Characterization of the role of AKAP-Lbc/p38 complex in the hypertrophic response of the heart

In response to chronic stress the heart undergoes an adverse remodeling process associated with cardiomyocyte hypertrophy, increased cellular apoptosis and fibrosis, which ultimately causes cardiac dysfunction and heart failure. Increasing evidence suggest the role of scaffolding and anchoring proteins in coordinating different signaling pathways that mediate the hypertrophic response of the heart. In this context, the family of Α-kinase anchoring proteins (AKAPs) emerged as important regulators of the cardiac function. During my thesis work I have conducted two independent projects, both of them aiming at elucidating the role of AKAPs in the heart. It has been shown that AKAP-Lbc, an anchoring protein that possesses an intrinsic Rho- specific exchange factor activity, organizes a signaling complex that links AKAP-Lbc- dependent activation of RhoA with the mitogen activated protein kinase (MAPK) p38. The first aim of my thesis was to study the role of this novel transduction pathway in the context of cardiac hypertrophy. Here we show that transgenic mice overexpressing in cardiomyocytes a competitor fragment of AKAP-Lbc, which specifically disrupts endogenous AKAP-Lbc / p38 complexes, developed early dilated cardiomyopathy in response to two weeks of transverse aortic constriction (TAC) as compared to controls. Interestingly, inhibition of the AKAP-Lbc / p38 transduction pathway significantly reduced the hypertrophic growth of single cardiomyocytes induced by pressure overload. Therefore, it appears that the AKAP- Lbc / p38 complex is crucially involved in the regulation of stress-induced cardiomyocyte hypertrophy and that disruption of this signaling pathway is detrimental for the heart under conditions of sustained hemodynamic stress. Secondly, in order to identify new AKAPs involved in the regulation of cardiac function, we followed a proteomic approach which allowed us to characterize AKAP2 as a major AKAP in the heart. Importantly, here we show that AKAP2 interacts with several proteins known to be involved in the control of gene transcription, such as the nuclear receptor coactivator 3 (NCoA3) or the ATP-dependent SWI/SNF chromatin remodeling complex. Thus, we propose AKAP2 as a novel mediator of cardiac gene expression through its interaction with these transcriptional regulators.

A novel family of dehydrin-like proteins is involved in stress response in the human fungal pathogen Aspergillus fumigatus.

 During a search for genes controlling conidial dormancy in Aspergillus fumigatus, two dehydrin-like genes, DprA and DprB, were identified. The deduced proteins had repeated stretches of 23 amino acids that contained a conserved dehydrin-like protein (DPR) motif. Disrupted DprAΔ mutants were hypersensitive to oxidative stress and to phagocytic killing, whereas DprBΔ mutants were impaired in osmotic and pH stress responses. However, no effect was observed on their pathogenicity in our experimental models of invasive aspergillosis. Molecular dissection of the signaling pathways acting upstream showed that expression of DprA was dependent on the stress-activated kinase SakA and the cyclic AMP-protein kinase A (cAMP-PKA) pathways, which activate the bZIP transcription factor AtfA, while expression of DprB was dependent on the SakA mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway, and the zinc finger transcription factor PacC. Fluorescent protein fusions showed that both proteins were associated with peroxisomes and the cytosol. Accordingly, DprA and DprB were important for peroxisome function. Our findings reveal a novel family of stress-protective proteins in A. fumigatus and, potentially, in filamentous ascomycetes.

LDLs induce fibroblast spreading independently of the LDL receptor via activation of the p38 MAPK pathway.

