MAP kinase pathways in UV-induced apoptosis of retinal pigment epithelium ARPE19 cells.

The retinal pigment epithelium (RPE) is constantly exposed to external injuries which lead to degeneration, dysfunction or loss of RPE cells. The balance between RPE cells death and proliferation may be responsible for several diseases of the underlying retina, including age-related macular degeneration (AMD) and proliferative vitreoretinopathy (PVR). Signaling pathways able to control cells proliferation or death usually involve the MAPK (mitogen-activated protein kinases) pathways, which modulate the activity of transcription factors by phosphorylation. UV exposure induces DNA breakdown and causes cellular damage through the production of reactive oxygen species (ROS) leading to programmed cell death. In this study, human retinal pigment epithelial cells ARPE19 were exposed to 100 J/m(2) of UV-C and MAPK pathways were studied. We first showed the expression of the three major MAPK pathways. Then we showed that activator protein-1 (AP-1) was activated through phosphorylation of cJun and cFos, induced by JNK and p38, respectively. Specific inhibitors of both kinases decreased their respective activities and phosphorylation of their nuclear targets (cJun and cFos) and reduced UV-induced cell death. The use of specific kinases inhibitors may provide excellent tools to prevent RPE apoptosis specifically in RPE diseases involving ROS and other stress-related compounds such as in AMD.

D-JNKi, a peptide inhibitor of c-Jun N-terminal kinase, promotes functional recovery after transient focal cerebral ischemia in rats

The c-Jun-N-terminal kinase (JNK) pathway has been shown to play an important role in excitotoxic neuronal death and several studies have demonstrated a neuroprotective effect of D-JNKi, a peptide inhibitor of JNK, in various models of cerebral ischemia. We have now investigated the effect of D-JNKi in a model of transient focal cerebral ischemia (90 min) induced by middle cerebral artery occlusion (MCAo) in adult male rats. D-JNKi (0.1 mg/kg), significantly decreased the volume of infarct, 3 days after cerebral ischemia. Sensorimotor and cognitive deficits were then evaluated over a period of 6 or 10 days after ischemia and infarct volumes were measured after behavioral testing. In behavioral studies, D-JNKi improved the general state of the animals as demonstrated by the attenuation of body weight loss and improvement in neurological score, as compared with animals receiving the vehicle. Moreover, D-JNKi decreased sensorimotor deficits in the adhesive removal test and improved cognitive function in the object recognition test. In contrast, D-JNKi did not significantly affect the infarct volume at day 6 and at day 10. This study shows that D-JNKi can improve functional recovery after transient focal cerebral ischemia in the rat and therefore supports the use of this molecule as a potential therapy for stroke.

An Adenovirus Vector Containing the Suicide Gene Thymidine Kinase for a Broad Application in Cancer Gene Therapy

Treatment of cancer using gene therapy is based on adding a property to the cell leading to its elimination. One possibility is the use of suicide genes that code for enzymes that transform a pro-drug into a cytotoxic product. The most extensively used is the herpes simplex virus thymidine kinase (TK) gene, followed by administration of the antiviral drug ganciclovir (GCV). The choice of the promoter to drive the transcription of a transgene is one of the determinants of a given transfer vector usefulness, as different promoters show different efficiencies depending on the target cell type. In the experiments presented here, we report the construction of a recombinant adenovirus carrying TK gene (Ad-TK) driven by three strong promoters (P CMV IE, SV40 and EN1) and its effectiveness in two cell types. Human HeLa and mouse CCR2 tumor cells were transduced with Ad-TK and efficiently killed after addition of GCV. We could detect two sizes of transcripts of TK gene, one derived from the close together P CMV IE/SV40 promoters and the other from the 1.5 Kb downstream EN1 promoter. The relative amounts of these transcripts were different in each cell type thus indicating a higher flexibility of this system.

Thy-1 binds to integrin beta(3) on astrocytes and triggers formation of focal contact sites.

BACKGROUND: Thy-1 is an abundant neuronal glycoprotein in mammals. Despite such prevalence, Thy-1 function remains largely obscure in the absence of a defined ligand. Astrocytes, ubiquitous cells of the brain, express a putative Thy-1 ligand that prevents neurite outgrowth. In this paper, a ligand molecule for Thy-1 was identified, and the consequences of Thy-1 binding for astrocyte function were investigated. RESULTS: Thy-1 has been implicated in cell adhesion and, indeed, all known Thy-1 sequences were found to contain an integrin binding, RGD-like sequence. Thy-1 interaction with beta3 integrin on astrocytes was demonstrated in an adhesion assay using a thymoma line (EL-4) expressing high levels of Thy-1. EL-4 cells bound to astrocytes five times more readily than EL-4(-f), control cells lacking Thy-1. Binding was blocked by either anti-Thy-1 or anti-beta3 antibodies, by RGD-related peptides, or by soluble Thy-1-Fc chimeras. However, neither RGE/RLE peptides nor Thy-1(RLE)-Fc fusion protein inhibited the interaction. Immobilized Thy-1-Fc, but not Thy-1(RLE)-Fc fusion protein supported the attachment and spreading of astrocytes in a Mn(2+)-dependent manner. Binding to Thy-1-Fc was inhibited by RGD peptides. Moreover, vitronectin, fibrinogen, denatured collagen (dcollagen), and a kistrin-derived peptide, but not fibronectin, also mediated Mn(2+)-dependent adhesion, suggesting the involvement of beta3 integrin. The addition of Thy-1 to matrix-bound astrocytes induced recruitment of paxillin, vinculin, and focal adhesion kinase (FAK) to focal contacts and increased tyrosine phosphorylation of proteins such as p130(Cas) and FAK. Furthermore, astrocyte binding to immobilized Thy-1-Fc alone was sufficient to promote focal adhesion formation and phosphorylation on tyrosine. CONCLUSIONS: Thy-1 binds to beta3 integrin and triggers tyrosine phosphorylation of focal adhesion proteins in astrocytes, thereby promoting focal adhesion formation, cell attachment, and spreading.

