A signaling mechanism coupling netrin-1/deleted in colorectal cancer chemoattraction to SNARE-mediated exocytosis in axonal growth cones

Directed cell migration and axonal guidance are essential steps in neural development. Both processes are controlled by specific guidance cues that activate the signaling cascades that ultimately control cytoskeletal dynamics. Another essential step in migration and axonal guidance is the regulation of plasmalemma turnover and exocytosis in leading edges and growth cones. However, the cross talk mechanisms linking guidance receptors and membrane exocytosis are not understood. Netrin-1 is a chemoattractive cue required for the formation of commissural pathways. Here, we show that the Netrin-1 receptor deleted in colorectal cancer (DCC) forms a protein complex with the t-SNARE (target SNARE) protein Syntaxin-1 (Sytx1). This interaction is Netrin-1 dependent both in vitro and in vivo, and requires specific Sytx1 and DCC domains. Blockade of Sytx1 function by using botulinum toxins abolished Netrin-1-dependent chemoattraction of axons in mouse neuronal cultures. Similar loss-of-function experiments in the chicken spinal cord in vivo using dominant-negative Sytx1 constructs or RNAi led to defects in commissural axon pathfinding reminiscent to those described in Netrin-1 and DCC loss-of-function models. We also show that Netrin-1 elicits exocytosis at growth cones in a Sytx1-dependent manner. Moreover, we demonstrate that the Sytx1/DCC complex associates with the v-SNARE (vesicle SNARE) tetanus neurotoxin-insensitive vesicle-associated membrane protein (TI-VAMP) and that knockdown of TI-VAMP in the commissural pathway in the spinal cord results in aberrant axonal guidance phenotypes. Our data provide evidence of a new signaling mechanism that couples chemotropic Netrin-1/DCC axonal guidance and Sytx1/TI-VAMP SNARE proteins regulating membrane turnover and exocytosis.

IL-27 Induces Th17 Differentiation in the Absence of STAT1 Signaling.

It is known that differentiation of Th17 cells is promoted by activation of STAT3 and inhibited by activation of STAT1. Although both transcription factors are activated by several cytokines, including IL-6, IL-21, and IL-27, each of these cytokines has a very different effect on Th17 differentiation, ranging from strong induction (IL-6) to strong inhibition (IL-27). To determine the molecular basis for these differences, we measured STAT3 and STAT1 activation profiles for IL-6, IL-21, and IL-27, as well as for cytokine pairs over time. We found that the ratio of activated STAT3/activated STAT1 is crucial in determining whether cytokines promote or inhibit Th17 differentiation. IL-6 and IL-21 induced p-STAT3/p-STAT1 ratios > 1, leading to the promotion of Th17 differentiation, whereas IL-27 or IL-6+IL-27 induced p-STAT3/p-STAT1 ratios < 1, resulting in inhibition of Th17 differentiation. Consistent with these findings, we show that IL-27 induces sufficient p-STAT3 to promote Th17 differentiation in the absence of STAT1. Furthermore, IL-27-induced STAT1-deficient T cells were indistinguishable from bona fide highly proinflammatory Th17 cells because they induced severe experimental autoimmune encephalomyelitis upon adoptive transfer. Our results suggest that the ratio of p-STAT3/p-STAT1 induced by a cytokine or cytokine pairs can be used to predict whether they induce a competent Th17-differentiation program.

Neuroinflammatory TNFα Impairs Memory via Astrocyte Signaling.

The occurrence of cognitive disturbances upon CNS inflammation or infection has been correlated with increased levels of the cytokine tumor necrosis factor-α (TNFα). To date, however, no specific mechanism via which this cytokine could alter cognitive circuits has been demonstrated. Here, we show that local increase of TNFα in the hippocampal dentate gyrus activates astrocyte TNF receptor type 1 (TNFR1), which in turn triggers an astrocyte-neuron signaling cascade that results in persistent functional modification of hippocampal excitatory synapses. Astrocytic TNFR1 signaling is necessary for the hippocampal synaptic alteration and contextual learning-memory impairment observed in experimental autoimmune encephalitis (EAE), an animal model of multiple sclerosis (MS). This process may contribute to the pathogenesis of cognitive disturbances in MS, as well as in other CNS conditions accompanied by inflammatory states or infections.

