponse à l’insuline (IRE) présent dans le promoteur du gène Agt du rat et inhibent la transcription du gène Agt in vitro. Afin de déterminer si hnRNP F / K sont responsables de l’inhibition de l’expression rénale de Agt par l’insuline in vivo, nous avons étudié des souris Akita males traités ou non avec des implants d’insuline pour une période de 4 semaines. Des souris non-Akita males ont été employées comme contrôles. Les souris Akita développent de l’hypertension et de l’hypertrophie rénale. Le traitement à l’insuline rétablit les niveaux de glucose plasmatiques et la pression systolique (SBP), et atténue l’hypertrophie rénale, l’albuminurie (ratio albumine/créatinine urinaire, ACR) et les niveaux urinaires d’Agt et AngII chez les souris Akita. De plus, le traitement à l’insuline inhibe l’expression rénale du gène Agt, tout en augmentant l’expression des gènes hnRNP F, hnRNP K et ACE2 (enzyme de conversion de l’angiotensine-2). Dans des RPTC in vitro, l’insuline inhibe Agt, mais stimule l’expression de hnRNP F et hnRNP K en présence de hautes concentrations de glucose, et ce via la voie de signalisation MAPK p44/42 (protéine kinase activée par un mitogène). La transfection avec des petits ARN interférents (siRNA) contre hnRNP F et hnRNP K prévient l’inhibition de l’expression d’Agt par l’insuline dans les RPTC. Cette étude démontre bien que l’insuline prévient l’hypertension et atténue les dommages rénaux observés chez les souris Akita diabétiques, en partie grâce à la suppression de la transcription rénale de Agt, via une augmentation de l’expression de hnRNP F et hnRNP K. La seconde partie de cette thèse change de focus et se tourne vers le facteur Nrf2 (nuclear factor erythroid 2-related factor 2). Nrf2 est un facteur de transcription qui contrôle les gènes de la réponse antioxydante cellulaire en réponse au stress oxydant ou aux électrophiles. Le but de cette étude est d’examiner l’impact de la surexpression de la catalase (Cat) dans les RPTC sur l’expression du gène Agt via Nrf2 et sur le développement de l’hypertension et des dommages rénaux résultants chez les souris diabétiques Akita transgéniques (Tg). Nos études ont démontré que la surexpression de Cat dans les souris Akita Cat-Tg normalise la SBP, atténue les dommages rénaux et inhibe l’expression des gènes Nrf2 et Agt dans les RPTC. In vitro, le glucose élevé (HG) et l’oltipraz (un activateur de Nrf2) stimulent l’expression de Nrf2 et Agt, et cet effet peut être bloqué par la trigonelline (inhibiteur de Nrf2), des siRNA contre Nrf2, des antioxydants ou des inhibiteurs pharmacologiques NF-κB et MAPK p38. La suppression de sites de réponse à Nrf2 présents dans le promoteur du gène Agt du rat abolit la stimulation par l’oltipraz. Finalement, des souris males adultes non-transgéniques traitées avec l’oltipraz montrent une augmentation de l’expression de Nrf2 et Agt dans leurs RPTC et cette augmentation peut être normalisée par la trigonelline. Ces données permettent d’identifier un nouveau mécanisme d’action de Nrf2, par la stimulation du gène Agt intrarénal et l’activation du RAS, qui induisent l’hypertension et les dommages rénaux par le glucose élevé et les espèces réactives de l’oxygène chez les souris diabétiques. Nos conclusions permettent de démontrer que l’insuline induit l’expression de hnRNP F et hnRNP K, qui jouent ensuite un rôle protecteur en prévenant l’hypertension. La surexpression de la catalase dans les RPTC vient quant à elle atténuer l’activation de Nrf2 et ainsi réduit la SBP chez les souris Akita.