Cardiac Lineage Protein-1 (CLP-1) Regulates Cardiac Remodeling via Transcriptional Modulation of Diverse Hypertrophic and Fibrotic Responses and Angiotensin II-transforming Growth Factor β (TGF-β1) Signaling Axis.

It is well known that the renin-angiotensin system contributes to left ventricular hypertrophy and fibrosis, a major determinant of myocardial stiffness. TGF-β1 and renin-angiotensin system signaling alters the fibroblast phenotype by promoting its differentiation into morphologically distinct pathological myofibroblasts, which potentiates collagen synthesis and fibrosis and causes enhanced extracellular matrix deposition. However, the atrial natriuretic peptide, which is induced during left ventricular hypertrophy, plays an anti-fibrogenic and anti-hypertrophic role by blocking, among others, the TGF-β-induced nuclear localization of Smads. It is not clear how the hypertrophic and fibrotic responses are transcriptionally regulated. CLP-1, the mouse homolog of human hexamethylene bis-acetamide inducible-1 (HEXIM-1), regulates the pTEFb activity via direct association with pTEFb causing inhibition of the Cdk9-mediated serine 2 phosphorylation in the carboxyl-terminal domain of RNA polymerase II. It was recently reported that the serine kinase activity of Cdk9 not only targets RNA polymerase II but also the conserved serine residues of the polylinker region in Smad3, suggesting that CLP-1-mediated changes in pTEFb activity may trigger Cdk9-dependent Smad3 signaling that can modulate collagen expression and fibrosis. In this study, we evaluated the role of CLP-1 in vivo in induction of left ventricular hypertrophy in angiotensinogen-overexpressing transgenic mice harboring CLP-1 heterozygosity. We observed that introduction of CLP-1 haplodeficiency in the transgenic α-myosin heavy chain-angiotensinogen mice causes prominent changes in hypertrophic and fibrotic responses accompanied by augmentation of Smad3/Stat3 signaling. Together, our findings underscore the critical role of CLP-1 in remodeling of the genetic response during hypertrophy and fibrosis.

Ezrin-Radixin-Moesin-binding Sequence of PSGL-1 Glycoprotein Regulates Leukocyte Rolling on Selectins and Activation of Extracellular Signal-regulated Kinases.

P-selectin glycoprotein ligand-1 (PSGL-1) mediates the capture (tethering) of free-flowing leukocytes and subsequent rolling on selectins. PSGL-1 interactions with endothelial selectins activate Src kinases and spleen tyrosine kinase (Syk), leading to α(L)β(2) integrin-dependent leukocyte slow rolling, which promotes leukocyte recruitment into tissues. In addition, but through a distinct pathway, PSGL-1 engagement activates ERK. Because ezrin, radixin and moesin proteins (ERMs) link PSGL-1 to actin cytoskeleton and because they serve as adaptor molecules between PSGL-1 and Syk, we examined the role of PSGL-1 ERM-binding sequence (EBS) on cell capture, rolling, and signaling through Syk and MAPK pathways. We carried out mutational analysis and observed that deletion of EBS severely reduced 32D leukocyte tethering and rolling on L-, P-, and E-selectin and slightly increased rolling velocity. Alanine substitution of Arg-337 and Lys-338 showed that these residues play a key role in supporting leukocyte tethering and rolling on selectins. Importantly, EBS deletion or Arg-337 and Lys-338 mutations abrogated PSGL-1-induced ERK activation, whereas they did not prevent Syk phosphorylation or E-selectin-induced leukocyte slow rolling. These studies demonstrate that PSGL-1 EBS plays a critical role in recruiting leukocytes on selectins and in activating the MAPK pathway, whereas it is dispensable to phosphorylate Syk and to lead to α(L)β(2)-dependent leukocyte slow rolling.

A-kinase-anchoring protein-Lbc anchors IκB kinase β to support interleukin-6-mediated cardiomyocyte hypertrophy.