Impaired aldehyde dehydrogenase 1 subfamily member 2A-dependent retinoic acid signaling is related with a mesenchymal-like phenotype and an unfavorable prognosis of head and neck squamous cell carcinoma.

BACKGROUND: An inverse correlation between expression of the aldehyde dehydrogenase 1 subfamily A2 (ALDH1A2) and gene promoter methylation has been identified as a common feature of oropharyngeal squamous cell carcinoma (OPSCC). Moreover, low ALDH1A2 expression was associated with an unfavorable prognosis of OPSCC patients, however the causal link between reduced ALDH1A2 function and treatment failure has not been addressed so far. METHODS: Serial sections from tissue microarrays of patients with primary OPSCC (n = 101) were stained by immunohistochemistry for key regulators of retinoic acid (RA) signaling, including ALDH1A2. Survival with respect to these regulators was investigated by univariate Kaplan-Meier analysis and multivariate Cox regression proportional hazard models. The impact of ALDH1A2-RAR signaling on tumor-relevant processes was addressed in established tumor cell lines and in an orthotopic mouse xenograft model. RESULTS: Immunohistochemical analysis showed an improved prognosis of ALDH1A2(high) OPSCC only in the presence of CRABP2, an intracellular RA transporter. Moreover, an ALDH1A2(high)CRABP2(high) staining pattern served as an independent predictor for progression-free (HR: 0.395, p = 0.007) and overall survival (HR: 0.303, p = 0.002), suggesting a critical impact of RA metabolism and signaling on clinical outcome. Functionally, ALDH1A2 expression and activity in tumor cell lines were related to RA levels. While administration of retinoids inhibited clonogenic growth and proliferation, the pharmacological inhibition of ALDH1A2-RAR signaling resulted in loss of cell-cell adhesion and a mesenchymal-like phenotype. Xenograft tumors derived from FaDu cells with stable silencing of ALDH1A2 and primary tumors from OPSCC patients with low ALDH1A2 expression exhibited a mesenchymal-like phenotype characterized by vimentin expression. CONCLUSIONS: This study has unraveled a critical role of ALDH1A2-RAR signaling in the pathogenesis of head and neck cancer and our data implicate that patients with ALDH1A2(low) tumors might benefit from adjuvant treatment with retinoids.

Fever induction pathways: evidence from responses to systemic or local cytokine formation

The immune and central nervous systems are functionally connected and interacting. The concept that the immune signaling to the brain which induces fever during infection and inflammation is mediated by circulating cytokines has been traditionally accepted. Administration of bacterial lipopolysaccharide (LPS) induces the appearance of a so-termed "cytokine cascade" in the circulation more or less concomitantly to the developing febrile response. Also, LPS-like fever can be induced by systemic administration of key cytokines (IL-1ß, TNF-alpha, and others). However, anti-cytokine strategies against IL-1ß or TNF-alpha along with systemic injections of LPS frequently lead to attenuation of the later stages of the febrile response but not of the initial phase of fever, indicating that cytokines are rather involved in the maintenance than in the early induction of fever. Within the last years experimental evidence has accumulated indicating the existence of neural transport pathways of immune signals to the brain. Because subdiaphragmatic vagotomy prevents or attenuates fever in response to intraperitoneal or intravenous injections of LPS, a role for vagal afferent nerve fibers in fever induction has been proposed. Also other sensory nerves may participate in the manifestation of febrile responses under certain experimental conditions. Thus, injection of a small dose of LPS into an artificial subcutaneous chamber results in fever and formation of cytokines within the inflamed tissue around the site of injection. This febrile response can be blocked in part by injection of a local anesthetic into the subcutaneous chamber, indicating a participation of cutaneous afferent nerve signals in the manifestation of fever in this model. In conclusion, humoral signals and an inflammatory stimulation of afferent sensory nerves can participate in the generation and maintenance of a febrile response.

