Normal glucagon signaling and β-cell function after near-total α-cell ablation in adult mice.

OBJECTIVEEvaluate whether healthy or diabetic adult mice can tolerate an extreme loss of pancreatic α-cells and how this sudden massive depletion affects β-cell function and blood glucose homeostasis.RESEARCH DESIGN AND METHODSWe generated a new transgenic model allowing near-total α-cell removal specifically in adult mice. Massive α-cell ablation was triggered in normally grown and healthy adult animals upon diphtheria toxin (DT) administration. The metabolic status of these mice was assessed in 1) physiologic conditions, 2) a situation requiring glucagon action, and 3) after β-cell loss.RESULTSAdult transgenic mice enduring extreme (98%) α-cell removal remained healthy and did not display major defects in insulin counter-regulatory response. We observed that 2% of the normal α-cell mass produced enough glucagon to ensure near-normal glucagonemia. β-Cell function and blood glucose homeostasis remained unaltered after α-cell loss, indicating that direct local intraislet signaling between α- and β-cells is dispensable. Escaping α-cells increased their glucagon content during subsequent months, but there was no significant α-cell regeneration. Near-total α-cell ablation did not prevent hyperglycemia in mice having also undergone massive β-cell loss, indicating that a minimal amount of α-cells can still guarantee normal glucagon signaling in diabetic conditions.CONCLUSIONSAn extremely low amount of α-cells is sufficient to prevent a major counter-regulatory deregulation, both under physiologic and diabetic conditions. We previously reported that α-cells reprogram to insulin production after extreme β-cell loss and now conjecture that the low α-cell requirement could be exploited in future diabetic therapies aimed at regenerating β-cells by reprogramming adult α-cells.

Study of Staphylococcus aureus pathogenic genes by transfer and expression in the less virulent organism Streptococcus gordonii.

Because Staphylococcus aureus strains contain multiple virulence factors, studying their pathogenic role by single-gene inactivation generated equivocal results. To circumvent this problem, we have expressed specific S. aureus genes in the less virulent organism Streptococcus gordonii and tested the recombinants for a gain of function both in vitro and in vivo. Clumping factor A (ClfA) and coagulase were investigated. Both gene products were expressed functionally and with similar kinetics during growth by streptococci and staphylococci. ClfA-positive S. gordonii was more adherent to platelet-fibrin clots mimicking cardiac vegetations in vitro and more infective in rats with experimental endocarditis (P < 0.05). Moreover, deleting clfA from clfA-positive streptococcal transformants restored both the low in vitro adherence and the low in vivo infectivity of the parent. Coagulase-positive transformants, on the other hand, were neither more adherent nor more infective than the parent. Furthermore, coagulase did not increase the pathogenicity of clfA-positive streptococci when both clfA and coa genes were simultaneously expressed in an artificial minioperon in streptococci. These results definitively attribute a role for ClfA, but not coagulase, in S. aureus endovascular infections. This gain-of-function strategy might help solve the role of individual factors in the complex the S. aureus-host relationship.

ENaC and its regulatory proteins as drug targets for blood pressure control.

Hypertension is a serious medical problem affecting millions of people worldwide. A key protein regulating blood pressure is the Epithelial Na(+) Channel (ENaC). In accord, loss of function mutations in ENaC (PHA1) cause hypotension, whereas gain of function mutations (Liddle syndrome) result in hypertension. The region mutated in Liddle syndrome, called the PY motif (L/PPxY), serves as a binding site for the ubiquitin ligase Nedd4-2, a C2-WW-Hect E3 ubiquitin ligase. Nedd4-2 binds the ENaC-PY motif via it WW domains, ubiquitylates the channel and targets it for endocytosis, a process impaired in Liddle syndrome due to poor binding of the channel to Nedd4-2. This leads to accumulation of active channels at the cell surface and increased Na(+) (and fluid) absorption in the distal nephron, resulting in elevated blood volume and blood pressure. Compounds that destabilize cell surface ENaC, or enhance Nedd4-2 activity in the kidney, could potentially serve as drug targets for hypertension. In addition, recent discoveries of regulation of activation of ENaC by proteases such as furin, prostasin and elastase, which cleave the extracellular domain of this channel leading to it activation, as well as the identification of inhibitors that block the activity of these proteases, provide further avenues for drug targeting of ENaC and the control of blood pressure.

Roles of mGluR5 in synaptic function and plasticity of the mouse thalamocortical pathway.

