Functional complementation of a yeast knockout strain by Schistosoma mansoni Rho1 GTPase in the presence of caffeine, an agent that affects mutants defective in the protein kinase C signal transduction pathway

In a previous study, the Schistosoma mansoni Rho1 protein was able to complement Rho1 null mutant Saccharomyces cerevisiae cells at restrictive temperatures and under osmotic stress (low calcium concentration) better than the human homologue (RhoA). It is known that under osmotic stress, the S. cerevisiae Rho1 triggers two distinct pathways: activation of the membrane 1,3-beta-glucan synthase enzymatic complex and activation of the protein kinase C1 signal transduction pathway, promoting the transcription of response genes. In the present work the SmRho1 protein and its mutants smrho1E97P, smrho1L101T, and smrho1E97P, L101T were used to try to clarify the basis for the differential complementation of Rho1 knockout yeast strain by the human and S. mansoni genes. Experiments of functional complementation in the presence of caffeine and in the presence of the osmotic regulator sorbitol were conducted. SmRho1 and its mutants showed a differential complementation of the yeast cells in the presence of caffeine, since smrho1E97P and smrho1E97P, L101T mutants showed a delay in the growth when compared to the yeast complemented with the wild type SmRho1. However, in the presence of sorbitol and caffeine the wild type SmRho1 and mutants showed a similar complementation phenotype, as they allowed yeast growth in all caffeine concentrations tested.

Splice variant-specific stabilization of JNKs by IB1/JIP1.

Islet-Brain 1 (IB1) (also called JNK-interacting protein 1; JIP1) is a scaffold protein that tethers components of the JNK mitogen-activated protein kinase pathway inducing a modulation of the activity and the target specificity of the JNK kinases. Dysfunctions in IB1 have been associated with diseases such as early type II diabetes. To gain more insight in the functions of IB1, its ability to modulate the expression levels of the various JNK proteins was assessed. Each of the three JNK genes gives rise to several splice variants encoding short or long proteins. The expression levels of the short JNK proteins, but not of the long variants, were systematically higher in rat tissues and in transformed cell lines expressing high IB1 levels compared to tissues and cells with no or low IB1 expression. HEK293 cells bearing a tetracycline-inducible IB1 construct showed a specific increase of the short JNK endogenous splice variants in the presence of tetracycline. The augmented expression level of the short JNK splice variants induced by IB1 resulted from an increased stability towards degradation. Modulation of the stability of specific JNK splice variants represents therefore a newly identified mechanism used by IB1 to regulate the JNK MAPK pathway.

Pathway analysis of glioblastoma tissue after preoperative treatment with the EGFR tyrosine kinase inhibitor gefitinib--a phase II trial.

Amplification of the epidermal growth factor receptor (EGFR) gene is one of the most common oncogenic alterations in glioblastoma (45%) making it a prime target for therapy. However, small molecule inhibitors of the EGFR tyrosine kinase showed disappointing efficacy in clinical trials for glioblastoma. Here we aimed at investigating the molecular effects of the tyrosine kinase inhibitor gefitinib on the EGFR signaling pathway in human glioblastoma. Twenty-two patients selected for reoperation of recurrent glioblastoma were treated within a phase II trial for 5 days with 500 mg gefitinib before surgery followed by postoperative gefitinib until recurrence. Resected glioblastoma tissues exhibited high concentrations of gefitinib (median, 4.1 μg/g), 20 times higher than respective plasma. EGFR-pathway activity was evaluated with phosphorylation-specific assays. The EGFR was efficiently dephosphorylated in treated patients as compared to a control cohort of 12 patients. However, no significant effect on 12 pathway constituents was detected. In contrast, in vitro treatment of a glioblastoma cell line, BS-153, with endogenous EGFRwt amplification and EGFRvIII expression resulted not only in dephosphorylation of the EGFR, but also of key regulators in the pathway such as AKT. Treating established xenografts of the same cell line as an in vivo model showed dephosphorylation of the EGFR without affecting downstream signal transductors, similar to the human glioblastoma. Taken together, gefitinib reaches high concentrations in the tumor tissue and efficiently dephosphorylates its target. However, regulation of downstream signal transducers in the EGFR pathway seems to be dominated by regulatory circuits independent of EGFR phosphorylation.