Th-1 and Th-2 cytokine production in infants with virus-associated wheezing

Wheezing associated with respiratory viral infections in infancy is very common and results in high morbidity worldwide. The Th1/Th2 pattern of immune response in these patients remains unclear and previous studies have shown controversial results. The aim of the present study was to compare the type of Th1/Th2 cytokine response between infants with acute bronchiolitis, recurrent wheezing and upper respiratory infections from a developing country. Infants younger than 2 years of age admitted to Hospital São Lucas, Porto Alegre, RS, Brazil, between May and November 2001, with an acute episode of wheezing associated with viral respiratory infection were selected. Subjects with upper respiratory infections from the emergency department were selected for the control group. Interferon-gamma (IFN-gamma) and interleukin-4 (IL-4) levels from nasal aspirates were determined by ELISA from peripheral mononuclear cell cultures. Twenty-nine subjects with acute bronchiolitis, 18 with recurrent wheezing and 15 with upper respiratory infections were enrolled. There were no differences in family history of atopy or parental smoking between groups. Oxygen requirement was similar for the acute bronchiolitis and recurrent wheezing groups. The percentage of positive tests for the cytokines studied and the IFN-gamma/IL-4 ratio was similar for all groups. Comparison of the polarized Th1/Th2 cytokine results for the various groups showed no specific pattern of cytokine production. Infants with wheezing from a developing country do not show any specific predominant pattern of Th1/Th2 cytokine production, suggesting that multiple factors may be involved in the pathogenesis of this illness.

Blastocyst-endometrium interaction: intertwining a cytokine network

The successful implantation of the blastocyst depends on adequate interactions between the embryo and the uterus. The development of the embryo begins with the fertilized ovum, a single totipotent cell which undergoes mitosis and gives rise to a multicellular structure named blastocyst. At the same time, increasing concentrations of ovarian steroid hormones initiate a complex signaling cascade that stimulates the differentiation of endometrial stromal cells to decidual cells, preparing the uterus to lodge the embryo. Studies in humans and in other mammals have shown that cytokines and growth factors are produced by the pre-implantation embryo and cells of the reproductive tract; however, the interactions between these factors that converge for successful implantation are not well understood. This review focuses on the actions of interleukin-1, leukemia inhibitory factor, epidermal growth factor, heparin-binding epidermal growth factor, and vascular endothelial growth factor, and on the network of their interactions leading to early embryo development, peri-implantatory endometrial changes, embryo implantation and trophoblast differentiation. We also propose therapeutical approaches based on current knowledge on cytokine interactions.

Lactobacillus delbrueckii UFV-H2b20 induces type 1 cytokine production by mouse cells in vitro and in vivo

Lactobacillus delbrueckii UFV-H2b20 has been shown to increase clearance of bacteria injected into the blood of germ-free mice. Moreover, it induces the production of type 1 cytokines by human peripheral mononuclear cells. The objective of the present study was to investigate the production of inflammatory cytokines [interleukin-12 (IL-12 p40), tumor necrosis factor-α (TNF-α), and interferon-γ (IFN-γ)] triggered in vitro by live, heat-killed or lysozyme-treated L. delbrueckii UFV-H2b20 and in vivo by a live preparation. Germ-free, L. delbrueckii-monoassociated and lipopolysaccharide (LPS)-resistant C3H/HeJ mice were used as experimental models. UFV-H2b20 induced the production of IL-12 p40 and TNF-α by peritoneal cells and IFN-γ by spleen cells from germ-free or monoassociated Swiss/NIH mice and LPS-hyporesponsive mice (around 40 ng/mL for IL-12 p40, 200 pg/mL for TNF-α and 10 ng/mL for IFN-γ). Heat treatment of L. delbrueckii did not affect the production of these cytokines. Lysozyme treatment decreased IL-12 p40 production by peritoneal cells from C3H/HeJ mice, but did not affect TNF-α production by these cells or IFN-γ production by spleen cells from the same mouse strain. TNF-α production by peritoneal cells from Swiss/NIH L. delbrueckii-monoassociated mice was inhibited by lysozyme treatment. When testing IL-12 p40 and IFN-γ levels in sera from germ-free or monoassociated Swiss/NIH mice systemically challenged with Escherichia coli we observed that IL-12 p40 was produced at marginally higher levels by monoassociated mice than by germ-free mice (40 vs 60 ng/mL), but IFN-γ was produced earlier and at higher levels by monoassociated mice (monoassociated 4 and 14 ng/mL 4 and 8 h after infection, germfree 0 and 7.5 ng/mL at the same times). These results show that L. delbrueckii UFV-H2b20 stimulates the production of type 1 cytokines in vitro and in vivo, therefore suggesting that L. delbrueckii might have adjuvant properties in infection in which these cytokines play a major role.

