Islet-brain1/C-Jun N-terminal kinase interacting protein-1 (IB1/JIP-1) promoter variant is associated with Alzheimer's disease.

Islet-brain1 (IB1) or c-Jun NH2 terminal kinase interacting protein-1 (JIP-1), the product of the MAPK8IP1 gene, functions as a neuronal scaffold protein to allow signalling specificity. IB1/JIP-1 interacts with many cellular components including the reelin receptor ApoER2, the low-density lipoprotein receptor-related protein (LRP), kinesin and the Alzheimer's amyloid precursor protein. Coexpression of IB1/JIP-1 with other components of the c-Jun NH2 terminal-kinase (JNK) pathway activates the JNK activity; conversely, selective disruption of IB1/JIP-1 in mice reduces the stress-induced apoptosis of neuronal cells. We therefore hypothesized that IB1/JIP-1 is a risk factor for Alzheimer's disease (AD). By immunocytochemistry, we first colocalized the presence of IB1/JIP-1 with JNK and phosphorylated tau in neurofibrillary tangles. We next identified a -499A>G polymorphism in the 5' regulatory region of the MAPK8IP1 gene. In two separate French populations the -499A>G polymorphism of MAPK8IP1 was not associated with an increased risk to AD. However, when stratified on the +766C>T polymorphism of exon 3 of the LRP gene, the IB1/JIP-1 polymorphism was strongly associated with AD in subjects bearing the CC genotype in the LRP gene. The functional consequences of the -499A>G polymorphism of MAPK8IP1 was investigated in vitro. In neuronal cells, the G allele increased transcriptional activity and was associated with an enhanced binding activity. Taken together, these data indicate that the increased transcriptional activity in the presence of the G allele of MAPK8IP1 is a risk factor to the onset of in patients bearing the CC genotype of the LRP gene.