Oral epidermal growth factor receptor tyrosine kinase inhibitors for the treatment of non-small cell lung cancer: comparative pharmacokinetics and drug-drug interactions.

The development of orally active small molecule inhibitors of the epidermal growth factor receptor (EGFR) has led to new treatment options for non-small cell lung cancer (NSCLC). Patients with activating mutations of the EGFR gene show sensitivity to, and clinical benefit from, treatment with EGFR tyrosine kinase inhibitors (EGFR-TKls). First generation reversible ATP-competitive EGFR-TKls, gefitinib and erlotinib, are effective as first, second-line or maintenance therapy. Despite initial benefit, most patients develop resistance within a year, 50-60% of cases being related to the appearance of a T790M gatekeeper mutation. Newer, irreversible EGFR-TKls - afatinib and dacomitinib - covalently bind to and inhibit multiple receptors in the ErbB family (EGFR, HER2 and HER4). These agents have been mainly evaluated for first-line treatment but also in the setting of acquired resistance to first-generation EGFR-TKls. Afatinib is the first ErbB family blocker approved for patients with NSCLC with activating EGFR mutations; dacomitinib is in late stage clinical development. Mutant-selective EGFR inhibitors (AZD9291, CO-1686, HM61713) that specifically target the T790M resistance mutation are in early development. The EGFR-TKIs differ in their spectrum of target kinases, reversibility of binding to EGFR receptor, pharmacokinetics and potential for drug-drug interactions, as discussed in this review. For the clinician, these differences are relevant in the setting of polymedicated patients with NSCLC, as well as from the perspective of innovative anticancer drug combination strategies.

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.

Regulation of Placental Leptin Expression by Cyclic Adenosine 5 '-Monophosphate Involves Cross Talk between Protein Kinase A and Mitogen-Activated Protein Kinase Signaling Pathways

Leptin, a 16-kDa protein mainly produced by adipose tissue, has been involved in the control of energy balance through its hypothalamic receptor. However, pleiotropic effects of leptin have been identified in reproduction and pregnancy, particularly in placenta, where it was found to be expressed. In the current study, we examined the effect of cAMP in the regulation of leptin expression in trophoblastic cells. We found that dibutyryl cAMP [(Bu)(2)cAMP], a cAMP analog, showed an inducing effect on endogenous leptin expression in BeWo and JEG-3 cell lines when analyzed by Western blot analysis and quantitative RT-PCR. Maximal effect was achieved at 100 microM. Leptin promoter activity was also stimulated, evaluated by transient transfection with a reporter plasmid construction. Similar results were obtained with human term placental explants, thus indicating physiological relevance. Because cAMP usually exerts its actions through activation of protein kinase A (PKA) signaling, this pathway was analyzed. We found that cAMP response element-binding protein (CREB) phosphorylation was significantly increased with (Bu)(2)cAMP treatment. Furthermore, cotransfection with the catalytic subunit of PKA and/or the transcription factor CREB caused a significant stimulation on leptin promoter activity. On the other hand, the cotransfection with a dominant negative mutant of the regulatory subunit of PKA inhibited leptin promoter activity. We determined that cAMP effect could be blocked by pharmacologic inhibition of PKA or adenylyl ciclase in BeWo cells and in human placental explants. Thereafter, we decided to investigate the involvement of the MAPK/ERK signaling pathway in the cAMP effect on leptin induction. We found that 50 microm PD98059, a MAPK kinase inhibitor, partially blocked leptin induction by cAMP, measured both by Western blot analysis and reporter transient transfection assay. Moreover, ERK 1/2 phosphorylation was significantly increased with (Bu)(2)cAMP treatment, and this effect was dose dependent. Finally, we observed that 50 microm PD98059 inhibited cAMP-dependent phosphorylation of CREB in placental explants. In summary, we provide some evidence suggesting that cAMP induces leptin expression in placental cells and that this effect seems to be mediated by a cross talk between PKA and MAPK signaling pathways.