Angiotensin II stimulates MCP-1 production in rat glomerular endothelial cells via NAD(P)H oxidase-dependent nuclear factor-kappa B signaling

Angiotensin II (Ang II) plays a crucial role in the pathogenesis of renal diseases. The objective of the present study was to investigate the possible inflammatory effect of Ang II on glomerular endothelial cells and the underlying mechanism. We isolated and characterized primary cultures of rat glomerular endothelial cells (GECs) and observed that Ang II induced the synthesis of monocyte chemoattractant protein-1 (MCP-1) in GECs as demonstrated by Western blot. Ang II stimulation, at concentrations ranging from 0.1 to 10 µm, of rat GECs induced a rapid increase in the generation of reactive oxygen species as indicated by laser fluoroscopy. The level of p47phox protein, an NAD(P)H oxidase subunit, was also increased by Ang II treatment. These effects of Ang II on GECs were all reduced by diphenyleneiodonium (1.0 µm), an NAD(P)H oxidase inhibitor. Ang II stimulation also promoted the activation of nuclear factor-kappa B (NF-κB). Telmisartan (1.0 µm), an AT1 receptor blocker, blocked all the effects of Ang II on rat GECs. These data suggest that the inhibition of NAD(P)H oxidase-dependent NF-κB signaling reduces the increase in MCP-1 production by GECs induced by Ang II. This may provide a mechanistic basis for the benefits of selective AT1 blockade in dealing with chronic renal disease.

Inhibition of cytohesin-1 by siRNA leads to reduced IGFR signaling in prostate cancer

To explore how cytohesin-1 (CYTH-1) small interfering RNA (siRNA) influences the insulin-like growth factor receptor (IGFR)-associated signal transduction in prostate cancer, we transfected human prostate cancer PC-3 cell lines with liposome-encapsulatedCYTH-1 siRNA in serum-free medium and exposed the cells to 100 nM IGF-1. The mRNA and protein levels of the signal molecules involved in the IGFR signaling pathways were determined by real-time PCR and detected by Western blotting. The relative mRNA levels of CYTH-1, c-Myc, cyclinD1 and IGF-1R (CYTH-1 siRNA group vs scrambled siRNA group) were 0.26 vs 0.97, 0.34 vs 1.06, 0.10 vs 0.95, and 0.27 vs 0.41 (P < 0.05 for all), respectively. The relative protein levels of CYTH-1, pIGF-1R, pIRS1, pAkt1, pErk1, c-Myc, and cyclinD1 (CYTH-1 siRNA group vsscrambled siRNA group) were 0.10 vs 1.00 (30 min), 0.10 vs 0.98 (30 min), 0.04 vs 0.50 (30 min), 0.10 vs 1.00 (30 min), 0.10 vs 1.00 (30 min), 0.13 vs 0.85 (5 h), and 0.08 vs 0.80 (7 h), respectively. The tyrosine kinase activity of IGF-1R was associated with CYTH-1. The proliferative activity of PC-3 cells transfected with CYTH-1 siRNA was significantly lower than that of cells transfected with scrambled siRNA at 48 h (40.5 vs87.6%, P < 0.05) and at 72 h (34.5 vs 93.5%, P < 0.05). In conclusion, the interference of siRNA with cytohesin-1 leads to reduced IGFR signaling in prostate cancer; therefore, CYTH-1 might serve as a new molecular target for the treatment of prostate cancer.

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.