Because adventitial fibroblasts play an important role in the repair of blood vessels, we assessed whether elevation in LDL concentrations would affect fibroblast function and whether this depended on activation of intracellular signaling pathways. We show here that in primary human fibroblasts, LDLs induced transient activation of the p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway, but not the c-Jun N-terminal kinase MAPK pathway. This activation did not require the recruitment of the LDL receptor (LDLR), because LDLs efficiently stimulated the p38 MAPK pathway in human and mouse fibroblasts lacking functional LDLR, and because receptor-associated protein, an LDLR family antagonist, did not block the LDL-induced p38 activation. LDL particles also induced lamellipodia formation and cell spreading. These effects were blocked by SB203580, a specific p38 inhibitor. Our data demonstrate that LDLs can regulate the shape of fibroblasts in a p38 MAPK-dependent manner, a mechanism that may participate in wound healing or vessel remodeling as in atherosclerosis.

Regulation of catecholamine release and tyrosine hydroxylase in human adrenal chromaffin cells by interleukin-1beta: role of neuropeptide Y and nitric oxide.

Adrenal chromaffin cells synthesize and secrete catecholamines and neuropeptides that may regulate hormonal and paracrine signaling in stress and also during inflammation. The aim of our work was to study the role of the cytokine interleukin-1beta (IL-1beta) on catecholamine release and synthesis from primary cell cultures of human adrenal chromaffin cells. The effect of IL-1beta on neuropeptide Y (NPY) release and the intracellular pathways involved in catecholamine release evoked by IL-1beta and NPY were also investigated. We observed that IL-1beta increases the release of NPY, norepinephrine (NE), and epinephrine (EP) from human chromaffin cells. Moreover, the immunoneutralization of released NPY inhibits catecholamine release evoked by IL-1beta. Moreover, IL-1beta regulates catecholamine synthesis as the inhibition of tyrosine hydroxylase decreases IL-1beta-evoked catecholamine release and the cytokine induces tyrosine hydroxylase Ser40 phosphorylation. Moreover, IL-1beta induces catecholamine release by a mitogen-activated protein kinase (MAPK)-dependent mechanism, and by nitric oxide synthase activation. Furthermore, MAPK, protein kinase C (PKC), protein kinase A (PKA), and nitric oxide (NO) production are involved in catecholamine release evoked by NPY. Using human chromaffin cells, our data suggest that IL-1beta, NPY, and nitric oxide (NO) may contribute to a regulatory loop between the immune and the adrenal systems, and this is relevant in pathological conditions such as infection, trauma, stress, or in hypertension.

A clathrin-dependent pathway leads to KRas signaling on late endosomes en route to lysosomes

Ras proteins are small guanosine triphosphatases involved in the regulation of important cellular functions such as proliferation, differentiation, and apoptosis. Understanding the intracellular trafficking of Ras proteins is crucial to identify novel Ras signaling platforms. In this study, we report that epidermal growth factor triggers Kirsten Ras (KRas) translocation onto endosomal membranes (independently of calmodulin and protein kinase C phosphorylation) through a clathrin-dependent pathway. From early endosomes, KRas but not Harvey Ras or neuroblastoma Ras is sorted and transported to late endosomes (LEs) and lysosomes. Using yellow fluorescent protein¿Raf1 and the Raichu-KRas probe, we identified for the first time in vivo¿active KRas on Rab7 LEs, eliciting a signal output through Raf1. On these LEs, we also identified the p14¿MP1 scaffolding complex and activated extracellular signal-regulated kinase 1/2. Abrogation of lysosomal function leads to a sustained late endosomal mitogen-activated protein kinase signal output. Altogether, this study reveals novel aspects about KRas intracellular trafficking and signaling, shedding new light on the mechanisms controlling Ras regulation in the cell.