The group I metabotropic glutamate receptor 5 (mGluR5) has been implicated in the development of cortical sensory maps. However, its precise roles in the synaptic function and plasticity of thalamocortical (TC) connections remain unknown. Here we first show that in mGluR5 knockout (KO) mice bred onto a C57BL6 background cytoarchitectonic differentiation into barrels is missing, but the representations for large whiskers are identifiable as clusters of TC afferents. The altered dendritic morphology of cortical layer IV spiny stellate neurons in mGluR5 KO mice implicates a role for mGluR5 in the dendritic morphogenesis of excitatory neurons. Next, in vivo single-unit recordings of whisker-evoked activity in mGluR5 KO adults demonstrated a preserved topographical organization of the whisker representation, but a significantly diminished temporal discrimination of center to surround whiskers in the responses of individual neurons. To evaluate synaptic function at TC synapses in mGluR5 KO mice, whole-cell voltage-clamp recording was conducted in acute TC brain slices prepared from postnatal day 4-11 mice. At mGluR5 KO TC synapses, N-methyl-D-aspartate (NMDA) currents decayed faster and synaptic strength was more easily reduced, but more difficult to strengthen by Hebbian-type pairing protocols, despite a normal developmental increase in alpha-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid receptor (AMPAR)-mediated currents and presynaptic function. We have therefore demonstrated that mGluR5 is required for synaptic function/plasticity at TC synapses as barrels are forming, and we propose that these functional alterations at the TC synapse are the basis of the abnormal anatomical and functional development of the somatosensory cortex in the mGluR5 KO mouse.

A comprehensive characterization of genome-wide copy number aberrations in colorectal cancer reveals novel oncogenes and patterns of alterations.

To develop a comprehensive overview of copy number aberrations (CNAs) in stage-II/III colorectal cancer (CRC), we characterized 302 tumors from the PETACC-3 clinical trial. Microsatellite-stable (MSS) samples (n = 269) had 66 minimal common CNA regions, with frequent gains on 20 q (72.5%), 7 (41.8%), 8 q (33.1%) and 13 q (51.0%) and losses on 18 (58.6%), 4 q (26%) and 21 q (21.6%). MSS tumors have significantly more CNAs than microsatellite-instable (MSI) tumors: within the MSI tumors a novel deletion of the tumor suppressor WWOX at 16 q23.1 was identified (p<0.01). Focal aberrations identified by the GISTIC method confirmed amplifications of oncogenes including EGFR, ERBB2, CCND1, MET, and MYC, and deletions of tumor suppressors including TP53, APC, and SMAD4, and gene expression was highly concordant with copy number aberration for these genes. Novel amplicons included putative oncogenes such as WNK1 and HNF4A, which also showed high concordance between copy number and expression. Survival analysis associated a specific patient segment featured by chromosome 20 q gains to an improved overall survival, which might be due to higher expression of genes such as EEF1B2 and PTK6. The CNA clustering also grouped tumors characterized by a poor prognosis BRAF-mutant-like signature derived from mRNA data from this cohort. We further revealed non-random correlation between CNAs among unlinked loci, including positive correlation between 20 q gain and 8 q gain, and 20 q gain and chromosome 18 loss, consistent with co-selection of these CNAs. These results reinforce the non-random nature of somatic CNAs in stage-II/III CRC and highlight loci and genes that may play an important role in driving the development and outcome of this disease.

Cloning and expression of rat pancreatic beta-cell malonyl-CoA decarboxylase.

To gain insight into the function and regulation of malonyl-CoA decarboxylase (MCD) we have cloned rat MCD cDNA from a differentiated insulin-secreting pancreatic beta-cell-line cDNA library. The full-length cDNA sequence shows 69% identity with the cDNA cloned previously from the goose uropygial gland, and predicts a 492 amino acid protein of 54.7 kDa. The open reading frame contains an N-terminal mitochondrial targeting sequence and the C-terminal part of the enzyme ends with a peroxisomal (Ser-Lys-Leu) targeting motif. Since the sequence does not reveal hydrophobic domains, MCD is most likely expressed in the mitochondrial matrix and inside the peroxisomes. A second methionine residue, located 3' of the mitochondrial presequence, might be the first amino acid of a putative cytosolic MCD, since the nucleotide sequence around it fits fairly well with a consensus Kozak site for translation initiation. However, primer extension detects the presence of only one transcript initiating upstream of the first ATG, indicating that the major, if not exclusive, transcript expressed in the pancreatic beta-cell encodes MCD with its mitochondrial presequence. The sequence also shows multiple possible sites of phosphorylation by casein kinase II and protein kinase C. mRNA tissue-distribution analysis indicates a transcript of 2.2 kb, and that the MCD gene is expressed over a wide range of rat tissues. The distribution of the enzyme shows a broad range of activities from very low in the brain to elevated in the liver and heart. The results provide the foundations for further studies of the role of MCD in lipid metabolism and metabolic signalling in various tissues.

The Holiness Code between D and P. Some Comments on the Function and Significance of Leviticus 17-26 in the Composition of the Torah.