Role of transcription factor PROX1 in colon cancer metastasis

Initiation and progression of most colorectal cancers (CRCs) are driven by hyper-activation of the canonical Wnt/ß-catenin/TCF signaling pathway. However, a basal level of activation of this pathway is necessary for intestinal cell homeostasis; thus only CRC-specific effectors of this pathway could be exploited as potential clinical targets. PROX1 is an evolutionary conserved transcription factor with multiple roles in several tissues in embryogenesis, and increasing relevance in cancer. PROX1 is a colon cancer-specific Wnt target in the intestine, thus it might represent a therapeutic target. The role of PROX1 in promoting the transition from early to highly-dysplastic adenoma was previously described [1], Importantly, tumor metastasis is a leading cause of cancer-related mortality. Frequently, micrometastases are already present in patients at the time of diagnosis, therefore better understanding of the mechanisms regulating growth of macrometastatic lesions is important for the development of novel treatment approaches. In this study we showed that PROX1 is expressed in colon cancer stem cell and promotes the outgrowth of metastatic lesions. Firstly, we analyzed the expression of PROX1 in advanced CRCs and their metastases. We found that PROX1 over-expression is a feature of microsatellite stable tumors (~85% of microsatellite stable (MSS) CRCs), which generally have worse prognosis in comparison to microsatellite unstable CRCs. Analysis of primary CRCs and corresponding metastatic lesions showed that PROX1 expression is conserved, or increased in metastases. Further bioinformatics analysis of tumor and metastases gene expression profiles showed that PROX1 is co- expressed with stem cell and progenitor markers. Moreover, in inducible ApcmLgr5-EGFP-lres-CreERT2 model, Prox1+ cells marked a sub-population of Lgr5+ stem cells and subsequent transient amplifying cell population. Orthotopic model of CRC and lung colonization assays in mice demonstrated that PROX1 promotes tumor cell outgrowth in metastatic lesions, while it has no effect on primary tumor growth, invasion, and survival in circulation or cell extravasation. In vitro, PROX1 expressing tumor cells demonstrated strongly increased capacity to form spheroids, and increased survival and proliferation under hypoxic or nutrient-deprivation conditions. By monitoring cellular respiration under these conditions, we found that PROX1 expressing cells exhibit a better metabolic adaptation to changes in fuel source. Autophagy inhibitors, prevented growth both in vitro and in vivo of PROX1 expressing cells. Importantly, conditional inactivation of PROX1 after the establishment of metastases prevented further growth of macroscopic lesions resulting in stable disease. In summary, we identified a novel mechanism underlying the ability of metastatic colon cancer stem and progenitor cells to survive and grow in target organs through metabolic adaptation. Our results establish PROX1 as a key factor of CRC metastatic disease where it promotes survival of metastatic colon cancer stem-like cells, through their metabolic adaptation in sub-optimal microenvironments - L'initiation et la progression de la plupart des cancers colorectaux (CRC) sont entraînées par une hyper-activation de la voie métabolique Wnt/ß- caténine/TCF. Toutefois, un niveau d'activation minimal de Wnt est nécessaire pour l'homéostasie des cellules intestinales ; ainsi seuls des effecteurs spécifiques du CRC- de cette voie pourraient être exploités comme des cibles cliniques potentielles. PROX1 est un facteur de transcription évolutif conservé avec de multiples rôles dans plusieurs tissus durant l'embryogenèse et une pertinence croissante dans le cancer. PROX1 est une cible Wnt spécifique dans le cancer de l'intestin, donc il pourrait représenter une cible thérapeutique. Le rôle de PROX1 durant l'évolution de la maladie d'un stade précoce jusqu'à l'adénome hautement dysplasique a été décrit précédemment. Surtout, la métastase des tumeurs est une cause majeure de mortalité liée au cancer. Souvent, les micro-métastases sont déjà présentes chez les patients au moment du diagnostic, c'est pourquoi une meilleure compréhension des mécanismes régulant la croissance des lésions macrométastatiques est importante pour le développement de nouvelles approches thérapeutiques. Dans cette étude, nous avons prouvé que PROX1 est exprimé dans les cellules souches du cancer du côlon et favorise l'apparition de lésions métastatiques. Nous avons d'abord analysé l'expression de PROX1 dans des CRC avancés ainsi que dans leurs métastases. Nous avons constaté que la surexpression de PROX1 est une caractéristique des tumeurs stables microsatellites (~85% du MSS CRC), qui ont généralement un pronostic défavorable par rapport aux microsatellites CRC instables. L'analyse des CRC primaires et de leurs métastases liées a montré que l'expression de PROX1 est conservée, voire augmentée dans les métastases. A l'aide d'une base de données de tumeurs et métastases, nous avons observé une co- régulation de PROX1 entre cellules souches et marqueurs de progéniteurs mais pas avec des cellules différenciées. De plus, en utilisant un modèle Apcm Lgr5-EGFP-IRES-CreERT2 inductible, les cellules Prox1+ ont marqué une sous-population de cellules LGR& capable de produire une lignée. Un modèle orthotopique de cancer colorectal et des essais de colonisation du poumon chez la souris ont démontré que PROX1 favorise l'excroissance des cellules tumorales dans les lésions métastatiques, alors qu'il n'a aucun effet sur la croissance tumorale primaire, l'invasion ou une extravasation des cellules. In vitro, les cellules tumorales exprimant PROX1 ont démontré une forte augmentation de leur capacité à former des sphéroïdes, ainsi qu'une augmentation de la survie et de la prolifération dans des conditions hypoxiques ou lors de privation de nutriments. En contrôlant la respiration cellulaire dans ces conditions, nous avons constaté que les cellules exprimant PROX1 présentent une meilleure adaptation métabolique à l'évolution des sources de carburant. Des inhibiteurs de l'autophagie, suggérant une approche thérapeutique potentielle, ont tué à la fois in vitro et in vivo les cellules exprimant PROX1. Surtout, l'inactivation conditionnelle de PROX1 après l'apparition de métastases a empêché la croissance des lésions macroscopiques résultant en une maladie stable. En résumé, nous avons identifié un nouveau mécanisme mettant en évidence la capacité des cellules souches du cancer du côlon métastatique à survivre et à se développer dans les organes cibles grâce à l'adaptation métabolique. Nos résultats définissent PROX1 comme un facteur clé du cancer colorectal métastatique en favorisant la survie des cellules souches métastatiques apparentées au cancer du colon grâce à leur adaptation métabolique aux microenvironnements défavorables.

Identification of a new murine tumor necrosis factor receptor locus that contains two novel murine receptors for tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL).

Tumor necrosis factor (TNF) ligand and receptor superfamily members play critical roles in diverse developmental and pathological settings. In search for novel TNF superfamily members, we identified a murine chromosomal locus that contains three new TNF receptor-related genes. Sequence alignments suggest that the ligand binding regions of these murine TNF receptor homologues, mTNFRH1, -2 and -3, are most homologous to those of the tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL) receptors. By using a number of in vitro ligand-receptor binding assays, we demonstrate that mTNFRH1 and -2, but not mTNFRH3, bind murine TRAIL, suggesting that they are indeed TRAIL receptors. This notion is further supported by our demonstration that both mTNFRH1:Fc and mTNFRH2:Fc fusion proteins inhibited mTRAIL-induced apoptosis of Jurkat cells. Unlike the only other known murine TRAIL receptor mTRAILR2, however, neither mTNFRH2 nor mTNFRH3 has a cytoplasmic region containing the well characterized death domain motif. Coupled with our observation that overexpression of mTNFRH1 and -2 in 293T cells neither induces apoptosis nor triggers NFkappaB activation, we propose that the mTnfrh1 and mTnfrh2 genes encode the first described murine decoy receptors for TRAIL, and we renamed them mDcTrailr1 and -r2, respectively. Interestingly, the overall sequence structures of mDcTRAILR1 and -R2 are quite distinct from those of the known human decoy TRAIL receptors, suggesting that the presence of TRAIL decoy receptors represents a more recent evolutionary event.

