Syndrome métabolique, une maladie mitochondriale? [Metabolic syndrome, a mitochondrial disease?]

Le syndrome métabolique (SM) associe dyslipidémie, hypertension, intolérance au glucose, état pro-inflammatoire/prothrombotique et surpoids, dont nous vous présentons une hypothèse physiopathologique émergente. Des recherches récentes ont montré que des dysfonctions mitochondriales induisent l'accumulation intracellulaire d'acylCoA et de diacylglycérol, inactivant la signalisation de l'insuline par un effet direct sur les transporteurs du glucose insulino-dépendants. Un défaut de la phosphorylation oxydative conduirait à l'insulino-résistance. Des atteintes de la fonction mitochondriale sont présentes dans le muscle, le foie, le pancréas et les vaisseaux sanguins et contribuent aux manifestations cliniques. Ces observations des atteintes mitochondriales nous montrent un lien entre la clinique et la physiopathologie du SM. The metabolic syndrome is a cluster of metabolic risk factors including: atherogenic dyslipidemia, elevated blood pressure, high plasma glucose and a prothrombotic and proinflammatory state, frequently associated to overweight. Impaired cell metabolism has been suggested as a relevant pathophysiological process. Indeed, the accumulation of intracellular fatty acylCoA and diacylglycerol, which then activate critical signal transduction pathways that ultimatly lead to suppression of insulin signalisation. Therefore a defect in mitochondrial function may be responsible for insulin resistance. Moreover, mitochondrial dysfunction has been found to take place in organs such as skeletal muscle, liver, pancreas and smoth vascular cells suggesting that mitochondrial defect could play a critical role in the occurence of cardiovascular diseases.

The small RNA PhrS stimulates synthesis of the Pseudomonas aeruginosa quinolone signal.

Quorum sensing, a cell-to-cell communication system based on small signal molecules, is employed by the human pathogen Pseudomonas aeruginosa to regulate virulence and biofilm development. Moreover, regulation by small trans-encoded RNAs has become a focal issue in studies of virulence gene expression of bacterial pathogens. In this study, we have identified the small RNA PhrS as an activator of PqsR synthesis, one of the key quorum-sensing regulators in P. aeruginosa. Genetic studies revealed a novel mode of regulation by a sRNA, whereby PhrS uses a base-pairing mechanism to activate a short upstream open reading frame to which the pqsR gene is translationally coupled. Expression of phrS requires the oxygen-responsive regulator ANR. Thus, PhrS is the first bacterial sRNA that provides a regulatory link between oxygen availability and quorum sensing, which may impact on oxygen-limited growth in P. aeruginosa biofilms.

Étude du mécanisme de transport des cations par la Na, K-ATPase et de son implication dans la migraine familiale hémiplégique de type 2