Modulation of Endothelin-1 and Insulin-like Growth Factor Type 1-induced Signaling by Curcumin in A-10 Vascular Smooth Muscle Cells

Les maladies cardio-vasculaires (MCV), telles que l’hypertension et l’athérosclérose, s’accompagnent de modifications structurales et fonctionnelles au niveau vasculaire. Un fonctionnement aberrant de la migration, l’hypertrophie et la prolifération des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV) sont des évènements cellulaires à l’origine de ces changements. L’endothéline-1 (ET-1) contribue à la pathogénèse des anomalies vasculaires, notamment via l’activation des protéines MAPK et PI3-K/PKB, des composantes clés impliquées dans les voies prolifératives et de croissance cellulaires. Il a été suggéré que le stress oxydant jouerait un rôle intermédiaire dans les effets pathophysiologiques vasculaires de l’ET-1. En conséquence, une modulation de la signalisation induite par l’ET-1 peut servir comme éventuelle stratégie thérapeutique contre le développement des MCV. Il apparaît de nos jours un regain d’intérêt dans l’utilisation des agents phyto-chimiques pour traiter plusieurs maladies. La curcumine, constituant essentiel de l’épice curcuma, est dotée de plusieurs propriétés biologiques parmi lesquelles des propriétés anti-oxydantes, anti-prolifératrices et cardio-protectrices. Cependant, les mécanismes moléculaires de son effet cardio-protecteur demeurent obscurs. Dans cette optique, l’objectif de cette étude a été d’examiner l’efficacité de la curcumine à inhiber la signalisation induite par l’ET-1 dans les CMLV. La curcumine a inhibé la phosphorylation des protéines IGF-1R, PKB, c-Raf et ERK1/2, induite par l’ET-1 et l’IGF-1. De plus, la curcumine a inhibé l’expression du facteur de transcription Egr-1 induite par l’ET-1 et l’IGF-1, dans les CMLV. Ces résultats suggèrent que la capacité de la curcumine à atténuer ces voies de signalisation serait un mécanisme d’action potentiel de ses effets protecteurs au niveau cardiovasculaire.

Développement de modulateurs allostériques peptidiques inhibiteurs de l’activité des récepteurs de l’interleukine 1 et de la vasopressine

L’approche Module X a été créée dans le but de concevoir de petits peptides modulateurs ayant des propriétés allostériques. Module X reproduit de petites parties des portions extracellulaires flexibles des récepteurs. Ces petits peptides vont interagir en s’interposant entre deux sous unités ou entre deux régions de la même sous-unité qui interagissent par des liens hydrogènes, des ponts salins ou des liens disulfure. Ces régions sont spécialement choisies à l’extérieur du domaine de liaison du ligand orthostérique et sont situées dans les régions inter domaines, la portion juxta membranaire ou dans les boucles. Étant donné que les boucles sont exposées durant les changements de conformation, une séquence peptidique reproduisant certaines régions de ces boucles pourrait s’insérer à un endroit approprié dans la structure où se lier à son partenaire de signalisation dans le complexe protéique, ce qui aurait comme effet de déplacer l’équilibre de l’ensemble vers un état particulier et modulerait ainsi la signalisation. De cette façon, certaines voies de signalisation pourraient être partiellement inhibées tandis que d’autres voies ne seraient pas touchées puisque le ligand orthostérique pourrait toujours se lier au récepteur. Dans une première étude, nous avons conçu des peptides inhibiteurs du récepteur de l’interleukine 1 (IL-1R/IL-1RAcP) plus précisément en reproduisant des régions flexibles de la protéine accessoire, sous-unité signalisatrice du récepteur. IL-1 est un médiateur majeur de l’inflammation, mais le seul antagoniste disponible est l’analogue naturel de IL-1, IL-1Ra qui compétitionne avec IL-1 pour le site de liaison sur le récepteur. Nous avons conçu plusieurs peptides à partir des boucles de la protéine accessoire. Un de ces peptides, rytvela (101.10) a démontré des propriétés de non-compétitivité et de sélectivité fonctionnelle caractéristiques des modulateurs allostériques. 101.10 bloque la prolifération des thymocytes et la synthèse de PGE2 avec un IC50 de 1 nM mais une efficacité de 100 % et 45 % respectivement et ne déplace pas IL-1 radioactif dans des essais de radioliaisons. De plus, 101.10 n’a qu’un effet minime sur l’affinité de IL-1 pour son récepteur. 101.10 démontre, de plus, une activité inhibitrice in vivo dans des modèles d’inflammation de l’intestin chez le rat (efficacité supérieure aux corticostéroïdes et à IL-1Ra) et de dermatite chez la souris de même que dans un modèle d’hyperthermie induite par IL-1. La deuxième étude démontre que Module X peut être utilisé pour concevoir des inhibiteurs pour une autre grande famille de récepteurs : les récepteurs couplés aux protéines G. La vasopressine joue un rôle important dans l’équilibre hydro-osmotique et un moindre rôle dans la vasomotricité. Six peptides ont été conçus à partir de régions juxta membranaires du récepteur de la vasopressine V2R. Le peptide le plus actif, VRQ397 (IC50 = 0,69 nM dans un modèle de vasorelaxation du crémastère), a démontré de la sélectivité fonctionnelle en inhibant la synthèse de prostacycline mais sans inhiber l’activation de la protéine Gs et la génération d’ AMP cyclique. Le peptide VRQ397 ne pouvait déplacer le ligand naturel AVP marqué radioactivement; de même VRQ397 radioactif ne se liait que sur V2R et non pas sur d’autres récepteurs de la même famille tel que V1R (récepteur de la vasopressine de type I). Ces études décrivent la caractérisation de petits peptides modulateurs de la signalisation de IL-1R et V2R et présentant des propriétés de modulateurs allostériques.