Modulation de la stabilité de l'ARNm alphaENaC dans les cellules épithéliales alvéolaires : détermination du rôle des séquences 3' non traduites

Le transport actif de sodium par les cellules épithéliales alvéolaires est le principal mécanisme impliqué dans la régulation du niveau de liquide dans le poumon distal. Le canal épithélial sodique (ENaC) exprimé par les cellules épithéliales alvéolaires est essentiel à la résorption du liquide des poumons à la naissance ainsi que la résolution de l'œdème pulmonaire chez l'adulte. L'activité et l'expression du canal ENaC sont modulées par de nombreux stress pathophysiologiques. L'inflammation pulmonaire constitue un facteur important dans l'inhibition de l'expression du canal ENaC et pourrait favoriser la formation d'œdème pulmonaire. Nous avons précédemment démontré que différentes cytokines pro-inflammatoires, ainsi que les lipopolysaccharides (LPS) de Pseudomonas aeruginosa, inhibent l'expression de l'ARNm αENaC par des mécanismes de régulation transcriptionnelle et post-transcriptionnelle. Ces résultats suggèrent que les mécanismes qui modulent la stabilité des ARNm αENaC pourraient jouer un rôle important dans la régulation du niveau d’expression du transcrit en condition inflammatoire. Le principal objectif de mes travaux était de caractériser les mécanismes de modulation de l’ARNm αENaC dans les cellules épithéliales alvéolaires lors de différents stress pathophysiologiques et déterminer si cette modulation pouvait s’expliquer en partie par une régulation de la stabilité du transcrit. Mes travaux montrent que les LPS et la cycloheximide inhibent l’expression de l’ARNm αENaC de façon similaire via l’activation des voies de signalisation des MAPK ERK1/2 et p38. Cependant, les mécanismes de modulation de l’expression de l'ARNm αENaC sont différents puisque les LPS répriment la transcription du gène, alors que la cycloheximide diminuerait la stabilité du transcrit via des mécanismes post-transcriptionnels impliquant la région 3' non traduite (3'UTR) de l'ARNm αENaC. Pour mieux étudier le rôle du 3'UTR dans ce processus, nous avons développé un modèle Tet-Off nous permettant de mesurer la demi-vie de l’ARNm αENaC indépendamment de l’utilisation d’un inhibiteur de la transcription comme l'actinomycine D (Act. D). Nous avons montré que la demi-vie de l’ARNm αENaC était de 100min, un temps beaucoup plus court que celui rapporté dans la littérature. Nous avons démontré que l’Act. D a un effet stabilisateur important sur l’ARNm αENaC et qu’il ne peut être utilisé pour évaluer la stabilité du transcrit. À l’aide de différents mutants de délétion, nous avons entrepris de déterminer la nature des régions du 3’UTR impliquées dans la modulation de la stabilité du transcrit. Nous avons trouvé que le 3’UTR joue un rôle à la fois de stabilisation (région 3’UTR proximale) et de déstabilisation (région 3’UTR distale) du transcrit. Notre système nous a finalement permis de confirmer que la diminution de l’ARNm αENaC observée en présence de TNF-α s’expliquait en partie par une diminution importante de la stabilité du transcrit induite par cette cytokine. Enfin, nous avons identifié la nature des protéines pouvant se lier au 3’UTR de l’ARNm αENaC et déterminé lesquelles pouvaient moduler la stabilité du transcrit. Des trois protéines candidates trouvées, nous avons confirmé que la surexpression de DHX36 et TIAL1 diminue le niveau de transcrit par un mécanisme impliquant la stabilité du messager. Les travaux présentés ici montrent la complexité des voies de signalisation induites par différents stress sur les cellules épithéliales alvéolaires et montrent comment la stabilité de l’ARNm αENaC et en particulier, les séquences du 3’UTR jouent un rôle important dans la modulation du niveau de transcrit. Le modèle Tet-Off que nous avons développé permet d’estimer le temps de demi-vie réel de l’ARNm αENaC et montre que le 3’UTR du messager joue un rôle complexe dans la stabilisation du messager en condition de base ainsi qu’en condition pro-inflammatoire. Enfin, nous avons identifié deux protéines liant l’ARNm qui pourraient jouer un rôle important dans la modulation de la stabilité du transcrit.