(Résumé de l'ouvrage) Das Deuteronomium nimmt sowohl in der Literaturgeschichte der alttestamentlichen Geschichtsbücher Josua bis Könige eine Schlüsselstellung ein als auch für die Entstehung des Pentateuchs. Wie lassen sich diese beiden Funktionen vereinbaren? Mit der Verhältnisbestimmung haben sich namhafte Wissenschafter der Arbeitsgruppe »Biblical and Ancient Near Eastern Law« im Rahmen der Internationalen Treffen der Society of Biblical Literature in Berlin (2002) und Cambridge (2003) befasst. Der Band präsentiert die neuesten Forschungsergebnisse. Er enthält Vorträge von E. Otto, K. Schmid, H.-C. Schmitt, T. Römer, W.M. Schniedewind, G.N. Knoppers, R. Achenbach, M.M. Zahn und C. Nihan.

Effects of dietary protein type on oxidized cholesterol-induced alteration in age-related modulation of lipid metabolism and indices of immune function in rats.

Exogenous oxidized cholesterol disturbs both lipid metabolism and immune functions. Therefore, it may perturb these modulations with ageing. Effects of the dietary protein type on oxidized cholesterol-induced modulations of age-related changes in lipid metabolism and immune function was examined using differently aged (4 weeks versus 8 months) male Sprague-Dawley rats when casein, soybean protein or milk whey protein isolate (WPI) was the dietary protein source, respectively. The rats were given one of the three proteins in diet containing 0.2% oxidized cholesterols mixture. Soybean protein, as compared with the other two proteins, significantly lowered both the serum thiobarbituric acid reactive substances value and cholesterol, whereas it elevated the ratio of high density lipoprotein-cholesterol/cholesterol in young rats, but not in adult. Moreover, soybean protein, but not casein and WPI, suppressed the elevation of Delta6 desaturation indices of phospholipids in both liver and spleen, particularly in young. On the other hand, WPI, compared to the other two proteins, inhibited the leukotriene B4 production of spleen, irrespective of age. Soybean protein reduced the ratio of CD4(+)/CD8(+) T-cells in splenic lymphocytes. Therefore, the levels of immunoglobulin (Ig)A, IgE and IgG in serum were lowered in rats given soybean protein in both age groups except for IgA in adult, although these observations were not shown in rats given other proteins. Thus, various perturbations of lipid metabolism and immune function caused by oxidized cholesterol were modified depending on the type of dietary protein. The moderation by soybean protein on the change of lipid metabolism seems to be susceptible in young rats whose homeostatic ability is immature. These observations may be exerted through both the promotion of oxidized cholesterol excretion to feces and the change of hormonal release, while WPI may suppress the disturbance of immune function by oxidized cholesterol in both ages. This alleviation may be associated with a large amount of lactoglobulin in WPI. These results thus showed a possibility that oxidized cholesterol-induced perturbations of age-related changes of lipid metabolism and immune function can be moderated by both the selection and combination of dietary protein.

Mutant p53 promotes epithelial-mesenchymal plasticity and enhances metastasis in mammary carcinomas of WAP-T mice.

To study the postulated mutant p53 (mutp53) "gain of function" effects in mammary tumor development, progression and metastasis, we crossed SV40 transgenic WAP-T mice with mutant p53 transgenic WAP-mutp53 mice. Compared to tumors in monotransgenic WAP-T mice, tumors in bitransgenic WAP-T x WAP-mutp53 mice showed higher tumor grading, enhanced vascularization, and significantly increased metastasis. Bitransgenic tumors revealed a gene signature associated with the oncogenic epithelial-mesenchymal transition pathway (EMT gene signature). In cultures of WAP-T tumor-derived G-2 cancer cells, which are comprised of subpopulations displaying "mesenchymal" and "epithelial" phenotypes, this EMT gene signature was associated with the "mesenchymal" compartment. Furthermore, ectopic expression of mutp53 in G-2 cells sufficed to induce a strong EMT phenotype. In contrast to these in vitro effects, monotransgenic and bitransgenic tumors were phenotypically similar suggesting that in vivo the tumor cell phenotype might be under control of the tumor microenvironment. In support, orthotopic transplantation of G-2 cells as well as of G-2 cells expressing ectopic mutp53 into syngeneic mice resulted in tumors with a predominantly epithelial phenotype, closely similar to that of endogenous primary tumors. We conclude that induction of an EMT gene signature by mutp53 in bitransgenic tumors primarily promotes tumor cell plasticity, that is, the probability of tumor cells to undergo EMT processes under appropriate stimuli, thereby possibly increasing their potential to disseminate and metastasize.