Gene expression profiling of human glioblastomas for the identification of predictive factors and characterisation of molecular mechanism implicated in response to therapy and outcome

ABSTRACT Poor outcome for glioblastoma patients is largely due to resistance to chemoradiation therapy. While epigenetic inactivation of MGMT mediated DNA repair is highly predictive for benefit from the alkylating agent therapy Temozolomide, additional mechanisms for resistance associated with molecular alterations exist. Furthermore, new concepts in cancer suggest that resistance to treatment may be linked to cancer stem cells that escape therapy and act as source for tumour recurrence. We determined gene expression signatures associated with outcome in glioblastoma patients enrolled in a phase II and phase III clinical trial establishing the new combination therapy of radiation plus concomitant and adjuvant Temozolomide. Correlating stable gene clusters emerging from unsupervised analysis with survival of 42 treated patients identified a number of biological processes associated with outcome. Most prominent, a gene cluster dominated by HOX genes and comprising PROM1, was associated with resistance. PROM1 encodes CD133, a marker for a subpopulation of tumour cells enriched for glioblastoma stem- like cells. The core of this correlated HOX cluster was comprised in the top genes of a "self-renewal signature" defined in a mouse model for MLL-AF9 initiated leukaemia. The association of the HOX gene cluster with tumour resistance was confirmed in two external data sets of 146 malignant glioma As additional resistance factors we identified over-expression of the epidermal growth factor receptor gene, EGFR, while increased gene expression related to biological features of tumour host interaction, including markers for tumour vascular and cell adhesion, and innate immune response, were associated with better outcome. The "self-renewal" signature associated with resistance to the new combination chemoradiation therapy provides first clinical evidence that glioma stem like cells may implicated in resistance in a uniformly treated cohort of glioblastoma patients. This study underlines the need to target the tumour stem cell compartment, and provides some testable hypothesis for biological mechanisms relevant for malignant behaviour of glioblastoma that may be targeted in new treatment approaches. Résumé Le glioblastome, tumeur cérébrale primaire maligne la plus fréquente, est connue pour son mauvais pronostique. Des avancées chimiothérapeutiques récentes avec des agents alkylants comme le témozolomide (TMZ), ont permis une amélioration notable dans la survie de certains patients. Les bénéficiaires ont la caractéristique commune de présenter une particularité génétique, la methylation du MGMT (methylguanine methyltransferase). Néanmoins, d'autres mécanismes de résistance en fonction des aberrations moléculaires existent. Nous avons établi les profils d'expressions génétiques des patients traités par irradiation et TMZ dans des études cliniques de phase II et III. En combinant des méthodes non-supervisées et supervisées, de l'étude de la cohorte des patients traités nous avons découvert des groupes de gènes associés à la survie. Un ensemble de gènes contenant les gènes Hox semble lié au mécanisme de résistance au traitement. Récemment, les gènes Hox ont été décrits comme faisant partie d"une signature d'autorenouvellement (self-renewal) des cellules souches cancéreuses de la leucémie. L'autorenouvellement est un processus grâce auquel les cellules souches se maintiennent tout au long de la vie. Cette association à la résistance est confirmée dans deux autres études indépendantes. Un autre facteur de résistance au traitement est la surexpression du gène EGFR. D'autre part, deux groupes de gènes associés à la relation entre hôte-tumeur tels que les marqueurs des vaisseaux tumoraux et de la réponse immunitaire innée s'avèrent avoir un effet positif sur la survie des patients traités. La découverte de la signature d'autorenouvellement comme facteur de résistance à la nouvelle chimio-radiothérapie offre une preuve clinique que les cellules souches cancéreuses sont impliquées dans la résistance au traitement. If est donc logique de penser que le traitement ciblé contre des cellules souches cancéreuses va dans l'avenir permettre des thérapies anticancéreuses plus performantes.

The anti-lymphoma activity of APO866, an inhibitor of nicotinamide adenine dinucleotide biosynthesis, is potentialized when used in combination with anti-CD20 antibody.

Abstract APO866 is an inhibitor of nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) biosynthesis that exhibits potent anti-lymphoma activity. Rituximab (RTX), an anti-CD20 antibody, kills lymphoma cells by direct apoptosis and antibody- and complement-dependent cell-mediated cytotoxicities, and has clinical efficacy in non-Hodgkin cell lymphomas. In the present study, we evaluated whether RTX could potentiate APO866-induced human B-lymphoma cell death and shed light on death-mediated mechanisms associated with this drug combination. We found that RTX significantly increases APO866-induced death in lymphoma cells from patients and lines. Mechanisms include enhancement of autophagy-mediated cell death, activation of caspase 3 and exacerbation of mitochondrial depolarization, but not increase of reactive oxygen species (ROS) production, when compared with those induced by each drug alone. In vivo, combined administration of APO866 with RTX in a laboratory model of human aggressive lymphoma significantly decreased tumor burden and prolonged survival over single-agent treatment. Our study demonstrates that the combination of RTX and APO866 optimizes B-cell lymphoma apoptosis and therapeutic efficacy over both compounds administered separately.

Differential involvement of MEK kinase 1 (MEKK1) in the induction of apoptosis in response to microtubule-targeted drugs versus DNA damaging agents.