Résumé La Na,K-ATPase est une protéine transmembranaire, présente dans toutes les cellules de mammifères et indispensable à la viabilité cellulaire. Elle permet le maintien des gradients sodiques et potassiques à l'origine du potentiel membranaire en transportant 3 Na+ en dehors de la cellule contre 2 K+, grâce à l'énergie fournie par l'hydrolyse d'une molécule d'ATP. Le potentiel membranaire est indispensable au maintien de l'excitabilité cellulaire et à la transmission de l'influx nerveux. Il semblerait que la Na,K-ATPase soit liée à l'hypertension et à certains troubles neurologiques comme la Migraine Familiale Hémiplégique (1VIFH). La MFH est une forme de migraine avec aura, qui se caractérise par une hémiparésie. Cette forme de migraine est très rare. Elle se transmet génétiquement sur un mode autosomique dominant. Plusieurs mutations localisées dans le gène de la Na,K-ATPase ont été identifiées durant ces 3 dernières années. C'est la première fois qu'une maladie génétique est associée au gène de la Na,K-ATPase. La compréhension du fonctionnement de cette protéine peut donner des informations sur les mécanismes conduisant à ces pathologies. On sait que la fonction d'une protéine est liée à sa structure. L'étude de sa fonction nécessite donc l'étude de sa structure. Alors que la structure de la SERCA a été déterminée à haute résolution, par cristallographie, celle de la Na,K-ATPase ne l'est toujours pas. Mais ces 2 ATPases présentent une telle homologie qu'un modèle de la Na,K-ATPase a pu être élaboré à partir de la structure de la SERCA. Les objectifs de cette étude sont d'une part, de comprendre le contrôle de l'accessibilité du K+ extracellulaire àses sites de liaison. Pour cela, nous avons ciblé cette étude sur la 2ìème et la 31eme boucle extracellulaire, qui relient respectivement les segments transmembranaires (STM) 3-4 et 5-6. Le choix s'est porté sur ces 2 boucles car elles bordent le canal des cations formés des 4ième' Sième et 6'ème hélices. D'autre part, nous avons également essayer de comprendre les effets des mutations, liées à la Migraine Familiale Hémiplégique de type 2 (MFH2), sur la fonctionnalité de la Na,K-ATPase. Alors que les STM et les domaines cytoplasmiques sont relativement proches entre la Na,KATPase et la SERCA, les boucles extracellulaires présentent des différences. Le modèle n'est donc pas une approche fiable pour déterminer la structure et la fonction des régions extracellulaires. Nous avons alors utilisé une approche fonctionnelle faisant appel à la mutation dirigée puis à l'étude de l'activité fonctionnelle de la Na,K ATPase par électrophysiologie sur des ovocytes de Xenopus. En conclusion, nous pouvons dire que la troisième boucle extracellulaire participerait à la structure de la voie d'entrée des cations et que la deuxième boucle extracellulaire semble impliquée dans le contrôle de l'accessibilité des ions K+àses sites de liaison. Concernant les mutations associées à la MFH2, nos résultats ont montré une forte diminution de l'activité fonctionnelle de la pompe Na,K, inférieure aux conditions physiologiques de fonctionnement, et pour une des mutations nous avons observés une diminution de l'affmité apparente au K+ externe. Nous poumons faire l'hypothèse que l'origine pathologique de la migraine est liée à une diminution de l'activité de la pompe à Na+. Summary The Na,K-ATPase is a transmembrane protein, present in all mammalian cells and is necessary for the viability of the cells. It maintains the gradients of Na+ and K+ involved in the membrane potential, by transporting 3Na+ out the cell, and 2K+ into the cell, using the energy providing from one ATP molecule hydrolysis. The membrane potential is necessary for the cell excitability and for the transmission of the nervous signal. Some evidence show that Na,K-ATPase is involved in hypertension and neurological disorders like the Familial Hemiplegic Migraine (FHM). La FHM is a rare form of migraine characterised by aura and hemiparesis and an autosomal dominant transmission. Several mutations linked to the Na,KATPase gene have been identified during these 3 last years. It's the first genetic disorder associated with the Na,K-ATPase gene. Understand the function of this protein is important to elucidate the mechanisms implicated in these pathologies. The function of a protein is linked with its structure. Thus, to know the function of a protein, we need to know its structure. While the Ca-ATPase (SERCA) has been crystallised with a high resolution, the structure of the Na,K-ATPase is not known. Because of the great homology between these 2 ATPases, a model of the Na,K-ATPase was realised by comparing with the structure of the SERCA. The aim of this study is on one side, understand the control of the extracellular K+ accessibility to their binding sites. Because of theirs closed proximity with the cation pathway, located between the 4th, 5th and 6th helices, we have targeted this study on the 2nd and the 3rd extracellular loops linking respectively the transmembrane segment (TMS) 3 and 4, and the TMS 5 and 6. And on the other side, we have tried to understand the functional effects of mutations linked with the Familial Hemiplegic Migraine Type 2 (FHM2). In contrast with the transmembrane segments and the cytoplasmic domains, the extracellular loops show lots of difference between Na,K-ATPase and SERCA, the model is not a good approach to know the structure and the function of the extracellular loops. Thus, we have used a functional approach consisting in directed mutagenesis and the study of the functional activity of the Na,K-ATPase by electrophysiological techniques with Xenopus oocytes. In conclusion, we have demonstrated that the third extracellular loop could participate in the structure of the entry of the cations pathway and that the second extracellular loop could control the K+ accessibility to their binding sites. Concerning the mutations associated with the FHM2, our results showed a strong decrease in the functional activity of the Na,K-pump under physiological conditions and for one of mutations, induce a decrease in the apparent external K+ affinity. We could make the hypothesis that the pathogenesis of migraine is related to the decrease in Na,K-pump activity. Résumé au large publique De la même manière que l'assemblage des mots forme des phrases et que l'assemblage des phrases forme des histoires, l'assemblage des cellules forme des organes et l'ensemble des organes constitue les êtres vivants. La fonction d'une cellule dans le corps humain peut se rapprocher de celle d'une usine hydroélectrique. La matière première apportée est l'eau, l'usine électrique va ensuite convertir l'eau en énergie hydraulique pour fournir de l'électricité. Le fonctionnement de base d'une cellule suit le même processus. La cellule a besoin de matières premières (oxygène, nutriments, eau...) pour produire une énergie sous forme chimique, l'ATP. Cette énergie est utilisée par exemple pour contracter les muscles et permet donc à l'individu de se déplacer. Morphologiquement la cellule est une sorte de petit sac rempli de liquide (milieu intracellulaire) baignant elle-même dans le liquide (milieu extracellulaire) composant le corps humain (un adulte est constitué environ de 65 % d'eau). La composition du milieu intracellulaire est différente de celle du milieu extracellulaire. Cette différence doit être maintenue pour que l'organisme fonctionne correctement. Une des différences majeures est la quantité de sodium. En effet il y a beaucoup plus de sodium à l'extérieur qu'à l'intérieur de la cellule. Bien que l'intérieur de la cellule soit isolé de l'extérieur par une membrane, le sodium arrive à passer à travers cette membrane, ce qui a tendance à augmenter la quantité de sodium dans la cellule et donc à diminuer sa différence de concentration entre le milieu extracellulaire et le milieu intracellulaire. Mais dans les membranes, il existe des pompes qui tournent et dont le rôle est de rejeter le sodium de la cellule. Ces pompes sont des protéines connues sous le nom de pompe à sodium ou Na,K-ATPase. On lui attribue le nom de Na,K-ATPase car en réalité elle rejette du sodium (Na) et en échange elle fait entrer dans la cellule du potassium (K), et pour fonctionner elle a besoin d'énergie (ATP). Lorsque les pompes à sodium ne fonctionnent pas bien, cela peut conduire à des maladies. En effet la Migraine Familiale Hémiplégique de type 2, est une migraine très rare qui se caractérise par l'apparition de la paralysie de la moitié d'un corps avant l'apparition du mal de tête. C'est une maladie génétique (altération qui modifie la fonction d'une protéine) qui touche la pompe à sodium située dans le cerveau. On a découvert que certaines altérations (mutations) empêchent les pompes à sodium de fonctionner correctement. On pense alors que le développement des migraines est en partie dû au fait que ces pompes fonctionnent moins bien. Il est important de bien connaître la fonction de ces pompes car cela permet de comprendre des mécanismes pouvant conduire à certaines maladies, comme les migraines. En biologie, la fonction d'une protéine est étudiée à travers sa structure. C'est pourquoi l'objectif de cette thèse a été d'étudier la structure de la Na,K-ATPase afin de mieux comprendre son mécanisme d'action.