Demyelination induced by protein kinase C-activating tumor promoters in aggregating brain cell cultures.

The plasticity of mature oligodendrocytes was studied in aggregating brain cell cultures at the period of maximal expression of myelin marker proteins. The protein kinase C (PKC)-activating tumor promoters mezerein and phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA), but not the inactive phorbol ester analog 4alpha-PMA, caused a pronounced decrease of myelin basic protein (MBP) content and 2',3'-cyclic nucleotide 3'-phosphohydrolase (CNP) activity. In contrast, myelin/oligodendrocyte protein (MOG) content was affected relatively little. Northern blot analyses showed a rapid reduction of MBP and PLP gene expression induced by mezerein, and both morphological and biochemical findings indicate a drastic loss of compact myelin. During the acute phase of demyelination, only a relatively small increase in cell death was perceptible by in situ end labeling and in situ nick translation. Basic fibroblast growth factor (bFGF) also reduced the levels of the oligodendroglial differentiation markers and enhanced the demyelinating effects of the tumor promoters. The present results suggest that PKC activation resulted in severe demyelination and partial loss of the oligodendrocyte-differentiated phenotype.

The nuclear receptor DHR3 modulates dS6 kinase-dependent growth in Drosophila.

S6 kinases (S6Ks) act to integrate nutrient and insulin signaling pathways and, as such, function as positive effectors in cell growth and organismal development. However, they also have been shown to play a key role in limiting insulin signaling and in mediating the autophagic response. To identify novel regulators of S6K signaling, we have used a Drosophila-based, sensitized, gain-of-function genetic screen. Unexpectedly, one of the strongest enhancers to emerge from this screen was the nuclear receptor (NR), Drosophila hormone receptor 3 (DHR3), a critical constituent in the coordination of Drosophila metamorphosis. Here we demonstrate that DHR3, through dS6K, also acts to regulate cell-autonomous growth. Moreover, we show that the ligand-binding domain (LBD) of DHR3 is essential for mediating this response. Consistent with these findings, we have identified an endogenous DHR3 isoform that lacks the DBD. These results provide the first molecular link between the dS6K pathway, critical in controlling nutrient-dependent growth, and that of DHR3, a major mediator of ecdysone signaling, which, acting together, coordinate metamorphosis.

JNK3 is abundant in insulin-secreting cells and protects against cytokine-induced apoptosis.

AIMS/HYPOTHESIS: In insulin-secreting cells, activation of the c-Jun NH(2)-terminal kinase (JNK) pathway triggers apoptosis. Whereas JNK1 and JNK2 are ubiquitously produced, JNK3 has been described exclusively in neurons. This report aims to characterise the expression and role in apoptosis of the three JNK isoforms in insulin-secreting cells exposed to cytokines. METHODS: Sections of human and mouse pancreases were used for immunohistochemistry studies with isoform-specific anti-JNK antibodies. Human, pig, mouse and rat pancreatic islets were isolated by enzymatic digestion and RNA or protein extracts were prepared. RNA and protein levels were determined by quantitative RT-PCR and western blotting respectively, using JNK-isoform-specific primers and isoform-specific antibodies; activities of the three JNK isoforms were determined by kinase assays following quantitative immunoprecipitation/depletion of JNK3. JNK silencing was performed with small interfering RNAs and apoptotic rates were determined in INS-1E cells by scoring cells displaying pycnotic nuclei. RESULTS: JNK3 and JNK2 mRNAs are the predominant isoforms expressed in human pancreatic islets. JNK3 is nuclear while JNK2 is also cytoplasmic. In INS-1E cells, JNK3 knockdown increases c-Jun levels and caspase-3 cleavage and sensitises cells to cytokine-induced apoptosis; in contrast, JNK1 or JNK2 knockdown is protective. CONCLUSIONS/INTERPRETATION: In insulin-secreting cells, JNK3 plays an active role in preserving pancreatic beta cell mass from cytokine attacks. The specific localisation of JNK3 in the nucleus, its recruitment by cytokines, and its effects on key transcription factors such as c-Jun, indicate that JNK3 is certainly an important player in the transcriptional control of genes expressed in insulin-secreting cells.