MEK kinase 1 (MEKK1) is a 196-kDa enzyme that is involved in the regulation of the c-Jun N-terminal kinase (JNK) pathway and apoptosis. In cells exposed to genotoxic agents including etoposide and cytosine arabinoside, MEKK1 is cleaved at Asp874 by caspases. The cleaved kinase domain of MEKK1, itself, stimulates caspase activity leading to apoptosis. Kinase-inactive MEKK1 expressed in HEK293 cells effectively blocks genotoxin-induced apoptosis. Treatment of cells with taxol, a microtubule stabilizing agent, did not induce MEKK1 cleavage in cells, and kinase-inactive MEKK1 expression failed to block taxol-induced apoptosis. MEKK1 became activated in HEK293 cells exposed to taxol, but in contrast to etoposide-treatment, taxol failed to increase JNK activity. Taxol treatment of cells, therefore, dissociates MEKK1 activation from the regulation of the JNK pathway. Overexpression of anti-apoptotic Bcl2 blocked MEKK1 and taxol-induced apoptosis but did not block the caspase-dependent cleavage of MEKK1 in response to etoposide. This indicates Bcl2 inhibition of apoptosis is, therefore, downstream of caspase-dependent MEKK1 cleavage. The results define the involvement of MEKK1 in the induction of apoptosis by genotoxins but not microtubule altering drugs.

Optimization and regeneration kinetics of lymphatic-specific photodynamic therapy in the mouse dermis.

Lymphatic vessels transport fluid, antigens, and immune cells to the lymph nodes to orchestrate adaptive immunity and maintain peripheral tolerance. Lymphangiogenesis has been associated with inflammation, cancer metastasis, autoimmunity, tolerance and transplant rejection, and thus, targeted lymphatic ablation is a potential therapeutic strategy for treating or preventing such events. Here we define conditions that lead to specific and local closure of the lymphatic vasculature using photodynamic therapy (PDT). Lymphatic-specific PDT was performed by irradiation of the photosensitizer verteporfin that effectively accumulates within collecting lymphatic vessels after local intradermal injection. We found that anti-lymphatic PDT induced necrosis of endothelial cells and pericytes, which preceded the functional occlusion of lymphatic collectors. This was specific to lymphatic vessels at low verteporfin dose, while higher doses also affected local blood vessels. In contrast, light dose (fluence) did not affect blood vessel perfusion, but did affect regeneration time of occluded lymphatic vessels. Lymphatic vessels eventually regenerated by recanalization of blocked collectors, with a characteristic hyperplasia of peri-lymphatic smooth muscle cells. The restoration of lymphatic function occurred with minimal remodeling of non-lymphatic tissue. Thus, anti-lymphatic PDT allows control of lymphatic ablation and regeneration by alteration of light fluence and photosensitizer dose.

Bacterial lipopolysaccharide induces apoptosis in the trout ovary

BACKGROUND: In mammals it is well known that infections can lead to alterations in reproductive function. As part of the innate immune response, a number of cytokines and other immune factors is produced during bacterial infection or after treatment with lipopolysaccharide (LPS) and acts on the reproductive system. In fish, LPS can also induce an innate immune response but little is known about the activation of the immune system by LPS on reproduction in fish. Therefore, we conducted studies to examine the in vivo and in vitro effects of lipopolysaccharide (LPS) on the reproductive function of sexually mature female trout. METHODS: In saline- and LPS -injected brook trout, we measured the concentration of plasma steroids as well as the in vitro steroidogenic response (testosterone and 17alpha-hydroxyprogesterone) of ovarian follicles to luteinizing hormone (LH), the ability of 17alpha,20beta-dihydroxy-4-pregnen-3-one to induce germinal vesicle breakdown (GVBD) in vitro, and that of epinephrine to stimulate follicular contraction in vitro. We also examined the direct effects of LPS in vitro on steroid production, GVBD and contraction in brook trout ovarian follicles. The incidence of apoptosis was evaluated by TUNEL analysis. Furthermore, we examined the gene expression pattern in the ovary of saline- and LPS-injected rainbow trout by microarray analysis. RESULTS: LPS treatment in vivo did not affect plasma testosterone concentration or the basal in vitro production of steroids, although a small but significant potentiation of the effects of LH on testosterone production in vitro was observed in ovarian follicles from LPS-treated fish. In addition, LPS increased the plasma concentration of cortisol. LPS treatment in vitro did not affect the basal or LH-stimulated steroid production in brook trout ovarian follicles. In addition, we did not observe any effects of LPS in vivo or in vitro on GVBD or follicular contraction. Therefore, LPS did not appear to impair ovarian steroid production, oocyte final maturation or follicular contraction under the present experimental conditions. Interestingly, LPS administration in vivo induced apoptosis in follicular cells, an observation that correlated with changes in the expression of genes involved in apoptosis, as evidenced by microarray analysis. CONCLUSION: These results indicate that female trout are particularly resistant to an acute administration of LPS in terms of ovarian hormone responsiveness. However, LPS caused a marked increase in apoptosis in follicular cells, suggesting that the trout ovary could be sensitive to the pro-apoptotic effects of LPS-induced inflammatory cytokines.