Ammonia-induced toxicity in developing brain cells and strategies for neuroprotection

RESUME L'hyperammonémie est particulièrement toxique pour le cerveau des jeunes patients et entraîne une atrophie corticale, un élargissement des ventricules et des défauts de myélinisation, responsables de retards mentaux et développementaux. Les traitements actuels se limitent à diminuer le plus rapidement possible le taux d'ammoniaque dans l'organisme. L'utilisation de traitements neuroprotecteurs pendant les crises d'hyperammonémie permettrait de contrecarrer les effets neurologiques de l'ammoniaque et de prévenir l'apparition des troubles neurologiques. Au cours de cette thèse, nous avons testé trois stratégies de neuroprotection sur des cultures de cellules en agrégats issues du cortex d'embryons de rats et traitées à l'ammoniaque. - Nous avons tout d'abord testé si l'inhibition de protéines intracellulaires impliquées dans le déclenchement de la mort cellulaire pouvait protéger les cellules de la toxicité de l'ammoniaque. Nous avons montré que L'exposition à l'ammoniaque altérait la viabilité des neurones et des oligodendrocytes, et activait les caspases, la calpaïne et la kinase-5 dépendante des cyclines (cdk5) associée à son activateur p25. Alors que l'inhibition pharmacologique des caspases et de la calpaïne n'a pas permis de protéger les cellules cérébrales, un inhibiteur de la cdk5, appelé roscovitine, a réduit significativement la mort neuronale. L'inhibition de la cdk5 semble donc être une stratégie thérapeutique prometteuse pour prévenir 1es effets toxiques de 1'ammoniaque sur les neurones. - Nous avons ensuite étudié les mécanismes neuroprotecteurs déclenchés par le cerveau en réponse à la toxicité de l'ammoniaque. Nous avons montré que l'ammoniaque induisait la synthèse du facteur neurotrophique ciliaire (CNTF) par les astrocytes, via l'activation de la protéine kinase (MIAPK) p38. D'autre part, l'ajout de CNTF a permis de protéger les oligodendrocytes mais pas les neurones des cultures exposées à l'ammoniaque, via les voies de signalisations JAK/STAT, SAPK/JNK et c-jun. - Dans une dernière partie, nous avons voulu contrecarrer, par l'ajout de créatine, le déficit énergétique cérébral induit par l'ammoniaque. La créatine a permis de protéger des cellules de type astrocytaire mais pas les cellules cérébrales en agrégats. Cette thèse amis en évidence que les stratégies de neuroprotection chez les patients hyperammonémiques nécessiteront de cibler plusieurs voies de signalisation afin de protéger tous les types cellulaires du cerveau. Summary : In pediatric patients, hyperammonemia is mainly caused by urea cycle disorders or other inborn errors of metabolism, and leads to neurological injury with cortical atrophy, ventricular enlargement and demyelination. Children rescued from neonatal hyperammonemia show significant risk of mental retardation and developmental disabilities. The mainstay of therapy is limited to ammonia lowering through dietary restriction and alternative pathway treatments. However, the possibility of using treatments in a neuroprotective goal may be useful to improve the neurological outcome of patients. Thus, the main objective of this work was to investigate intracellular and extracellular signaling pathways altered by ammonia tonicity, so as to identify new potential therapeutic targets. Experiments were conducted in reaggregated developing brain cell cultures exposed to ammonia, as a model for the developing CNS of hyperammonemic young patients. Theses strategies of neuroprotection were tested: - The first strategy consisted in inhibiting intracellular proteins triggering cell death. Our data indicated that ammonia exposure altered the viability of neurons and oligodendrocytes. Apoptosis and proteins involved in the trigger of apoptosis, such as caspases, calpain and cyclin-dependent kinase-5 (cdk5) with its activator p25, were activated by ammonia exposure. While caspases and calpain inhibitors exhibited no protective effects, roscovitine, a cdk5 inhibitor, reduced ammonia-induced neuronal death. This work revealed that inhibition of cdk5 seems a promising strategy to prevent the toxic effects of ammonia on neurons. - The second strategy consisted in mimicking, the endogenous protective mechanisms triggered by ammonia in the brain. Ammonia exposure caused an increase of the ciliary neurotrophic factor (CNTF) expression, through the activation of the p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK) in astrocytes. Treatment of cultures exposed to ammonia with exogenous CNTF demonstrated strong protective effects on oligodendrocytes but not on neurons. These protective effects seemed to involve JAK/STAT, SAPK/JNK and c-jun proteins. - The third strategy consisted in preventing the ammonia-induced cerebral energy deficit with creatine. Creatine treatment protected the survival of astrocyte-like cells through MAPKs pathways. In contrast, it had no protective effects in reaggregated developing brain cell cultures exposed to ammonia. The present study suggests that neuroprotective strategies should optimally be directed at multiple targets to prevent ammonia-induced alterations of the different brain cell types.