Molecular analysis of non-melanoma skin cancer

SUMMARY:Cylindroma, trichoepithelioma and spiradenoma are benign tumors of hair follicle. They are caused by mutations and loss of heterozygosity in the CYLD gene. CYLD is a ubiquitously expressed, but the tumors are restricted to skin, suggesting that the tumorigenesis is influenced by skin-specific regulators and probably by mutations in other genes. The objectives of the thesis were to analyze the molecular mechanisms leading to the aforementioned tumors. In the first project, we have identified five new mutations in CYLD gene in tive families affected with different combinations of these skin appendage tumors. F our of these mutations caused the introduction of a premature stop codon in CYLD protein sequence, but one was a missense mutation changing aspartic acid 681 into glycine (D68lG), in patients exhibiting multiple trichoepitheliomas. CYLD is a deubiquitinase which can downregulate NF-κB and INK pathways through the deubiquitination of TRAF2, for example. We showed that the CYLD-D681G mutant was unable to remove polyubiquitin chains from TRAF2. We also proved that CYLD-D68lG could not inhibit TRAP 2- or TNFα- mediated NF-κB or INK activations in 293T cells. These results underlined the importance of the D68l residue for the enzymatic activity of CYLD. TRAP-interacting protein (TRIP), which is a E3-Ubiquitin ligase, is a partner of CYLD. In the second project of the thesis, we studied the function of TRIP in the epidermis. We found that TRIP was a nucleolar protein in cultured human primary keratinocytes (HEK) and HeLa cells, and was detected in the midbody of HeLa cells. Moreover, TRIP expression was shown to be downregulated through a PKC-dependent mechanism before induction of keratinocyte differentiation. We also proved that TRIP was upregulated in basal cell carcinomas. Furthermore, TRIP was found to be important for keratinocyte survival and proliferation through the regulation of the Gl/S transition. Our results suggest that TRIP may be involved in keratinocyte tumorigenesis.RÉSUMÉ :Les cylindromes, trichoépithéliomes et spiradénomes sont des tumeurs bénignes du follicule pileux causées par des mutations et une perte d'hétérozygotie du gène CYLD. CYLD est ubiquitaire mais les tumeurs sont limitées à la peau, suggérant que la tumorigénèse est influencée par des protéines spécifiques de la peau et par des mutations dans d'autres gènes. Les objectifs de la thèse étaient d'2malyser les mécanismes moléculaires aboutissant à la formation de ces tumeurs. Dans le premier projet, cinq nouvelles mutations du gène CYLD ont été identifiées chez cinq familles présentant différentes combinaisons des tumeurs citées ci- dessus. Quatre de ces mutations causaient I' introduction d'un codon stop prématuré dans la séquence protéique, mais une était une mutation «misser1se» changeant l'aspartate 681 en résidu glycine (D68lG) chez des patients présentant des trichoépithéliomes multiples. CYLD est une déubiquitinase qui inhibe les voies de signalisation de NF-κB et JNK, en déubiquitinant notamment TRAF2. Nous avons montré que la protéine mutante CYLD- D68lG ne pouvait pas cliver la chaîne de poly-ubiquitines liée à TRAF2. CYLD-D68lG était aussi incapable d'inhiber l'activation de NF-κB ou de JNK induite par TRAF2 ou TNF-o dans les cellules 293T. Ces résultats ont donc souligné l'impo1tance du résidu D68l pour l'activité de CYLD. «TRAF-interacting protein (TRIP)», qui est une «E3-ubiquitin-ligase», est un partenaire de CYLD. Dans le second proj et de la thèse, nous avons étudié la fonction de TRIP dans l'épidenne. Nous avons montrépque TRIP était nucléolaire dans les cellules HeLa et les kératinocytes primaires humains en culture et était détectée dans le «midbody» des cellules HeLa. Nous avons prouvé que l'ARNm de TRIP était diminué avant l'induction de la différentiation des kératinocytes, par un mécanisme dépendent de la protéine kinase C, tandis qu'il était augmenté dans les carcinomes baso-cellulaires. Nous avons aussi montré que TRIP influençait la prolifération et la survie des kératinocytes en régulant la transition G1/S, Nos résultats suggèrent que TRIP est peut-être impliquée dans la tumorigénèse des kératinocytes. 7

Neural crest cell survival is dependent on Rho kinase and is required for development of the mid face in mouse embryos.