The knock-out of ARP3a gene affects F-actin cytoskeleton organization altering cellular tip growth, morphology and development in moss Physcomitrella patens.

The seven subunit Arp2/3 complex is a highly conserved nucleation factor of actin microfilaments. We have isolated the genomic sequence encoding a putative Arp3a protein of the moss Physcomitrella patens. The disruption of this ARP3A gene by allele replacement has generated loss-of-function mutants displaying a complex developmental phenotype. The loss-of function of ARP3A gene results in shortened, almost cubic chloronemal cells displaying affected tip growth and lacking differentiation to caulonemal cells. In moss arp3a mutants, buds differentiate directly from chloronemata to form stunted leafy shoots having differentiated leaves similar to wild type. Yet, rhizoids never differentiate from stem epidermal cells. To characterize the F-actin organization in the arp3a-mutated cells, we disrupted ARP3A gene in the previously described HGT1 strain expressing conditionally the GFP-talin marker. In vivo observation of the F-actin cytoskeleton during P. patens development demonstrated that loss-of-function of Arp3a is associated with the disappearance of specific F-actin cortical structures associated with the establishment of localized cellular growth domains. Finally, we show that constitutive expression of the P. patens Arp3a and its Arabidopsis thaliana orthologs efficiently complement the mutated phenotype indicating a high degree of evolutionary conservation of the Arp3 function in land plants.

Characterization of Tollip in the Interleulkin-1 Receptor/Toll Like Receptors signaling pathways

SUMMARY IL-1R and TLRs are key players in innate immunity and inflammation. Tollip was identified as a component of IL-1RI, TLR2 and TLR4 signaling complexes that activate NF-κB and MAP kinase pathways. Tollip was previously shown as a negative regulator of NF-κB and MAP Kinase activation. We have characterized the role of Tollip in IL-R/TLRs induced signaling by the analysis of the Tollip deficient mice. We showed that NF-κB and MAPK (p38, JNK, or ERK1/2) signaling appeared normal in Tollip deficient cells following stimulation with IL-1β, lipopolysaccharide (LPS), and other TLR ligands. Also IL-1β and TLRs ligands induced activation of immune cells was indistinguishable from wild-type cells. Strikingly, in Tollip deficient mice the production of the inflammatory cytokines, IL-6 or TNF-α was significantly reduced relative to control mice after treatment with physiological doses of IL-1β or LPS, whereas no difference was observed at high doses of stimulation with LPS or in LPS induced septic shock. Therefore, Tollip could be critical for regulation of optimal responses to IL-1β and LPS, in addition to its role as negative regulator of the signaling. We also studied the role of Tollip as an endocytic adaptor for IL-1R endocytosis. We could show that Il-1R is ubiquitinated after IL-1β stimulation, and that Tollip's CUE domain binds IL-1RI in an ubiquitin-dependent manner. We followed IL-1R internalization and Tollip localization by confocal microscopy. Consistent with a role for Tollip in sorting of ubiquitinated IL-1RI, a significant amount of Tollip was also localized at the late endosomal compartment. We could show that Tollip is required for efficient lysosomal targeting of ubiquitinated IL-1R1, In the absence of Tollip or in Tollip deficient cells reconstituted with a Tollip mutant (defective in ubiquitin binding) IL-1RI accumulates in enlarged late endosomes. In addition, Tollip was shown to interact with, another endocytic adapter, Toml, and both interact with IL-1RI. In conclusion, we showed that Tollip is required for IL-1β and LPS signaling for cytokine production. In addition we showed and that Tollip has a role as an endocytic adapter, necessary for efficient trafficking and lysosomal degradation of IL-1RI. Resumé Le récepteur à l'interleukine-1 (IL-1R) et les récepteurs "Toll-like" (TLRs) sont des acteurs cruciaux de la réponse immunitaire innée et de l'inflammation. La proteine Tollip a été identifiée comme étant un élément des complexes de signalisation, induits par les récepteurs IL-1RI, TLR-2 et TLR-4, qui mènent à l'activation de la voie des MAP kinases et de NF-κB. Dans de précédentes études, il a été montré que Tollip pouvait inhiber ces deux voies de signalisation. Nous avons voulu caractériser plus précisément le rôle de Tollip dans l'activation des voies de signalisation mitées par IL-1R/TLRs en utilisant une lignée murine déficiente pour la protéine Tollip. Ainsi, en absence de Tollip, les cascades d'activation de NF-κB et MAPK (p38, JNK, or ERK1/2) ne semblent pas affectées après stimulation avec IL-1β, lipopolysaccharide (LPS) ou d' autres ligands des TLR. La réponse des cellules du système immunitaire induite par la stimulation avec IL-1β et les ligands des TLR est également comparable entre les souris sauvages et les souris deficientes pour Tollip. Par contre, dans cette lignée murine, la production de cytokines proinflammatoires IL-6 et TNFα induite par la stimulation à dose physiologique de IL-1β or LPS, est réduite. Cependant, lors de stimulation à plus hautes doses de LPS ou pendant un choc septique induit par de LPS, cette réduction n'est pas observée. Ces résultats montrent que Tollip pourrait avoir un rôle déterminant dans l'activation optimale en réponse à l' IL-1β et au LPS qui s'ajoute à sa fonction inhibitrice des mêmes voies de signalisation. Nous avons aussi étudié le rôle de Tollip comme molécule adaptatatrice du mécanisme endocytique d'internalisation de l' IL-1RI. Ainsi, l' IL-1R est ubiquitiné après stimulation par l' IL-1β , permettant à Tollip de se lier au récepteur. Cette interaction est réalisée entre le domaine CUE de Tollip et l'IL-1R via l'ubiquitine. L'internalisation et la localisation intracellulaire de l'IL-1RI et de Tollip ont été observés par microscopie confocale. En accord avec le rôle de Tollip dans le triage et la recirculation des IL-1R ubiquitiné, une quantité importante de Tollip été détectée dans l' endosome tardif. Nous avons pu démontrer que Tollip était nécessaire pour diriger efficacement ubiquitiné vers les lysosomes. Dans des cellules déficientes pour Tollip, ou reconstituées avec un mutant de Tollip (MF/AA) incapable de lier l'ubiquitine, IL-1RI s'accumule dans des vesicules anormales de l'endosome tardif. Dans ce travail, nous avons pu confirmer et préciser la fonction de la protéine Tollip dans l' activation de la production de cytokines induites par l' IL-1p and le LPS lors de l'inflammation et découvrir son rôle d'adaptateur dans l' internalisation et l'endocytose de l' IL-1RI.