Islet-brain1/JNK-interacting protein-1 is required for early embryogenesis in mice.

Islet-brain1/JNK-interacting protein-1 (IB1/JIP-1) is a scaffold protein that organizes the JNK, MKK7, and MLK1 to allow signaling specificity. Targeted disruption of the gene MAPK8IP1 encoding IB1/JIP-1 in mice led to embryonic death prior to blastocyst implantation. In culture, no IB1/JIP-1(-/-) embryos were identified indicating that accelerated cell death occurred during the first cell cycles. IB1/JIP-1 expression was detected in unfertilized oocytes, in spermatozoa, and in different stages of embryo development. Thus, despite the maternal and paternal transmission of the IB1/JIP-1 protein, early transcription of the MAPK8IP1 gene is required for the survival of the fertilized oocytes.

Liquid fructose down-regulates liver insulin receptor substrate 2 and gluconeogeneic enzymes by modifying nutrient sensing factors in rats

High consumption of fructose-sweetened beverages has been linked to a high prevalence of chronic metabolic diseases. We have previously shown that a short course of fructose supplementation as a liquid solution induces glucose intolerance in female rats. In the present work, we characterized the fructose-driven changes in the liver and the molecular pathways involved. To this end, female rats were supplemented or not with liquid fructose (10%, w/v) for 7 or 14 days. Glucose and pyruvate tolerance tests were performed, and the expression of genes related to insulin signaling, gluconeogenesis and nutrient sensing pathways was evaluated. Fructose-supplemented rats showed increased plasma glucose excursions in glucose and pyruvate tolerance tests and reduced hepatic expression of several genes related to insulin signaling, including insulin receptor substrate 2 (IRS-2). However, the expression of key gluconeogenic enzymes, glucose-6-phosphatase and phosphoenolpyruvate carboxykinase, was reduced. These effects were caused by an inactivation of hepatic forkhead box O1 (FoxO1) due to an increase in its acetylation state driven by a reduced expression and activity of sirtuin 1 (SIRT1). Further contributing to FoxO1 inactivation, fructose consumption elevated liver expression of the spliced form of X-box-binding-protein-1 as a consequence of an increase in the activity of the mammalian target of rapamycin 1 and protein 38-mitogen activated protein kinase (p38-MAPK). Liquid fructose affects both insulin signaling (IRS-2 and FoxO1) and nutrient sensing pathways (p38-MAPK, mTOR and SIRT1), thus disrupting hepatic insulin signaling without increasing the expression of key gluconeogenic enzymes.

Competition between SOCS36E and Drk modulates Sevenless receptor tyrosine kinase activity

Modulation of signalling pathways can trigger different cellular responses, including differences in cell fate. This modulation can be achieved by controlling the pathway activity with great precision to ensure robustness and reproducibility of the specification of cell fate. The development of the photoreceptor R7 in the Drosophila melanogasterretina has become a model in which to investigate the control of cell signalling. During R7 specification, a burst of Ras small GTPase (Ras) and mitogen-activated protein kinase (MAPK) controlled by Sevenless receptor tyrosine kinase (Sev) is required. Several cells in each ommatidium express sev. However, the spatiotemporal expression of the boss ligand and the action of negative regulators of the Sev pathway will restrict the R7 fate to a single cell. The Drosophila suppressor of cytokine signalling 36E (SOCS36E) protein contains an SH2 domain and acts as a Sev signalling attenuator. By contrast, downstream of receptor kinase (Drk), the fly homolog of the mammalian Grb2 adaptor protein, which also contains an SH2 domain, acts as a positive activator of the pathway. Here, we apply the Förster resonance energy transfer (FRET) assay to transfected Drosophila S2 cells and demonstrate that Sev binds directly to either the suppressor protein SOCS36E or the adaptor protein Drk. We propose a mechanistic model in which the competition between these two proteins for binding to the same docking site results in either attenuation of the Sev transduction in cells that should not develop R7 photoreceptors or amplification of the Ras-MAPK signal only in the R7 precursor.