Validation de la mesure de l'oedème postopératoire par bioimpédance chez les patients opérés d'une prothèse totale du genou : une expérience de collaboration entre physiothérapeutes et ingénieurs

Fondements : La recherche sur l'oedème postopératoire consécutif à la chirurgie prothétique du genou est peu développée, notamment en raison de l'absence d'une méthode de mesure adaptée. Une collaboration entre physiothérapeutes et ingénieurs a permis de développer et valider une méthode de mesure innovante et facilement applicable. Les physiothérapeutes ont identifié un besoin clinique, les ingénieurs ont apporté leur savoir technologique, et l'équipe a conjointement élaboré le protocole de mesure et effectué l'étude de validation. Introduction : La bioimpédance est fréquemment utilisée pour évaluer l'oedème par l'analyse d'un signal électrique passant au travers du corps, en extrapolant la résistance théorique à une fréquence égale à zéro (R0). La mesure s'avère fiable et rapide, mais n'a jamais été appliquée et validée pour l'évaluation de l'oedème en chirurgie orthopédique. Objectif : L'objectif de l'étude est de valider la mesure de l'oedème du membre inférieur par bioimpédance, chez des patients ayant bénéficié d'une prothèse totale de genou (PTG). Questionnement : Après nous être assurés de l'absence d'influence de l'implant métallique de la PTG sur la mesure, nous nous questionnions sur la validité et la fiabilité des mesures de bioimpédance dans ce contexte. Méthodes : Deux évaluateurs ont mesuré à tour de rôle et à deux reprises successives l'oedème chez 24 patients opérés d'une PTG, à trois temps différents (préopératoire, J+2, J+8). L'oedème a été évalué par bioimpédance (R0) et par conversion en volume de mesures centimétriques du membre inférieur (MI). Nous avons calculé le ratio moyen des MI pour chaque méthode. Nous avons évalué la reproductibilité intra- et inter-observateurs de la bioimpédance (coefficient de corrélation intraclasse, CCI) et la corrélation entre méthodes (Spearman). Résultats : Le ratio moyen opéré/sain du volume des MI est de 1.04 (SD ± 0.06) en préopératoire, 1.18 (SD ± 0.09) à J+2 et 1.17 (SD ± 0.10) à J+8. Le ratio sain/opéré des MI de R0 est de 1.04 (SD ± 0.07) en préopératoire, 1.51 (SD ± 0.22) à J+2 et 1.65 (SD ± 0.21) à J+8. En préopératoire, à J+2 et J+8, les CCI tous supérieurs à 0.95 pour la reproductibilité intra- et inter-observateurs de la bioimpédance. La corrélation entre méthodes est de 0.71 en préopératoire, 0.61 à J2 et 0.33 à J8. Analyse et conclusion : La variation du ratio des MI entre les temps préopératoire, J+2 et J+8 est plus marquée pour R0. La mesure de bioimpédance bénéficie d'une excellente reproductibilité intra- et inter-observateurs. L'évolution dans le temps de la corrélation entre méthodes peut être expliquée par l'influence potentielle de facteurs confondants sur R0 (modification de la composition liquidienne) et par l'influence de l'atrophie musculaire postopératoire sur la mesure de volume. La collaboration physiothérapeutes-ingénieurs a permis le développement et l'évaluation d'une nouvelle méthode de mesure.