Taurine increases hippocampal neurogenesis in aging mice.

Aging is associated with increased inflammation and reduced hippocampal neurogenesis, which may in turn contribute to cognitive impairment. Taurine is a free amino acid found in numerous diets, with anti-inflammatory properties. Although abundant in the young brain, the decrease in taurine concentration with age may underlie reduced neurogenesis. Here, we assessed the effect of taurine on hippocampal neurogenesis in middle-aged mice. We found that taurine increased cell proliferation in the dentate gyrus through the activation of quiescent stem cells, resulting in increased number of stem cells and intermediate neural progenitors. Taurine had a direct effect on stem/progenitor cells proliferation, as observed in vitro, and also reduced activated microglia. Furthermore, taurine increased the survival of newborn neurons, resulting in a net increase in adult neurogenesis. Together, these results show that taurine increases several steps of adult neurogenesis and support a beneficial role of taurine on hippocampal neurogenesis in the context of brain aging.

Early life host-microbe interactions : implications for the development of asthma

Plus de 300 millions de personnes dans le monde souffrent de l'asthme. L'asthme est une maladie inflammatoire chronique des voies respiratoires caractérisée par des symptômes variables et récurrents, une obstruction bronchique réversible et des bronchospasmes. Les symptômes communs incluent une respiration sifflante, de la toux, une oppression thoracique et de la dyspnée. Normalement, la maladie commence à se manifester pendant l'enfance. Pourtant, facteurs génétiques héréditaires et événements environnementaux survenant au cours de la petite enfance sont responsables de sa manifestation, indiquant que le développement de la maladie est lié à des événements qui se produisent bien avant son déclenchement. L'infection respiratoire virale aiguë constitue un de ces facteurs environnementaux jouant un rôle prépondérant. Un des virus les plus communs est le virus respiratoire syncytial (VRS), qui infecte presque tous les enfants avant l'âge de 2 ans. Ce virus, s'il infecte des tout-petits, peut en effet provoquer une bronchiolite aiguë, un phénomène qui a été épidémiologiquement lié à l'apparition d'asthme plus tard dans la vie. Dans le premier chapitre de cette thèse, nous avons étudié, chez la souris, comment une infection avec le VRS influe sur l'asthme allergique. Nous avons constaté que seule l'infection des souris à l'état de nouveau-né prédispose à un asthme allergique plus sévère chez l'adulte. En effet, si des souris adultes étaient infectées, elles étaient protégées contre l'apparition des symptômes asthmatiques. Cela nous a mené à investiguer les mécanismes immunitaires spécifiques durant cette courte période du début de la vie. Deux événements se produisent en parallèle au cours de la petite enfance: (1) Le système immunitaire, qui est encore immature immédiatement après la naissance, commence à se développer pour être en mesure de jouer son rôle protecteur contre les agents infectieux. (2) Le corps, y compris les poumons, est colonisé par des bactéries commensales, qui vivent en symbiose avec leur hôte humain. Chez l'adulte, ces bactéries sont connues pour influencer notre système immunitaire, l'éduquant à générer des réponses immunitaires adéquates et efficaces. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons voulu déterminer si ces bactéries symbiotiques étaient impliquées dans l'éducation du système immunitaire du nouveau-né et quelles conséquences cela pourrait avoir sur les réponses immunitaires engendrées par ce dernier. Pour étudier l'effet de ces bactéries symbiotiques, nous avons utilisé des souris stériles, en d'autres termes des souris qui n'hébergent pas ces bactéries symbiotiques. En comparant ces souris stériles à des souris qui abritent une flore microbienne normale, nous avons constaté que les bactéries symbiotiques sont vitales pour la bonne éducation du système immunitaire du nouveau-né. Nous avons démontré que le contact direct des cellules immunitaires avec la flore microbienne dans les poumons modifie le phénotype de ces cellules immunitaires, ce qui change probablement leur réaction au cours de réponses immunitaires. Nous avons donc vérifié si l'éducation immunitaire induite par cette microflore est importante pour prévenir les maladies pulmonaires telles que l'asthme allergique, affections qui sont causées par une réaction excessive du système immunitaire envers des agents inoffensifs. En effet, nous avons observé que le processus de maturation du système immunitaire néonatal, lequel a été déclenché et façonné par la flore microbienne, est important pour éviter une réaction asthmatique exagérée chez la souris adulte. Ce phénomène est dû aux lymphocytes T régulateurs. Ces cellules, dont la présence est induite dans les poumons, ont des capacités immunosuppressives et atténuent donc les réponses immunitaires pour prévenir une inflammation excessive. En conclusion, nous avons montré dans cette thèse que la colonisation par des bactéries symbiotiques tôt dans la vie est un événement décisif pour la maturation du système immunitaire et pour prévenir le développement de l'asthme. Dans l'avenir, il serait intéressant de découvrir quelles bactéries sont présentes dans les poumons du nouveau-né et lesquelles sont directement impliquées dans ce processus de maturation immunitaire. Une prochaine étape serait alors de favoriser la présence de ces bactéries au début de la vie au moyen d'un traitement avec des agents pré- ou probiotiques, ce qui pourrait éventuellement contribuer à une prévention précoce du développement de l'asthme. -- L'asthme est une maladie chronique inflammatoire des voies respiratoires affectant près de 300 millions d'individus dans le monde. Bien que les traits caractéristiques du phénotype asthmatique s'établissent généralement pendant l'enfance, la prédisposition au développement de la maladie est intimement liée à des événements survenant durant la petite enfance, comme le sont par exemple les infections virales respiratoires aiguës. Les mécanismes par lesquels ces événements provoquent un