Endothelial, but not smooth muscle, peroxisome proliferator-activated receptor β/δ regulates vascular permeability and anaphylaxis.

BACKGROUND: Remodeling of quiescent vessels with increases in permeability, vasodilatation, and edema are hallmarks of inflammatory disorders. Factors involved in this type of remodeling represent potential therapeutic targets. OBJECTIVES: We investigated whether the nuclear hormone receptor peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) β/δ, a regulator of metabolism, fibrosis, and skin homeostasis, is involved in regulation of this type of remodeling. METHODS: Wild-type and various Pparb/d mutant mice were used to monitor dermal acute vascular hyperpermeability (AVH) and passive systemic anaphylaxis-induced hypothermia and edema. PPARβ/δ-dependent kinase activation and remodeling of endothelial cell-cell junctions were addressed by using human endothelial cells. RESULTS: AVH and dilatation of dermal microvessels stimulated by vascular endothelial growth factor A, histamine, and thrombin are severely compromised in PPARβ/δ-deficient mice. Selective deletion of the Pparb/d-encoding gene in endothelial cells in vivo similarly limits dermal AVH and vasodilatation, providing evidence that endothelial PPARβ/δ is the major player in regulating acute dermal microvessel remodeling. Furthermore, endothelial PPARβ/δ regulatory functions are not restricted to the skin vasculature because its deletion in the endothelium, but not in smooth muscle cells, also leads to reduced systemic anaphylaxis, the most severe form of allergic reaction, in which an acute vascular response plays a key role. PPARβ/δ-dependent AVH activation likely involves the activation of mitogen-activated protein kinase and Akt pathways and leads to downstream destabilization of endothelial cell-cell junctions. CONCLUSION: These results unveil not only a novel function of PPARβ/δ as a direct regulator of acute vessel permeability and dilatation but also provide evidence that antagonizing PPARβ/δ represents an important strategy to consider for moderating diseases with altered endothelial integrity, such as acute inflammatory and allergic disorders.

Modulation of rhodopsin gene expression and signaling mechanisms evoked by endothelins in goldfish and murine pigment cell lines

Endothelins (ETs) and sarafotoxins (SRTXs) belong to a family of vasoconstrictor peptides, which regulate pigment migration and/or production in vertebrate pigment cells. The teleost Carassius auratus erythrophoroma cell line, GEM-81, and Mus musculus B16 melanocytes express rhodopsin, as well as the ET receptors, ETB and ETA, respectively. Both cell lines are photoresponsive, and respond to light with a decreased proliferation rate. For B16, the doubling time of cells kept in 14-h light (14L):10-h darkness (10D) was higher compared to 10L:14D, or to DD. The doubling time of cells kept in 10L:14D was also higher compared to DD. Using real-time PCR, we demonstrated that SRTX S6c (12-h treatment, 100 pM and 1 nM; 24-h treatment, 1 nM) and ET-1 (12-h treatment, 10 and 100 pM; 24- and 48-h treatments, 100 pM) increased rhodopsin mRNA levels in GEM-81 and B16 cells, respectively. This modulation involves protein kinase C (PKC) and the mitogen-activated protein kinase cascade in GEM-81 cells, and phospholipase C, Ca2+, calmodulin, a Ca2+/calmodulin-dependent kinase, and PKC in B16 cells. Cells were kept under constant darkness throughout the gene expression experiments. These results show that rhodopsin mRNA levels can be modulated by SRTXs/ETs in vertebrate pigment cells. It is possible that SRTX S6c binding to the ETB receptors in GEM-81 cells, and ET-1 binding to ETA receptors in B16 melanocytes, although activating diverse intracellular signaling mechanisms, mobilize transcription factors such as c-Fos, c-Jun, c-Myc, and neural retina leucine zipper protein. These activated transcription factors may be involved in the positive regulation of rhodopsin mRNA levels in these cell lines.