Transcriptional regulation of effector CD8+ T cell differentiation and molecular dysfunction during HIV-1 infection

Les cellules T CD8+ jouent un rôle primordial dans le contrôle des infections virales en limitant la dissémination des cellules infectées. Lors de l’infection chronique par le virus HIV, les cellules T CD8+ HIV-spécifiques ne se différencient pas en cellules effectrices fonctionnelles capables de tuer les cellules infectées par le virus ; ces cellules ne sont plus capables de proliférer ou de produire l’ IL-2. Ces cellules expriment PD-1 et l’engagement de PD-1, par son ligand, aboutit a plusieurs de ces déficits fonctionnels des cellules T . Le rôle de PD-1 dans la régulation d'évènements transcriptionnels contrôlant la différentiation et l'obtention des fonction effectrices des cellules T CD8+ reste à démontrer. Id2 joue un rôle central dans la différenciation des cellules T CD8+ effectrices. Nous avons émis l’hypothèse que le défaut de maturation observé chez les cellules T CD8+ PD-1 high HIV-spécifiques (CD8+PD-1hi) au cours de l’infection chronique par le virus HIV pouvait être lié à la diminution d’expression du régulateur Id2. Nous avons ainsi démontré que l'engagement de PD-1 contribuait à une diminution d'expression de Id2 et de ses cibles transcriptionnelles. La surexpression de Id2 de ces cellules a permis de restaurer l'expression de marqueurs tels que Granzyme B et Bcl-2 et diminuir l’expression du marqueur de maturation de CD27. La famille des cytokines à chaine gamma joue un rôle clef dans la survie et l’homéostasie des cellules T. Dans ce travail, nous avons démontré que l’IL-15 était unique grâce à ses capacités de stimulation de l’expression d’Id2 et ses propriétés favorisant la survie ainsi que la différenciation des cellules T CD8+ effectrices. l’IL-15 induit la prolifération de toutes les populations de cellules T mémoires provenant de donneurs sains. L’addition de cette cytokine aux sous-populations cellulaires Ttm et Tem a permis leur différenciation en cellules effectrices capables de produire Granzyme B alors que la stimulation par l’IL-15 des cellules Tcm ne favorise pas leur différenciation. Un test de cytotoxicitié par cytométrie en flux nous a permis de confirmer que la stimulation de cellules T CD8+ HIV spécifiques par l’IL-15 favorisait l’expression de Id2 et restaurait les fonctions cytotoxiques des cellules T CD8+ HIV spécifiques. En conclusion, nous avons pour la première fois dans cette thèse défini les mécanismes moléculaires impliqués dans la modulation de l’expression du régulateur transcriptionnel Id2 par l’IL-15. Nous avons également révélé comment l’engagement de PD-1 conduisait a une altération de l’expression et de la fonction d’Id2 et favorisait la diminution des fonctions effectrices des cellules T CD8-HIV spécifiques. Une perspective de traitement avec des agents tels que l’IL-15 ou le bloquage de PD-1, en combinaison avec les traitements conventionnels, pourrait contribuer à une meilleure stimulation des réponses immunes favorisant ainsi la réactivation des cellules T CD8+ et permettant la destruction de cellules T CD4+ infectées de manière latente.