dysfonctionnement immunitaire et, par conséquent, conduisent au développement de l'asthme n'ont pas encore été entièrement décelés. La dysbiose du microbiote des voies respiratoires a été récemment associes au phénotype asthmatique, touisTcis, la cuûoboiatioî! d un lien cause à effet entre la dysbiose microbienne et l'apparition des symptômes asthmatiques reste à être démontrée. Dans cette thèse, nous avons étudié le rôle que joue la colonisation microbienne des voies respiratoires au cours de la petite enfance dans la maturation du système immunitaire ainsi que dans la protection contre l'inflammation pulmonaire de type allergique. Nous avons de surcroît développé un modèle expérimental pour comprendre comment les infections virales respiratoires interfèrent avec ce processus. Dans la première partie de cette thèse, nous avons évalué l'effet d'infections causées par le virus respiratoire syncytial (VRS) sur le développement de l'asthme. En accord avec des études épidémiologiques, nous avons constaté qu'une infection au VRS lors de la période néonatale exacerbait les réponses pulmonaires allergiques ultérieures. Par contraste, une infection à l'âge adulte avait un effet protecteur. Nous avons ainsi démontré que l'influence d'une infection à VRS sur l'issue et la sévérité de l'asthme respiratoire était strictement dépendante de l'âge. Ces résultats nous ont conduit à émettre l'hypothèse que des différences dans le phénotype homéostatique des cellules immunitaires pourraient être responsables de ces disparités liées à l'âge. Par conséquent, dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons suivi et caractérisé le processus de maturation des cellules immunitaires dans les poumons du nouveau-né en condition d'homéostasie. Nous avons découvert que leur phénotype change de façon dynamique pendant le développement néonatal et que la colonisation par des microbes était déterminante pour la maturation des cellules immunitaires dans les poumons. Dans la dernière partie de cette thèse, nous avons démontré comment le microbiote pulmonaire éduque le développement immunitaire durant la période néonatale l'orientant de manière à induire une tolérance face aux aéroallergènes. Nous avons découvert que la colonisation microbienne des voies respiratoires provoque une expression transitoire de PD-L1 sur les cellules dendritiques (CD) pulmonaires du type CD11b+ dans les deux premières semaines de la vie. Cet événement engendre par la suite la génération de lymphocytes T régulateurs (TREG) dans les poumons, lesquels sont responsables de la protection contre une réponse inflammatoire allergique exagérée chez la souris adulte. Par conséquent, nous proposons un rôle pivot de la maturation immunitaire induite par le microbiote pulmonaire dans l'établissement de la tolérance aux aéroallergènes. En conclusion, les résultats présentés dans cette thèse fournissent de nouveaux indices révélant comment des événements se produisant lors de la petite enfance peuvent façonner les réponses du système immunitaire dirigées contre les allergènes et soulignent le rôle central joué par le microbiote pulmonaire dans l'édification d'une réponse immunitaire équilibrée. En résumé, notre travail met en évidence le microbiote pulmonaire comme étant une cible potentielle pour la prévention de certaines maladies respiratoires. -- Asthma is a chronic inflammatory disorder of the respiratory tract and affects approximately 300 million individuals world-wide. Although the asthmatic phenotype commonly establishes during childhood, predisposition towards disease development has been linked to events in early infancy, such as severe respiratory viral infections. However, the mechanisms by which these events cause immune dysfunction and, therefore, lead to the development of asthma have yet to be fully deciphered. Dysbiosis of the airway microbiota has recently been associated with the asthmatic phenotype; however, conclusive evidence for a causal link between microbial dysbiosis in the ail ways and asthma development is still missing. In this thesis we investigated the role of early-life microbial airway colonization in immune maturation and the protection against allergic airway inflammation and established an experimental model to address how respiratory viral infections interfere in this process. In the first part of this thesis we evaluated the effect of Respiratory syncytial virus (RSV) infections on the development of asthma. In concurrence with epidemiological studies, we found that neonatal infection exacerbated subsequent allergic airway inflammation. In contrast, adult infection was protective in the same context. Thus, we could demonstrate that the influence of RSV infection on subsequent allergic airway responses was strictly age-dependent. These findings led us to the hypothesis that differences in the homeostatic phenotype of immune cells could be responsible for the age-related disparities seen within the context of RSV. Therefore, in a second part of this thesis, we followed the process of homeostatic immune cell maturation in the neonatal lung. Immune cell phenotypes changed dynamically during neonatal development. We discovered that the colonization with microbes was central to the maturation of immune cells in the lung. In the last part of this thesis, we demonstrated how microbiota-driven immune development during the neonatal period induces tolerance against aeroallergens. We discovered that microbial colonization led to a transient programmed death-ligand (PD-L) 1 expression on CD11b+ pulmonary dendritic cells (DCs) during the first two weeks of life. This in turn induced regulatory T (TREG) cells in the lung, which were responsible for the protection against exaggerated allergic airway inflammation in adult mice. Thus, we propose a key role for microbiota-driven immune maturation in the establishment of tolerance towards aeroallergens. In conclusion, the results presented in this thesis provide new insights into how early-life events shape pulmonary immune responses towards allergens and suggest the airway microbiota as a key player in establishing a balanced immune response. Overall, our work highlights the airway microbiota as potential target for disease prevention.