Étude de la polyubiquitination en lysine 63 dans les effets proinflammatoires de l'angiotensine II in vitro

Les évidences scientifiques révèlent l’implication des actions proinflammatoires de l’angiotensine II (Ang II) dans le développement de l’athérosclérose. Cependant, la caractérisation des bases moléculaires de l’Ang II sur le tissu vasculaire n’est pas totalement élucidée. La majorité des actions de l’Ang II implique l’activation d’une variété de cascades de signalisation dont les voies mitogen-activated protein kinases (MAPKs) ; c-Jun N-terminal kinases (JNKs), p38 kinases et extracellular signal-regulated kinases (ERK) et l’activation du facteur de transcription NF-κB via le complexe IKK. Récemment, une nouvelle modification post-traductionnelle dans les actions de l’Ang II, soit la polyubiquitination de la sous-unité NF-κB essential modulator (NEMO) du complexe IKK, a été révélée. L’objectif de mon projet de recherche est de vérifier l’importance de la polyubiquitination en K63 tout en caractérisant les protéines impliquées dans la modification de NEMO dans des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV) exposées à l’Ang II. Notre étude suggère, selon une approche siARN combinant Ubc7 et Ubc13, la diminution de la phosphorylation du complexe IKK, de Akt et des MAPKs. De plus, nos résultats illustrent l’implication de TRAF6 dans la signalisation cellulaire de l’Ang II. Finalement, notre étude révèle la présence de la polyubiquitination en K63 dans la signalisation cellulaire de l’Ang II par chromatographie d’affinité. Cette étude met en évidence l’implication de la polyubiquitination en K63 dans la signalisation de l’Ang II dans des CMLV et implique Ubc13 et Ubc7 dans le remodelage vasculaire et l’inflammation dépendante de l’Ang II dans des CMLV.

Growth factor activation of ErbB2/ErbB3 signaling pathways regulate the activity of Estrogen Receptors (ER)