Peroxynitrite-modified collagen-II induces p38/ERK and NF-kappa B-dependent synthesis of prostaglandin E-2 and nitric oxide in chondrogenically differentiated mesenchyrnal progenitor cells

Objective: Peroxynitrite (ONOO-) is formed in the inflamed and degenerating human joint. Peroxynitrite-modified collagen-II (PMC-II) was recently discovered in the serum of patients with osteoarthritis (OA) and rheumatoid arthritis (RA). Therefore we investigated the cellular effects of PMC-II on human mesenchymal progenitor cells (MPCs) as a model of cartilage and cartilage repair cells in the inflamed and degenerating joint. Design: MPCs were isolated from the trabecular bone of patients undergoing reconstructive surgery and were differentiated into a chondrogenic lineage. Cells were exposed to PMC-II and levels of the proinflammatory mediators nitric oxide (NO) and prostaglandin E-2 (PGE(2)) measured. Levels of inducible nitric oxide synthase (iNOS) and cyclooxygenase-2 (COX-2), phosphorylated mitogen activated protein kinases (MAPKs) and nuclear factor kappa B (NF-kappa B) activation were measured by enzyme linked immunosorbent assay (ELISA) together with specific MAPK and NF-kappa B inhibitors. Results: PMC-II induced NO and PGE(2) synthesis through upregulation of iNOS and COX-2 proteins. PMC-II also lead to the phosphorylation of MAPKs, extracellularly regulated kinase 1/2 (ERK1/2) and p38 [but not c-Jun NH2-terminal kinase (JNK1/2)] and the activation of proinflammatory transcription factor NF-kappa B. Inhibitors of p38, ERK1/2 and NF-kappa B prevented PMC-II induced NO and PGE(2) synthesis, NOS and COX-2 protein expression and NF-kappa B activation. Conclusion: iNOS, COX-2, NF-KB and MAPK are known to be activated in the joints of patients with OA and RA. PMC-II induced iNOS and COX-2 synthesis through p38, ERK1/2 and NF-KB dependent pathways suggesting a previously unidentified pathway for the synthesis of the proinflammatory mediators, NO and PGE(2), further suggesting that inhibitors of these pathways may be therapeutic in the inflamed and degenerating human joint. (c) 2005 OsteoArthritis Research Society International. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Crosstalk with insulin and dependence on PI3K/Akt/mTOR rather than MAPK pathways in upregulation of basal growth following long-term oestrogen deprivation in three human breast cancer cell lines

Background: MCF-7, T-47-D, ZR-75-1 human breast cancer cell lines are dependent on oestrogen for growth but can adapt to grow during long-term oestrogen deprivation. This serves as a model for identification of therapeutic targets in endocrine-resistant breast cancer. Methods: An overlooked complication of this model is that it involves more than non-addition of oestrogen, and inadequate attention has been given to separating molecular events associated with each of the culture manipulations. Results: Insulin and oestradiol were shown to protect MCF-7 cells against upregulation of basal growth, demonstrating a crosstalk in the growth adaptation process. Increased phosphorylation of p44/42MAPK and c-Raf reflected removal of insulin from the medium and proliferation of all three cell lines was inhibited to a lesser extent by PD98059 and U0126 following long-term oestrogen/insulin withdrawal, demonstrating a reduced dependence on the MAPK pathway. By contrast, long-term oestrogen/insulin deprivation did not alter levels of phosphorylated Akt and did not alter the dose-response of growth inhibition with LY294002 in any of the three cell lines. The IGF1R inhibitor picropodophyllin inhibited growth of all MCF-7 cells but only in the long-term oestrogen/insulin-deprived cells was this paralleled by reduction in phosphorylated p70S6K, a downstream target of mTOR. Long-term oestrogen/insulin-deprived MCF-7 cells had higher levels of phosphorylated p70S6K and developed increased sensitivity to growth inhibition by rapamycin. Conclusions: The greater sensitivity to growth inhibition by rapamycin in all three cell lines following long-term oestrogen/insulin deprivation suggests rapamycin-based therapies might be more effective in breast cancers with acquired oestrogen resistance. Keywords Akt, breast cancer cells, endocrine resistance, insulin, MAPK, MCF-7 cells, mTOR, oestrogen, oestrogen-deprived, PI3K, picropodophyllin, rapamycin, T-47-D cells, ZR-75-1 cells

EGFR is involved in control of gastric cell proliferation through activation of MAPK and Src signalling pathways in early-weaned rats