Role and regulation of islet-Brain 1 in pancreatic β-cells

Résumé : L'insuline est produite et sécrétée par la cellule ß-pancréatique. Son rôle est de régler le taux de sucre dans le sang. Si ces cellules meurent ou échouent à produire suffisamment de l'insuline, les sujets développent le diabète de type 2 (DT2), une des maladies les plus communes dans les pays développés. L'excès chronique des lipoprotéines LDL oxydés (oxLDL) et/ou des cytokines pro-inflammatoires comme l'interleukine-1ß (IL-1ß) participent au dérèglement et à la mort des cellules ß. Nous avons montré qu'une chute des niveaux d'expression de la protéine nommée «mitogen activated protein kinase 8 interacting protein 1» ou «islet brain 1 (IB 1)» est en partie responsable des effets provoqués par les oxLDL ou IL-1ß. IB1 régule l'expression de l'insuline et la survie cellulaire en inhibant la voie de signalisation « c-jun N-terminal Kinase (JNK)». La réduction des niveaux d'expression d'IB1 provoque l'activation de la voie JNK en réponse aux facteurs environnementaux, et ainsi initie la réduction de l'expression de l'insuline et l'induction du programme de mort cellulaire. Les mimétiques de l'hormone "Glucagon-like peptide 1", tel que l'exendin-4 (ex-4), sont une nouvelle classe d'agents hypoglycémiants utilisés dans le traitement du DT2. Les effets bénéfiques de l'ex-4 sont en partie accomplis en préservant l'expression de l'insuline et la survie des cellules ß contre les stress associés au DT2. La restauration des niveaux d'expression d'IB1 est un des mécanismes par lequel l'ex-4 prodigue son effet sur la cellule. En effet, cette molécule stimule l'activité du promoteur du gène et ainsi compense la réduction du contenu en IB1 causée par le stress. Outre ce rôle anti-apoptotique, dans ce travail de thèse nous avons mis en évidence une autre fonction d'IB1 dans la cellule ß. La réduction de l'activité ou des niveaux d'expression d'IB1 induisent une réduction importante de la sécrétion de l'insuline en réponse au glucose. Le mécanisme par lequel IB1 régule la sécrétion de l'insuline implique à la fois le métabolisme du glucose et éventuellement le transport vésiculaire en contrôlant l'expression de la protéine annexin A2. En résumé, IB 1 est une molécule clé à travers laquelle l'environnement du diabétique pourrait exercer un effet délétère sur la cellule ß. L'amélioration de l'activité d'IB1 et/ou de son expression devrait être considérée dans les approches thérapeutiques futures visant à limiter la perte des cellules ß dans le diabète. Abstract : ß-cells of the pancreatic islets of Langerhans produce and secrete insulin when blood glucose rises. In turn, insulin ensures that plasma glucose concentrations return within a relatively narrow physiological range. If ß-cells die or fail to produce enough insulin, individuals develop one of the most common diseases in Western countries, namely type 2 diabetes (T2D). Chronic excess of oxidized low density lipoproteins (oxLDL) and/or pro-inflammatory cytokines such as interleukin 1-ß (IL-1ß) contribute to decline of ß-cells and thereby are thought to accelerate progression of the disease overtime. We showed that profound reduction in the levels of the mitogen activated protein kinase 8 interacting protein 1 also called islet brain 1 (IB1) causes ß-cell failure accomplished by oxLDL or IL-1 ß. IB1 regulates insulin expression and cell survivals by inhibiting the c-Jun N-terminal Kinase pathway. Diminution in IB 1 levels leads to an increase in activation of the JNK pathway induced by environmental stressors, and thus initiates loss of insulin expression and programmed cell death. The mimetic agents of the glucoincretin glucagon-like peptide 1 such as exendin-4 (ex-4) are new class of hypoglycaemic medicines for treatment of T2D. The beneficial property is in part achieved by preserving insulin expression and ß-cell survival against stressors related to diabetes. Restored levels in IB 1 account for the cytoprotective effect of the ex-4. In fact, the latter molecule .stimulates the promoter activity of the gene and thus compensates loss of IB1 content triggered by stress. Beside of the anti-apoptotic role, an additional leading function for IB 1 in ß-cells was highlighted in this thesis. Impairment in IB1 activity or silencing of the gene in ß-cells revealed a major reduction in insulin secretion elicited by glucose. The mechanisms whereby IB 1 couples glucose to insulin release involve glucose metabolism and potentially, vesicles trafficking by maintaining the levels of annexin A2. IB 1 is therefore a key molecule through which environmental factors related to diabetes may exert harmful effects on ß-cells. Improvement in IB 1 activity and/or expression should be considered as a target for therapeutic purpose.

MicroRNA Profile of Circulating CD4-positive Regulatory T Cells in Human Adults and Impact of Differentially Expressed MicroRNAs on Expression of Two Genes Essential to Their Function.

Regulatory T cells (Tregs) are characterized by a high expression of IL-2 receptor α chain (CD25) and of forkhead box P3 (FOXP3), the latter being essential for their development and function. Another major player in the regulatory function is the cytotoxic T-lymphocyte associated molecule-4 (CTLA-4) that inhibits cytotoxic responses. However, the regulation of CTLA-4 expression remains less well explored. We therefore studied the microRNA signature of circulating CD4(+) Tregs isolated from adult healthy donors and identified a signature composed of 15 differentially expressed microRNAs. Among those, miR-24, miR-145, and miR-210 were down-regulated in Tregs compared with controls and were found to have potential target sites in the 3'-UTR of FOXP3 and CTLA-4; miR-24 and miR-210 negatively regulated FOXP3 expression by directly binding to their two target sites in its 3'-UTR. On the other hand, miR-95, which is highly expressed in adult peripheral blood Tregs, positively regulated FOXP3 expression via an indirect mechanism yet to be identified. Finally, we showed that miR-145 negatively regulated CTLA-4 expression in human CD4(+) adult peripheral blood Tregs by binding to its target site in CTLA-4 transcript 3'-UTR. To our knowledge, this is the first identification of a human adult peripheral blood CD4(+) Treg microRNA signature. Moreover, unveiling one mechanism regulating CTLA-4 expression is novel and may lead to a better understanding of the regulation of this crucial gene.