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

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

Growth factor- and cytokine-driven pathways governing liver stemness and differentiation.

Liver is unique in its capacity to regenerate in response to injury or tissue loss. Hepatocytes and other liver cells are able to proliferate and repopulate the liver. However, when this response is impaired, the contribution of hepatic progenitors becomes very relevant. Here, we present an update of recent studies on growth factors and cytokine-driven intracellular pathways that govern liver stem/progenitor cell expansion and differentiation, and the relevance of these signals in liver development, regeneration and carcinogenesis. Tyrosine kinase receptor signaling, in particular, c-Met, epidermal growth factor receptors or fibroblast growth factor receptors, contribute to proliferation, survival and differentiation of liver stem/progenitor cells. Different evidence suggests a dual role for the transforming growth factor (TGF)-β signaling pathway in liver stemness and differentiation. On the one hand, TGF-β mediates progression of differentiation from a progenitor stage, but on the other hand, it contributes to the expansion of liver stem cells. Hedgehog family ligands are necessary to promote hepatoblast proliferation but need to be shut off to permit subsequent hepatoblast differentiation. In the same line, the Wnt family and β-catenin/T-cell factor pathway is clearly involved in the maintenance of liver stemness phenotype, and its repression is necessary for liver differentiation during development. Collectively, data indicate that liver stem/progenitor cells follow their own rules and regulations. The same signals that are essential for their activation, expansion and differentiation are good candidates to contribute, under adequate conditions, to the paradigm of transformation from a pro-regenerative to a pro-tumorigenic role. From a clinical perspective, this is a fundamental issue for liver stem/progenitor cell-based therapies.

RELATIONSHIP BETWEEN LIGNIN CONTENT AND QUALITY OF Pinus taeda SEEDLINGS1

ABSTRACT The essay objective was to correlate lignin content resulting from tigmomorphogenesis induced by stem swaying with survival and post-planting growth of P. taeda seedlings. Seedlings were subjected to daily frequencies (0, 5, 10, 20 and 40 movements) of stem swaying for 60 days. By the end of the treatments, we determined lignin content of below and aboveground seedling tissues. Four replicates per treatment were planted in a area cultivated with pines. Ninety days after planting, survival and increments of seedling height, stem diameter and stem volume were quantified. Application of 20 stem swayings increased lignin in both below and aboveground plant tissues. Outplanted seedling survival was reduced with 40 stem swayings while growth increments were increased with both 10 and 20 stem swayings. Lignin content from belowground plant tissues was positively correlated with outplanted seedling survival while lignin from aboveground tissues correlated with height and stem volume increments. P. taeda seedlings with higher lignin content have higher survival chances after planting.