In response to stress, the heart undergoes a pathological remodeling process associated with hypertrophy and the reexpression of a fetal gene program that ultimately causes cardiac dysfunction and heart failure. In this study, we show that A-kinase-anchoring protein (AKAP)-Lbc and the inhibitor of NF-κB kinase subunit β (IKKβ) form a transduction complex in cardiomyocytes that controls the production of proinflammatory cytokines mediating cardiomyocyte hypertrophy. In particular, we can show that activation of IKKβ within the AKAP-Lbc complex promotes NF-κB-dependent production of interleukin-6 (IL-6), which in turn enhances fetal gene expression and cardiomyocyte growth. These findings provide a new mechanistic hypothesis explaining how hypertrophic signals are coordinated and conveyed to interleukin-mediated transcriptional reprogramming events in cardiomyocytes.

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.

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.

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.

Purification and functional reconstitution of the tonoplast pyrophosphate-dependent proton pump fron Rubus hispidus cell cultures.

The hydrolytic subunit of the H+-translocating inorganic pyrophosphatase (V-PPase EC 3.6.1.1.) prepared from Rubus hispidus cell cultures has been purified from tonoplast-enriched membranes and analysed by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis, Only one polypeptide of M(r) 70 000 was recovered with the V-PPase activity after solubilization in the presence of Triton X-100, purification by gel filtration (Superose) and anion exchange (Mono Q) chromatography. This polypeptide strongly cross-reacted with an antibody raised against the V-PPase from Vigna radiata. The tonoplast-enriched fraction was also used to solubilize and reconstitute the-V-PPase. The proteoliposomes showing a PPi-dependent proton transport activity were purified by gel filtration (Superose) and analysed by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis. Only one polypeptide of M(r) 70 000 was recovered with the proton-pumping activity. All these data suggest that the native V-PPase from Rubus is composed of a single kind of polypeptide with an M(r) of 70 000 and representing the catalytic subunit.

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.

Interaction between ATM and PARP-1 in response to DNA damage and sensitization of ATM deficient cells through PARP inhibition

ATM and PARP-1 are two of the most important players in the cell's response to DNA damage. PARP-1 and ATM recognize and bound to both single and double strand DNA breaks in response to different triggers. Here we report that ATM and PARP-1 form a molecular complex in vivo in undamaged cells and this association increases after gamma-irradiation. ATM is also modified by PARP-1 during DNA damage. We have also evaluated the impact of PARP-1 absence or inhibition on ATM-kinase activity and have found that while PARP-1 deficient cells display a defective ATM-kinase activity and reduced gamma-H2AX foci formation in response to gamma-irradiation, PARP inhibition on itself is able to activate ATM-kinase. PARP inhibition induced gamma H2AX foci accumulation, in an ATM-dependent manner. Inhibition of PARP also induces DNA double strand breaks which were dependent on the presence of ATM. As consequence ATM deficient cells display an increased sensitivity to PARP inhibition. In summary our results show that while PARP-1 is needed in the response of ATM to gamma irradiation, the inhibition of PARP induces DNA double strand breaks (which are resolved in and ATM-dependent pathway) and activates ATM kinase.

The ALK-F1174L activating mutation is tumorigenic in MONC-1 neural crest stem cells in an orthotopic murine model of neuroblastoma

Background: Activating mutations of the anaplastic lymphoma receptor tyrosine kinase gene (ALK) were identified in both somatic and familial neuroblastoma. The most common somatic mutation, F1174L, is associated with NMYC amplification and displayed an efficient transforming activity in vivo. In addition, both AKL-F1174L and NMYC were shown cooperate in neuroblastoma tumorigenesis in animal models. To analyse the role of ALK mutations in the oncogenesis of neuroblastoma, ALK wt and various ALK mutants were transduced in murine neural crest stem cells (MONC1). Methods: ALK-wt, and F1174L, and R1275Q mutants were stably expressed by retroviral infection using the pMIGR1 vector in the murine neural crest stem cell line MONC-1, previously immortalised with v-myc, and further implanted subcutaneously or orthotopically in nude mice. Results: Both MONC1-ALK-F1174L and -R1275Q cells displayed a rapid tumour forming capacity upon subcutaneous injection in nude mice compared to control MONC1-MIGR or MONC1 cells. Interestingly, the transforming capacity of the F1174L mutant was much more potent compared to that of R1275Q mutant in murine neural crest stem cells, while ALK-wt was not tumorigenic. In addition, mice implanted orthotopically in the left adrenal gland with MONC1-ALK-F1174L cells developed highly aggressive tumours in 100% of mice within three weeks, while MONC1-Migr or MONC1 derived tumours displayed a longer latency and a reduced tumour take. Conclusions: The activating ALK-F1174L mutant is highly tumorigenic in neural crest stem cells. Nevertheless, we cannot exclude a functional implication of the v-myc oncogene used for MONC1 cells immortalisation. Indeed, the control MONC1-Migr and MONC1 cells were also able to derive subcutaneous and orthotopic tumours, although with considerable reduced efficiency. Further investigations using neural crest stem cell lacking exogenous myc expression are currently on way to assess the exclusive role of ALK mutations in NB oncogenesis.

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.