Neural crest cells (NCC) give rise to much of the tissue that forms the vertebrate head and face, including cartilage and bone, cranial ganglia and teeth. In this study we show that conditional expression of a dominant-negative (DN) form of Rho kinase (Rock) in mouse NCC results in severe hypoplasia of the frontonasal processes and first pharyngeal arch, ultimately resulting in reduction of the maxilla and nasal bones and severe craniofacial clefting affecting the nose, palate and lip. These defects resemble frontonasal dysplasia in humans. Disruption of the actin cytoskeleton, which leads to abnormalities in cell-matrix attachment, is seen in the RockDN;Wnt1-cre mutant embryos. This leads to elevated cell death, resulting in NCC deficiency and hypoplastic NCC-derived craniofacial structures. Rock is thus essential for survival of NCC that form the craniofacial region. We propose that reduced NCC numbers in the frontonasal processes and first pharyngeal arch, resulting from exacerbated cell death, may be the common mechanism underlying frontonasal dysplasia.

Physiopathologie du coeur embryonnaire soumis à l'anoxie-réoxygénation: rôle protecteur du NO et des canaux KATP

RESUME Introduction : Dans le coeur adulte, l'ischémie et la reperfusion entraînent des perturbations électriques, mécaniques, biochimiques et structurales qui peuvent causer des dommages réversibles ou irréversibles selon la sévérité de l'ischémie. Malgré les récents progrès en cardiologie et en chirurgie foetales, la connaissance des mécanismes impliqués dans la réponse du myocarde embryonnaire à un stress hypoxique transitoire demeure lacunaire. Le but de ce travail a donc été de caractériser les effets chrono-, dromo- et inotropes de l'anoxie et de la réoxygénation sur un modèle de coeur embryonnaire isolé. D'autre part, les effets du monoxyde d'azote (NO) et de la modulation des canaux KATP mitochondriaux (mito KATP) sur la récupération fonctionnelle postanoxique ont été étudiés. La production myocardique de radicaux d'oxygène (ROS) et l'activité de MAP Kinases (ERK et JNK) impliquées dans la signalisation cellulaire ont également été déterminées. Méthodes : Des coeurs d'embryons de poulet âgés de 4 jours battant spontanément ont été placés dans une chambre de culture puis soumis à une anoxie de 30 min suivie d'une réoxygénation de 60 min. L'activité électrique (ECG), les contractions de l'oreillette, du ventricule et du conotroncus (détectées par photométrie), la production de ROS (mesure de la fluorescence du DCFH) et l'activité kinase de ERK et JNK dans le ventricule ont été déterminées au cours de l'anoxie et de la réoxygénation. Les coeurs ont été traités avec un bloqueur des NO synthases (L-NAME), un donneur de NO (DETA-NONOate), un activateur (diazoxide) ou un inhibiteur (5-HD) des canaux mitoKATP un inhibiteur non-spécifique des PKC (chélérythrine) ou un piégeur de ROS (MPG). Résultats : L'anoxie et la réoxygénation entraînaient des arythmies (essentiellement d'origine auriculaire) semblables à celles observées chez l'adulte, des troubles de la conduction (blocs auriculo-ventriculaires de 1er, 2ème et 3ème degré) et un ralentissement marqué du couplage excitation-contraction (E-C) ventriculaire. En plus de ces arythmies, la réoxygénation déclenchait le phénomène de Wenckelbach, de rares échappements ventriculaires et une sidération myocardique. Aucune fibrillation, conduction rétrograde ou activité ectopique n'ont été observées. Le NO exogène améliorait la récupération postanoxique du couplage E-C ventriculaire alors que L'inhibition des NOS la ralentissait. L'activation des canaux mito KATP augmentait la production mitochondriale de ROS à la réoxygénation et accélérait la récupération de la conduction (intervalle PR) et du couplage E-C ventriculaire. La protection de ce couplage était abolie par le MPG, la chélérythrine ou le L-NAME. Les fonctions électrique et contractile de tous les coeurs récupéraient après 30-40 min de réoxygénation. L'activité de ERK et de JNK n'était pas modifiée par L'anoxie, mais doublait et quadruplait, respectivement, après 30 min de réoxygénation. Seule l'activité de JNK était diminuée (-60%) par l'activation des canaux mitoKATP. Cet effet inhibiteur était partiellement abolit par le 5-HD. Conclusion: Dans le coeur immature, le couplage E-C ventriculaire semble être un paramètre particulièrement sensible aux conditions d'oxygénation. Sa récupération postanoxique est améliorée par l'ouverture des canaux mitoKATP via une signalisation impliquant les ROS Ies PKC et le NO. Une réduction de l'activité de JNK semble également participer à cette protection. Nos résultats suggèrent que les mitochondries jouent un rôle central dans la modulation des voies de signalisation cellulaire, en particulier lorsque les conditions métaboliques deviennent défavorables. Le coeur embryonnaire isolé représente donc un modèle expérimental utile pour mieux comprendre les mécanismes associés à une hypoxie in utero et pour améliorer les stratégies thérapeutiques en cardiologie et chirurgie foetales. ABSTRACT Physiopathology of the anoxic-reoxygenated embryonic heart: Protective role of NO and KATP channel Aim: In the adult heart, the electrical, mechanical, biochemical and structural disturbances induced by ischemia and reperfusion lead to reversible or irreversible damages depending on the severity and duration of ischemia. In spite of recent advances in fetal cardiology and surgery, little is known regarding the cellular mechanisms involved in hypoxia-induced dysfunction in the developing heart. The aim of this study was to precisely characterize the chrono-, dromo- and inotropic disturbances associated with anoxia-reoxygenation in an embryonic heart model. Furthermore, the roles that nitric oxide (NO), reactive oxygen species (ROS), mitochondrial KATP, (mito KATP) channel and MAP Kinases could play in the stressed developing heart have been investigated. Methods: Embryonic chick hearts (4-day-old) were isolated and submitted in vitro to 30 min anoxia followed by 60 min reoxygenation. Electrical (ECG) and contractile activities of atria, ventricle and conotruncus (photometric detection), ROS production (DCFH fluorescence) and ERK and JNK activity were determined in the ventricle throughout anoxia-reoxygenation. Hearts were treated with NO synthase inhibitor (L-NAME), NO donor (DETA-NONOate), mitoKATP channel opener (diazoxide) or blocket (5-HD), PKC inhibitor (chelerythrine) and ROS scavenger (MPG). Results: Anoxia and reoxygenation provoked arrhythxnias (mainly originating from atrial region), troubles of conduction (st, 2nd, and 3rd degree atrio-ventricular blocks) and disturbances of excitation-contraction (E-C) coupling. In addition to these types of arrhythmias, reoxygenation triggered Wenckebach phenomenon and rare ventricular escape beats. No fibrillations, no ventricular ectopic beats and no electromechanical dissociation were observed. Myocardial stunning was observed during the first 30 min of reoxygenation. All hearts fully recovered their electrical and mechanical functions after 30-40 min of reoxygenation. Exogenous NO improved while NOS inhibition delayed E-C coupling recovery. Mito KATP, channel opening increased reoxygenation-induced ROS production and improved E-C coupling and conduction (PR) recovery. MPG, chelerythrine or L-NAME reversed this effect. Reoxygenation increased ERK and JNK activities land 4-fold, respectively, while anoxia had no effect. MitoKATP channel opening abolished the reoxygenation-induced activation of JNK but had no effect on ERK activity. This inhibitory effect was partly reversed by mitoKATP channel blocker but not by MPG. Conclusion: In the developing heart, ventricular E-C coupling was found to be specially sensitive to hypoxia-reoxygenation and its postanoxic recovery was improved by mitoKATP channel activation via a ROS-, PKC- and NO-dependent pathway. JNK inhibition appears to be involved in this protection. Thus, mitochondria can play a pivotal role in the cellular signalling pathways, notably under critical metabolic conditions. The model of isolated embryonic heart appears to be useful to better understand the mechanisms underlying the myocardial dysfunction induced by an in utero hypoxia and to improve therapeutic strategies in fetal cardiology and surgery.