Identification and characterization of a caspase-2 activating complex

Résumé Les caspases sont des protéases essentielles lors de l'induction de l'apoptose ou pour la maturation de certaines cytokines. Elles peuvent être divisées en deux groupes: les caspases initiatrices, qui sont les premières activées lors d'un signal pro-apoptotique, et les caspases effectrices, qui sont activées par les caspases initiatrices et sont responsables du clivage et de la dégradation des substrats cellulaires. Les caspases initiatrices sont activées dans des complexes de haut poids moléculaire: l'apoptosome pour la caspase-9 et le DISC pour la caspase-8. La caspase-2 est également une caspase initiatrice qui contient un domaine CARD. Cependant son mécanisme d'activation n'est pas encore connu. Lors de cette étude, nous avons découvert et caractérisé le complexe qui permet l'activation de la caspase-2. Ce complexe, appelé le PIDDosome, est composé de PIDD/LRDD, de la protéine adaptatrice RAIDD et de la protéase caspase-2. L'expression forcée de PIDD induit l'activation constitutive de la caspase-2. Cela entraîne la mort ou la sensibilisation à la mort des cellules selon la lignée étudiée. Cet effet est expliqué par une perte du potentiel de membrane de la mitochondrie, certainement dû à un effet direct de la caspase-2. Peu de choses sont connues sur PIDD: c'est une protéine contenant un domaine DD qui peut être induite par p53. Nous avons caractérisé PIDD et montré qu'elle est exprimée de façon ubiquitaire. PIDD est constitutivement auto-clivée environ au milieu de la protéine, ce qui génère deux fragments qui restent liés l'un à l'autre. Le fragment N-terminal a une activité régulatrice et le C-terminal une activité effectrice. De plus, PIDD peut se déplacer entre le cytoplasme et le noyau. Enfin, nous avons découvert que PIDD est également impliquée dans l'induction de NF¬ -κB en réponse à des dommages à l'ADN. PIDD est responsable de la modification par sumo de NEMO, étape nécessaire à l'induction de NF-κB après des dommages à l'ADN. Ainsi PIDD semble être à l'intersection de la décision que prend la cellule entre survivre et réparer les dommages, ou entrer en apoptose. Summary Caspases are a family of proteases that fulfill varied and often critical roles in mammalian apoptosis or proteolytic activation of cytokines. Caspases can be divided into two sub-groups: initiator caspases, which are the first activated after a pro-apoptotic signal, and effector caspases, which are activated by initiator caspases and that are responsible for the cleavage and degradation of cellular components. Initiator caspases are activated in high molecular weight platforms such as the apoptosome for caspase-9 or the DISC for caspase-8. Caspase-2 is a CARD-containing initiator caspase whose mechanism of activation was not yet known. In this study we have identified an activating platform for caspase-2. This high molecular weight complex, called the PIDDosome, is composed of PIDD/LRDD, the adaptor protein RAIDD and caspase-2. Constitutive expression of PIDD led to constitutive activation of caspase-2, which in some cell lines was sufficient to induce cell death while in others it merely sensitizes. Active caspase-2 was found to disturb directly the mitochondria by inducing a partial loss of the transmembrane potential. Very little was known on PIDD. It can be induce by p53 and inhibition of its expression by antisense oligonucleotides diminishes p53-dependent apoptosis. We decided to further characterize PIDD function and expression. PIDD possesses seven LRR, two Zu5 domains and one DD. It is ubiquitously expressed and appears to be constitutively cleaved by auto- processing into two main fragments equal in size. The two fragments remain bound to one another and constitute a regulatory N-terminal fragment and an active C-terminal fragment. In addition, PIDD can shuttle between the cytoplasm and the nucleus. Finally, investigating the possible relevance of new interaction partners, we found that PIDD is implicated in DNA damage-induced NF- κB. PIDD binds to RIP1 and to NEMO. In response to DNA damage, PIDD translocates to the nucleus and mediates sumo- modification of NEMO, a necessary step in DNA damage-induced NF-κB. All together these results raise the possibility that PIDD acts as a molecular switch between proliferation and repair, and apoptosis following DNA damage.

Function and regulation of the scaffold protein IB1/JIP-1 in the uro-genital tract.