La signalisation par l’estrogène a longtemps été considérée comme jouant un rôle critique dans le développement et la progression des cancers hormono-dépendants tel que le cancer du sein. Deux tiers des cancers du sein expriment le récepteur des estrogènes (ER) qui constitue un élément indiscutable dans cette pathologie. L’acquisition d’une résistance endocrinienne est cependant un obstacle majeur au traitement de cette forme de cancer. L’émergence de cancers hormono-indépendants peut est produite par l’activation de ER en absence d’estrogène, l’hypersensibilité du récepteur aux faibles concentrations plasmique d’estrogène ainsi que l’activation de ER par des modulateurs sélectifs. L’activité du ER est fortement influencée par l’environnement cellulaire tel que l’activation de voie de signalisation des facteurs de croissances, la disponibilité de protéines co-régulatrices et des séquences promotrices ciblées. Présentement, les études ont principalement considérées le rôle de ERα, cependant avec la découverte de ERβ, notre compréhension de la diversité des mécanismes potentiels impliquant des réponses ER-dépendantes s’est améliorée. L’activation des voies des kinases par les facteurs de croissance entraîne le développement d’un phénotype tumoral résistant aux traitements actuels. Nos connaissances des voies impliquées dans l’activation de ER sont restreintes. ERα est considéré comme le sous-type dominant et corrèle avec la plupart des facteurs de pronostic dans le cancer du sein. Le rôle de ERβ reste imprécis. Les résultats présentés dans cette thèse ont pour objectif de mieux comprendre l’implication de ERβ dans la prolifération cellulaire par l’étude du comportement de ERβ et ERα suite à l’activation des voies de signalisation par les facteurs de croissance. Nous démontrons que l’activation des récepteurs de surfaces de la famille ErbB, spécifiquement ErbB2/ErbB3, inhibe l’activité transcriptionnelle de ERβ, malgré la présence du coactivateur CBP, tout en activant ERα. De plus, l’inhibition de ERβ est attribuée à un résidu sérine (Ser-255) situé dans la région charnière, absente dans ERα. Des études supplémentaires de ErbB2/ErbB3 ont révélé qu’ils activent la voie PI3K/Akt ciblant à son tour la Ser-255. En effet, cette phosphorylation de ERβ par PI3K/Akt induit une augmentation de l’ubiquitination du récepteur qui promeut sa dégradation par le système ubiquitine-protéasome. Cette dégradation est spécifique pour ERβ. De façon intéressante, la dégradation par le protéasome requiert la présence du coactivateur CBP normalement requis pour l’activité transcriptionnelle des récepteurs nucléaires. Malgré le fait que l’activation de la voie PI3K/Akt corrèle avec une diminution de l’expression des gènes sous le contrôle de ERβ, on observe une augmentation de la prolifération des cellules cancéreuses. L’inhibition de la dégradation de ERβ réduit cette prolifération excessive causée par le traitement avec Hrgβ1, un ligand de ErbB3. Un nombre croissant d’évidences indique que les voies de signalisations des facteurs de croissance peuvent sélectivement réguler l’activité transcriptionnelle de sous-types de ER. De plus, le ratio ERα/ERβ dans les cancers du sein devient un outil de diagnostique populaire afin de déterminer la sévérité d’une tumeur. En conclusion, la caractérisation moléculaire du couplage entre la signalisation des facteurs de croissance et la fonction des ERs permettra le développement de nouveaux traitements afin de limiter l’apparition de cellules tumorales résistantes aux thérapies endocriniennes actuelles.

Hydrogen peroxide enhances the expression and function of Giα proteins in aortic vascular smooth muscle cells from Sprague-Dawley rats : role of growth factor receptors transactivation

Nous avons récemment démontré que les espèces réactives oxygénées induisent une augmentation de l’expression des protéines Giα dans les cellules du muscle lisse vasculaire (CMLV) provenant d’aortes de rats spontanément hypertendus (SHR, de l’anglais spontaneously hypertensive rats). La présente étude a pour but d’étudier les effets du peroxyde d’hydrogène (H2O2), un oxydant qui induit le stress oxydatif, sur l’expression de Giα et sur l’activité de l’adénylate cyclase, et d’explorer les voies de signalisation sous-jacentes responsables de cette réponse. Nos résultats montrent que H2O2 induit une augmentation de l’expression des protéines Giα-2 et Giα-3 de manière dose- et temps-dépendante avec une augmentation maximale de 40-50% à 100 µM après 1 heure, sans affecter l’expression de Gsα. L’expression des protéines Giα a été maintenue au niveau normal en presence de AG 1478, AG1295, PD98059 et la wortmannine, des inhibiteurs d’EGF-R (de l’anglais epidermal growth factor receptor), PDGFR-β (de l’anglais platelet-derived growth factor receptor β), de la voie de signalisation ras-ERK1/2 (de l’anglais extracellular regulated kinase1/2), et de la voie de la PI3Kinase-AKT (de l’anglais phosphatidyl inositol-3 kinase), respectivement. En outre, le traitement des CMLV avec H2O2 a induit une augmentation du degré de phosphorylation d’EGF-R, PDGF-R, ERK1/2 et AKT; et cette expression a été maintenue au niveau témoin par leurs inhibiteurs respectifs. Les inhibiteurs d’EGF-R et PDGF-R ont aussi induit une diminution du degré de phosphorylation de ERK1/2, et AKT/PKB. En outre, la transfection des cellules avec le siRNA (de l’anglais, small interfering ribonucleic acid) de EGF-R et PDGFR-β a atténué la surexpression des protéines Giα-2 et Giα-3 induite par le traitement au H2O2. La surexpression des protéines Giα induite par H2O2 a été corrélée avec une augmentation de la fonction de la protéine Giα. L’inhibition de l’activité de l’adénylate cyclase par de faibles concentrations de GTPγS après stimulation par la forskoline a augmenté de 20% dans les cellules traitées au H2O2. En outre, le traitement des CMLV au H2O2 a aussi accru l’inhibition de l’activité de l’adénylate cyclase par les hormones inhibitrices telles que l’angiotensine II, oxotrémorine et C-ANP4-23. D’autre part, la stimulation de l’adénylate cyclase induite par GTPγS, glucagon, isoprotérénol, forskoline, et le fluorure de sodium (NaF) a été atténuée de façon significative dans les cellules traitées au H2O2. Ces résultats suggèrent que H2O2 induit la surexpression des protéines Giα-2 and Giα-3 via la transactivation des récepteurs des facteurs de croissance EGF-R, PDGFR-β et l’activation des voies de signalisation ras-ERK1/2 et PI3K-AKT Mot-cles: Protéines Giα, peroxyde d’hydrogène, stress oxydant, récepteurs des facteurs de croissance, MAP kinases, adénylate cyclase, hypertension