Efficacy of iclaprim against wild-type and thymidine kinase-deficient methicillin-resistant Staphylococcus aureus isolates in an in vitro fibrin clot model.

Iclaprim is a novel diaminopyrimidine antibiotic that is active against methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA). However, it is known that the activity of diaminopyrimidines against S. aureus is antagonized by thymidine through uptake and conversion to thymidylate by thymidine kinase. Unlike with humans, for whom thymidine levels are low, thymidine levels in rodents are high, thus precluding the accurate evaluation of iclaprim efficacy in animal models. We have studied the bactericidal activity of iclaprim against an isogenic pair of MRSA isolates, the wild-type parent AW6 and its thymidine kinase-deficient mutant AH1252, in an in vitro fibrin clot model. Clots, which were aimed at mimicking vegetation structure, were made from human or rat plasma containing either the parent AW6 or the mutant AH1252, and they were exposed to homologous serum supplemented with iclaprim (3.5 microg/ml), trimethoprim-sulfamethoxazole (TMP-SMX; 8/40 microg/ml), vancomycin (40 microg/ml), or saline, each of which was added one time for 48 h. In rat clots, iclaprim and TMP-SMX were bacteriostatic against the parent, AW6. In contrast, they were bactericidal (> or = 3 log10 CFU/clot killing of the original inoculum) against the mutant AH1252. Vancomycin was the most active drug against AW6 (P < 0.05), but it showed an activity similar those of iclaprim and TMP-SMX against AH1252. In human clots, iclaprim was bactericidal against both AW6 and AH1252 strains and was as effective as TMP-SMX and vancomycin (P > 0.05). Future studies of animals using simulated human kinetics of iclaprim and thymidine kinase-deficient MRSA, which eliminate the thymidine-induced confounding effect, are warranted to support the use of iclaprim in the treatment of severe MRSA infections in humans.

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.

The scaffold protein IB1/JIP-1 is a critical mediator of cytokine-induced apoptosis in pancreatic beta cells.

In insulin-secreting cells, cytokines activate the c-Jun N-terminal kinase (JNK), which contributes to a cell signaling towards apoptosis. The JNK activation requires the presence of the murine scaffold protein JNK-interacting protein 1 (JIP-1) or human Islet-brain 1(IB1), which organizes MLK3, MKK7 and JNK for proper signaling specificity. Here, we used adenovirus-mediated gene transfer to modulate IB1/JIP-1 cellular content in order to investigate the contribution of IB1/JIP-1 to beta-cell survival. Exposure of the insulin-producing cell line INS-1 or isolated rat pancreatic islets to cytokines (interferon-gamma, tumor necrosis factor-alpha and interleukin-1beta) induced a marked reduction of IB1/JIP-1 content and a concomitant increase in JNK activity and apoptosis rate. This JNK-induced pro-apoptotic program was prevented in INS-1 cells by overproducing IB1/JIP-1 and this effect was associated with inhibition of caspase-3 cleavage. Conversely, reducing IB1/JIP-1 content in INS-1 cells and isolated pancreatic islets induced a robust increase in basal and cytokine-stimulated apoptosis. In heterozygous mice carrying a selective disruption of the IB1/JIP-1 gene, the reduction in IB1/JIP-1 content in happloinsufficient isolated pancreatic islets was associated with an increased JNK activity and basal apoptosis. These data demonstrate that modulation of the IB1-JIP-1 content in beta cells is a crucial regulator of JNK signaling pathway and of cytokine-induced apoptosis.