RESUME Ce mémoire de thèse traite de l'étude de la « scaffold »protéine ou protéine «échafaud», « Islet-Brain1/ JNK Interacting Protein 1 » (IB1/JIP-1) dans la vessie et la prostate, deux organes importants de l'appareil uro-genital. Cette protéine, mise en évidence dans notre laboratoire à la fin des année 90, a été reconnue pour réguler la voie de signalisation des « Mitogen-Activated Protein Kinases » (MAPKs), et en particulier de la MAPK appelée c-Jun N-terminal Kinase (JNK). Le réseau de voie de signalisation permet aux cellules de percevoir les changements dans le milieu extracellulaire et de permettre une réponse appropriée à ces différents stimuli. La connaissance des voies de signalisation a permis de mettre en évidence leur rôle crucial tant dans l'homéostase des tissus sains que dans des processus pathologiques comme l'oncogenèse. Parmi une vingtaine de voie de signalisation, la voie de signalisation des «MAPKinases » est une des plus importantes et a été montrée pour participer à diverses fonctions cellulaires telles que la différentiation, la motilité, la division et la mort cellulaire. La voie de signalisation des « MAPKinases » est typiquement constituée d'un module de trois kinases qui s'activent séquentiellement par phosphorylation. On note la présence d'une MAPK, d'un activateur de MAPK et d'un activateur de l'activateur de MAPK. Une fois la MAPK activée, elle permettra la régulation de différentes cibles dont certain facteur de transcription. Chez les mammifères, il existe 3 grands groupes de MAPKs : the extracellular signal-regulated kinase 1 and 2 (ERK 1/2) cascade, qui régule préférentiellement la croissance et la différentiation cellulaire, ainsi que les cascades JNK et p38 qui régulent préférentiellement la réponse à différents stress cellulaires telle que l'inflammation ou l'apoptose. JNK est activé par différents stress cellulaire telle que les cytokines inflammatoires. JNK est également requis au cours du développement embryonnaire et contribue à la mort (apoptose) ou à la prolifération cellulaire. Plusieurs études ont mis en évidence le rôle de JNK durant le processus tumoral, sans que son rôle soit clairement identifié. JNK pourrait avoir des fonctions différentes durant l'initiation puis de la progression tumorale. Chez les mammifères, les voies de signalisation intracellulaires forment un réseau complexe et elles interagissent entre elles, ce qui permet aux cellules une réponse adéquate aux multitudes de stimuli existants dans les organismes pluricellulaires. Parmi plusieurs mécanismes de régulation, les protéines dites « scaffold » ou «échafaud » jouent un rôle crucial dans l'homéostase de la voie de signalisation des «MAPKinase ». L'introduction revoit brièvement ces différents aspects, de la voie de signalisation des «MAPKinase et des connaissance sur IB1/JIP-1. Les premières études effectuées sur IB1/JIP-1 ont montré une expression relativement spécifique de cette protéine dans certains types de neurones ainsi que dans la cellule beta-sécrétrice d'insuline. IB1/JIP-1 régule la voie de signalisation JNK par interaction avec les différents composants du module, modifiant ainsi le spectre de substrats activés par JNK. La fonction précise de IB1/JIP-1 n'était pas encore élucidée, mais plusieurs travaux mettaient en lumière un rôle dans la régulation, et la sous-location cellulaire des composants de la voie de signalisation JNK, ainsi que dans la survie cellulaire à certain stress. Cette expression relativement spécifique est intrigante car elle suggère que sa présence serait nécessaire à une régulation spécifique de la MAPKinase JNK ou à certaines autres fonctions cellulaires également spécifiques de certains tissus. Le premier but de ce travail a consisté à mettre en évidence l'expression de IB1/JIP-1 dans l'appareil uro-génital et plus particulièrement dans la vessie et la prostate. Nos résultats ont montré que IB1/JIP-1 est spécifiquement exprimé au niveau de l'urothélium vésical, mais pas dans le muscle lisse. Il en est de même au niveau de la prostate où IB1/JIP-1 est exprimé spécifiquement au niveau de l'épithélium sécrétoire et absent au niveau du stroma fibro-musculaire. La vessie et la prostate sont des organes ou l'activité JNK pourrait être crucial tant dans l' homeostase tissulaire que dans le développement de pathologies bénignes ou malignes. La vessie et la prostate sont le siège fréquent de tumeur. La base pour le développement du cancer est complexe et implique plusieurs anomalies génétiques. Ce processus complexe lié au développement tumoral est encore loin d`être complètement élucidé, raison pour laquelle il est crucial de poursuivre l'étude des différents gènes pouvant être impliqué dans ces processus ou pouvant être utilisé comme outil thérapeutique. Dans l'urothelium de la vessie, la fonction de la MAPK JNK n'a été que très peu étudiée. Il existe quelques études, in vitro, suggérant une implication possible de cette voie de signalisation dans des processus telle que le développement ou la progression tumorale. Le chapitre 1 décrit une étude in vivo dans la vessie un modèle de stress mécanique, connu pour activer les MAPKinase. La dilatation vésicale, due à une obstruction urétrale, a mis en évidence une diminution de l'expression de IB1/JIP-1 ainsi qu'une activation de la MAPKinase JNK. Dans ce modèle, la régulation de IB1/JIP-1, par l'intermédiaire d'un vecteur viral, a permis de démontrer que IB1/JIP-1 régulait l'activité de JNK dans ce tissu. Pour poursuivre l'étude de cette fonction d' IB1/JIP-1 dans l'urothélium, nous avons investigué l'activité JNK dans des souris génétiquement modifiées et porteuse d'une délétion de 1 des 2 allèles du gène codant pour IB1/JIP-1, avec un contenu en IB1/JIP-1 diminué de moitié. L'activation de JNK est également augmentée dans l'urothelium au repos de ces souris, ce qui confirme la