Modulation de l'expression et de l'activité de la NADPH P450 réductase chez le lapin.

L’activité catalytique du cytochrome P450 dépend de la disponibilité d’électrons produits par la NADPH P450 réductase (NPR). Notre étude a pour but de déterminer comment l’expression de la NPR est modulée chez le lapin. Afin de comprendre comment l’expression de la NPR est modulée, des hépatocytes de lapins témoins ont été incubés pendant 2, 4, 24 et 48 heures en présence de plusieurs activateurs de facteurs de transcription connus du cytochrome P450. De plus, des lapins ayant reçu une injection sous-cutanée de térébenthine afin de produire une réaction inflammatoire aseptique sont sacrifiés 48 heures plus tard dans le but d’étudier les effets de l’inflammation sur l’expression de la NPR. La rosiglitazone, le fénofibrate, l’acétate de plomb et le chlorure de cobalt (des inducteurs des PPAR, PPAR, AP-1 et HIF-1), après 48 heures d’incubation, n’ont provoqué aucun changement d’expression ou d’activité de la NPR. Après 48 heures d’incubation, la dexaméthasone (Dexa) a augmenté la quantité d’ARNm (QT-PCR), l’expression et l’activité de la NPR (p<0,05), en plus d’augmenter l’ARNm des récepteurs nucléaires CAR (récepteur constitutif à l’androstane) et PXR (récepteur X prégnane) (p<0.05). Le phénobarbital (PB) a augmenté seulement l’activité de la NPR (p<0.05). Par contre, après 48 heures d’incubation, la combinaison PB et Dexa a augmenté la quantité d’ARNm, ainsi que l’expression et l’activité de la NPR (p<0.05). La combinaison de PB et Dexa a induit une augmentation d’ARNm des récepteurs nucléaires CAR, PXR et RXR (récepteur X du rétinoïde) plus précocement, soit après 2 heures d’incubation (p<0.05). Le PD098059 (PD), un bloqueur de l’activation de MAPK1 (mitogen-activated protein kinase), et l’acide okadaïque (OA), un inhibiteur de la protéine phosphatase 2A (PP2A), ont bloqué l'augmentation d'expression et d'activité de la NPR induite par le PB après 48 heures d’incubation. La réaction inflammatoire aseptique a diminué l’expression et l’activité de la NPR après 48 heures d’incubation (p<0.05). On conclue que la dexaméthasone et le phénobarbital sont des inducteurs potentiels de la NPR et que les voies de signalisation de CAR, PXR et RXR semblent être impliquées dans le contrôle de cette induction. Des études supplémentaires devront être complétées afin de confirmer ces résultats préliminaires.