Étude de l’immunité mucosale génitale chez des femmes béninoises hautement exposées au VIH-1 séronégatives (HESN) et séropositives.

Introduction : Aujourd’hui, 35,3 millions de personnes vivent avec le virus de l’immunodéficience humaine (VIH)-1 dans le monde ; l’Afrique subsaharienne concentre 70% des nouvelles infections et les femmes en représentent plus de la moitié. Le mode de transmission du VIH le plus répandu est par voie mucosale génitale suite à des relations sexuelles. Le tractus génital féminin (TGF) possède un milieu immunitaire complexe qui doit contrer l’invasion par des pathogènes tout en maintenant la tolérance/contrôle de la flore normale vaginale étant sous la pression de procréation sous influence des hormones sexuelles. De plus, les mécanismes favorisant ou prévenant l’infection du TGF par le VIH ne sont pas précisément identifiés. Hypothèse : Le contexte inflammatoire mucosal génital et la résultante de dialogues intercellulaires tel qu’entre les cellules épithéliales génitales (CEG) et les cellules dendritiques myéloïdes (mDC), qui sont des premières à rencontrer le virus aux portes d’entrée mucosales, modulent l’activité des lymphocytes qui est déterminante dans le type de réponse immunitaire élaborée par l’hôte. Méthodologie : Des spécimens provenant d’une cohorte de travailleuses du sexe (TS) recrutées à Cotonou au Bénin en Afrique subsaharienne ont été analysés. Nous avons caractérisé le milieu mucosal génital féminin hautement exposé au VIH de TS séronégatives (highly exposed seronegative; HESN) en comparaison avec celui de TS séropositives. Brièvement, les liquides cervicaux-vaginaux ont été déterminés par des techniques de multiplexes/Luminex ou par ELISA et le milieu cellulaire a été décrit suite à des analyses de cytométrie en flux (phénotypage et tri cellulaire). Résultats : Nous avons observé la présence augmentée d’un facteur soluble antiviral, immunomodulateur et antiprolifératif sécrété dans le TGF des TS HESN qui est l’interféron (IFN)-α. La présence augmentée de cette cytokine suggère l’existence possible de connexions intercellulaires clés qui pourraient mener à une régulation homéostatique du compartiment immunitaire génital permettant de contrôler l’infection par le VIH-1. En étudiant l’expression de molécules impliquées dans les voies de signalisation associées à la production d’IFN-α dans les CEG et les cellules myéloïdes du TGF, nous avons pu mettre en évidence l’existence d’un microenvironnement présentant un profil «tolérogénique/régulateur» dans le TGF des TS HESN. Conclusion : Nos observations nous ont permis d’élucider certaines hypothèses sur un potentiel mécanisme d’immunité naturelle protecteur chez les TS HESN. De plus, nous sommes des premiers à décrire une population myéloïde présentant des caractéristiques de DC «tolérogéniques» de par leur expression d’interleukine (IL)-10, de human leukocyte antigen (HLA)-G et de immunoglobulin-like transcript (ILT)-4 dans le TGF de TS HESN. Cette étude aura des implications majeures dans le développement de stratégies d’interventions préventives afin de moduler des conditions inflammatoires préexistantes ainsi établissant une défense mucosale rapide et durable contre le VIH-1.