fonction régulatrice de JNK par IB1/JIP-1. Ces résultats ont permis de mettre en évidence un rôle critique de celle-ci dans l'homéostase de I`urothelium et suggère une nouvelle cible pour réguler la voie de signalisation dans ce tissu. En outre, la modulation des niveaux d'expression d'IB1/JIP-1 dans la vessie, in vivo, par l'intermédiaire de vecteurs viraux s'est révélée réalisable et indique un moyen élégant pour développer une thérapie génique dans cet organe. Un autre élément de ce travail de thèse, révélée au chapitre 2, a été d'étudier la régulation dans la vessie de rat de la communication intercellulaire de type « GAP ». Les cellules adjacentes partagent des ions, messagers secondaires et des petits métabolites par l'intermédiaire de canaux intercellulaire qui forment les jonctions de type « GAP ». Ce type de communications intercellulaire permet une activité cellulaire coordonnée, une caractéristique importante pour l'homéostase des organismes multicellulaire. Ce type de communication intercellulaire est formé de 2 demi-canaux appelés connexons. Chaque connexon est formé de six protéines appelées connexins (Cx). Il existe environ vingt connexines différentes nommées par leur poids moléculaire respectif. Les jonctions de type canaux "GAP" permettent aux cellules de communiquer avec les cellules voisines au quelles elles sont mécaniquement ou électriquement couplées. La vessie peut être particulièrement dépendante de la communication intercellulaire par les canaux « Gap » qui permettrait de coordonner la réponse de la musculature ainsi que de l'urothélium à l'augmentation de la pression transmurale du à l'accumulation d'urine, situation fréquemment observée dans le cadre de l'hyperplasie bénigne de la prostate. Dans la vessie de rat, la connexine26 est exprimée uniquement dans l'urothelium. La Cx26, a été montrée pour être un possible « tumor suppressor gene » dans le cancer de vessie. Une augmentation de la Cx26 ainsi que du couplage des cellules urothéliales a été démontré dans notre modèle de stress mécanique sur la vessie de rat et est dépendante de 2 éléments de réponses connues pour interagir avec AP-1. La régulation de IB1/JIP-1 a permis de montrer que celle-ci régulait l'activité JNK, ainsi que l'activité du facteur de transcription AP-1, composé de c-Jun lui-même cible de JNK. Cette réduction de l'activité de AP-1 est associée à une diminution de l'expression du transcipt de la Cx26. En résumé, la Cx26 pourrait être régulée par le complexe AP-1 lui-même dépendant du contenu en IB1/JIP-1. Dans le chapitre 3, l'étude de IB1/J1P-1 s'est portée sur la prostate. Cet organe, siège fréquent de pathologie telle que le cancer ou l'hyperplasie bénigne de la prostate, exprime IB1/JIP-1 au niveau de son épithélium sécrétoire. Cette expression est maintenue dans une lignée cellulaire humaine largement étudiée est reconnue comme un modèle adéquat de cellules tumorales de type androgène-sensible. IB1/JIP-1 a été investigué dans un modèle in vitro d'apoptose en réponse à un agent appelé N-(4-hydroxyphenyl)retinamide (4-HPR) qui induit une activation de la MAPK JNK ainsi que également un diminution du contenu en IB1/JIP-1. La surexpression de IB1/JIP-1 en utilisant à nouveau des virus comme vecteur a démontré que IB1/JIP-1 était capable de réguler l'activité de JNK ainsi que les taux d'apoptose. Dans le cancer de la prostate, certains travaux ont montré que la différentiation neuroendocrine des cellules tumorales est associée à la progression tumorale et à la perte de sensibilité aux androgènes. Ce travail a permis de dévoiler l'augmentation d'expression de IB1/JIP-1 dans un modèle de neurodifferentiation des cellules d'une lignée prostatique humaine (LNCaP). Les mécanismes qui permettent une expression spécifique de IB1/JIP-1 ont été partiellement investiguée dans notre laboratoire. Son promoteur humain contient un « Neuron Restricive Silencer Element » (NRSE) connu pour se lier a répresseur transcriptionel appelé « RE-1 Silencer Transcription Factor » ou « Neuron Restrictive Silencer Factor » (REST/NRSF). NRSF/REST est capable de réprimer l'expression de gènes neuronaux en dehors du système neuronal. Il prend part à la différentiation terminale des gènes neuronaux. Dans le chapitre 3, on observe que l'activité de REST/NRSF est diminuée dans les cellules LNCaP qui se transdifferencient de manière neuroendocrine, et que REST/NRSF est capable de moduler l'expression de ces gènes cibles dans ce type cellulaire. Ces travaux laissent suggérer que NRSF/REST participe à l'acquisition du phénotype neuroendocrinien et pourrait être une cible pour réguler ce phénomène. En conclusion, ce travail de thèse présente l'expression de IB1/JIP-1 dans 2 organes de l'appareil uro-génital ; la vessie et la prostate. La fonction de IB1/JIP-1 a été étudiée in vivo dans la vessie de rat, ce qui a mis en évidence sa fonction régulatrice de l'activité de la MAPKinase JNK, et de l'activité du facteur de transcription AP-1 ; ainsi que sa possible implication régulatrice de gène cible tel que la Connexin 26 (Cx26). AP-1 et la Cx26 pourraient jouer un rôle dans le processus oncologique, tant dans le control de l'invasion cellulaire ou le control de la croissance cellulaire. Dans la prostate, IB1/JIP-1 régule également l'activité JNK; crucial dans la transmission de certains stimulis pro-apoptotiques. Dans un modèle de transdifférenciation neuroendocrinienne, phénotype possiblement lié au caractère agressif du cancer de la prostate, l'expression de IB1/JIP-1 est augmenté, suggérant soit un rôle possible dans le développement du phénotype neuronal ou une implication dans une fonction anti-apoptotique. Ce travail a donc permis d'élargir nos connaissances sur la régulation et le control de la voie de signalisation des MAPKinases par IB1/JIP-1, qui pourrait avoir encore d'autres fonctions dans ces tissus.