Objectives: Early weaning (EW) increases proliferation of the gastric epithelium in parallel with higher expression of transforming growth factor alpha and its receptor epidermal growth factor receptor (EGFR). The primary objective of the present study was to examine involvement of EGFR signalling in regulating mucosal cell proliferation during the early weaning period. Materials and methods: Fifteen-day-old rats were split into two groups: suckling (control) and EW, in which pups were separated from the dam. Animals were killed daily until the 18th day, 3 days after onset of treatment. To investigate the role of EGFR in proliferation control, EW pups were injected with AG1478, an EGFR inhibitor; signalling molecules, proliferative indices and cell cycle-related proteins were evaluated. Results: EW increased ERK1/2 and Src phosphorylation at 17 days, but p-Akt levels were unchanged. Moreover, at 17 days, AG1478 administration impaired ERK phosphorylation, whereas p-Src and p-Akt were not altered. AG1478 treatment reduced mitotic and DNA synthesis indices, which were determined on HE-stained and BrdU-labelled sections. Finally, AG1478 injection decreased p21 levels in the gastric mucosa at 17 days, while no changes were detected in p27, cyclin E, CDK2, cyclin D1 and CDK4 concentrations. Conclusions: EGFR is part of the mechanism that regulates cell proliferation in rat gastric mucosa during early weaning. We suggest that such responses might depend on activation of MAPK and/or Src signalling pathways and regulation of p21 levels.

Peptide gomesin triggers cell death through L-type channel calcium influx, MAPK/ERK, PKC and PI3K signaling and generation of reactive oxygen species

Gomesin is an antimicrobial peptide isolated from hemocytes of a common Brazilian tarantula spider named Acanthoscurriagomesiana. This peptide exerts antitumor activity in vitro and in vivo by an unknown mechanism. In this study, the cytotoxic mechanism of gomesin in human neuroblastoma SH-SY5Y and rat pheochromocytoma PC12 cells was investigated. Gomesin induced necrotic cell death and was cytotoxic to SH-SY5Y and PC12 cells. The peptide evoked a rapid and transient elevation of intracellular calcium levels in Fluo-4-AM loaded PC12 cells, which was inhibited by nimodipine, an L-type calcium channel blocker. Preincubation with nimodipine also inhibited cell death induced by gomesin in SH-SY5Y and PC12 cells. Gomesin-induced cell death was prevented by the pretreatment with MAPK/ERK, PKC or PI3K inhibitors, but not with PKA inhibitor. In addition, gomesin generated reactive oxygen species (ROS) in SH-SY5Y cells, which were blocked with nimodipine and MAPK/ERK, PKC or PI3K inhibitors. Taken together, these results suggest that gomesin could be a useful anticancer agent, which mechanism of cytotoxicity implicates calcium entry through L-type calcium channels, activation of MAPK/ERK, PKC and PI3K signaling as well as the generation of reactive oxygen species. (C) 2010 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Transcriptional activation of MMP-13 by periodontal pathogenic LPS requires p38 MAP kinase

Matrix metal loprotease-13 (MMP-13) is induced by pro-inflammatory cytokines and increased expression is associated with a number of pathological conditions such as tumor metastasis, osteoarthritis, rheumatoid arthritis and periodontal diseases. MMP-13 gene regulation and the signal transduction pathways activated in response to bacterial LPS are largely unknown. In these studies, the role of the mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathways in the regulation of MMP-13 induced by lipopolysaccharide was investigated. Lipopolysaccharide from Escherichia coli and Actinobacillus actinomycetemcomitans significantly (P < 0.05) increased MMP-13 steady-state mRNA (average of 27% and 46% increase, respectively) in murine periodontal ligament fibroblasts. MMP-13 mRNA induction was significantly reduced by inhibition of p38 MAP kinase. Immunoblot analysis indicated that p38 signaling was required for LPS-induced MMP-13 expression. Lipopolysaccharide induced proximal promoter reporter (-660/+32 mMMP-13) gene activity required p38 signaling. Collectively, these results indicate that lipopolysaccharide-induced murine MMP-13 is regulated by p38 signaling through a transcriptional mechanism.