Development and validation of a risk score predicting substantial weight gain over 5 years in middle-aged European men and women.

BACKGROUND Identifying individuals at high risk of excess weight gain may help targeting prevention efforts at those at risk of various metabolic diseases associated with weight gain. Our aim was to develop a risk score to identify these individuals and validate it in an external population. METHODS We used lifestyle and nutritional data from 53°758 individuals followed for a median of 5.4 years from six centers of the European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition (EPIC) to develop a risk score to predict substantial weight gain (SWG) for the next 5 years (derivation sample). Assuming linear weight gain, SWG was defined as gaining ≥ 10% of baseline weight during follow-up. Proportional hazards models were used to identify significant predictors of SWG separately by EPIC center. Regression coefficients of predictors were pooled using random-effects meta-analysis. Pooled coefficients were used to assign weights to each predictor. The risk score was calculated as a linear combination of the predictors. External validity of the score was evaluated in nine other centers of the EPIC study (validation sample). RESULTS Our final model included age, sex, baseline weight, level of education, baseline smoking, sports activity, alcohol use, and intake of six food groups. The model's discriminatory ability measured by the area under a receiver operating characteristic curve was 0.64 (95% CI = 0.63-0.65) in the derivation sample and 0.57 (95% CI = 0.56-0.58) in the validation sample, with variation between centers. Positive and negative predictive values for the optimal cut-off value of ≥ 200 points were 9% and 96%, respectively. CONCLUSION The present risk score confidently excluded a large proportion of individuals from being at any appreciable risk to develop SWG within the next 5 years. Future studies, however, may attempt to further refine the positive prediction of the score.

Strength and cost of an induced immune response are associated with a heritable melanin-based colour trait in female tawny owls.

1. Melanin pigments provide the most widespread source of coloration in vertebrates, but the adaptive function of such traits remains poorly known. 2. In a wild population of tawny owls (Strix aluco), we investigated the relationships between plumage coloration, which varies continuously from dark to pale reddish, and the strength and cost of an induced immune response. 3. The degree of reddishness in tawny owl feather colour was positively correlated with the concentration of phaeomelanin and eumelanin pigments, and plumage coloration was highly heritable (h(2) = 0.93). No carotenoids were detected in the feathers. 4. In mothers, the degree of melanin-based coloration was associated with antibody production against a vaccine, with dark reddish females maintaining a stronger level of antibody for a longer period of time compared to pale reddish females, but at a cost in terms of greater loss of body mass. 5. A cross-fostering experiment showed that, independent of maternal coloration, foster chicks reared by vaccinated mothers were lighter than those reared by nonvaccinated mothers. Hence, even though dark reddish mothers suffered a stronger immune cost than pale reddish mothers, this asymmetric cost was not translated to offspring growth. 6. Our study suggests that different heritable melanin-based colorations are associated with alternative strategies to resist parasite attacks, with dark reddish individuals investing more resources towards the humoral immune response than lightly reddish conspecifics.