WNT Signaling in Drosophila Neuromuscular Junctions

The Wnt -Wingless (Wg) in Drosophila- signaling is an evolutionary conserved, fundamental signal transduction pathway in animals, having a crucial role in early developmental processes. In the adult animal the Wnt cascade is mainly shut off; aberrant activation leads to cancer. One physiological exception in the adult animal is the activation of Wnt signaling in the nervous system. In the present work, we investigated Wg signaling in the Drosophila neuromuscular junctions (NMJs). The fly NMJs closely resemble the glutamatergic synapses in the mammalian central nervous system and serves as a model system to investigate the mechanism of synapse formation and stability. We demonstrate that the trimeric G-protein Go has a fundamental role in the presynaptic cell in the NMJ. It is implicated in the presynaptic Wg pathway, acting downstream of the ligand Wg and its receptor Frizzled2 (Fz2). Furthermore, we prove that the presynaptic Wg-Fz2-Gαo pathway is essential for correct NMJ formation. The neuronal protein Ankyrin2 (Ank2) localizes to the NMJ and has so far been considered to be a static player in NMJ formation, linking the plasma membrane to the cytoskeleton. We identify Ank2 as a direct target of Gαo. The physical and genetic interaction of Gαo with Ank2 represents a novel branch of the presynaptic Wg pathway, regulating the microtubule cytoskeleton in NMJ formation, jointly with the previously established Futsch-dependent branch, which controls microtubule stability downstream of the kinase Sgg (the homolog of GSK3ß). We moreover demonstrate that the Gαo-Ankyrin interaction to regulate the cytoskeleton is conserved in mammalian neuronal cells. Our findings therefore provide a novel, universally valid regulation of the cytoskeleton in the nervous system. Aberrant inactivation of the neuronal Wnt pathway is believed to be involved in the pathogenesis of the Aß peptide in Alzheimer's disease (AD). We modeled AD in Drosophila by expressing Aß42 in the nervous system and in the eye. Neuronal expression drastically shortens the life span of the flies. We prove that this effect depends on the expression specifically in glutamatergic neurons. However, Aß42 does not induce any morphological changes in the NMJ; therefore this synapse is not suitable to study the mechanism of Aß42 induced neurotoxicity. We furthermore demonstrate that genetic activation of the Wnt pathway does not rescue the Aß42 induced phenotypes - in opposition to the dominating view in the field. These results advice caution when interpreting data on the potential interaction of Wnt signaling and AD in other models. -- La voie de signalisation Wnt (Wingless (Wg) chez la drosophile) est conservée dans l'évolution et fondamentale pour le développement des animaux. Cette signalisation est normalement inactive chez l'animal adulte; une activation anormale peut provoquer le cancer. Or, ceci n'est pas le cas dans le système nerveux des adultes. La présente thèse avait pour but d'analyser le rôle de la voie de signalisation Wingless dans la plaque motrice de Drosophila melanogaster. En effet, cette plaque ressemble fortement aux synapses glutaminergiques du système nerveux central des mammifères et procure ainsi un bon modèle pour l'étude des mécanismes impliqués dans la formation et la stabilisation des synapses. Nos résultats montrent que la protéine trimérique Go joue un rôle fondamental dans la fonction de la cellule présynaptique de la plaque motrice. Go est en effet impliqué dans la voie de signalisation Wg, opérant en aval du ligand Wg et de son récepteur Frizzled2. Nous avons pu démontrer que cette voie de signalisation Wg-Fz2-Gαo est essentielle pour le bon développement et le fonctionnement de la plaque motrice. Fait intéressant, nous avons montré que la protéine neuronale Ankyrin2 (Ank2), qui est connue pour jouer un rôle statique en liant la membrane plasmique au cytosquelette dans la plaque motrice, est une cible directe de Gαo. L'interaction physique et génétique entre Gαo et Ank2 constitue ainsi une bifurcation de la voie de signalisation présynaptique Wg. Cette voie régule le cytosquelette des microtubules en coopération avec la branche liée à la protéine Futsch. Cette protéine est l'homologue de la protéine liant les microtubules MAP1B des mammifères et contrôle la stabilité des microtubules opérant en aval de la kinase Sgg (l'homologue de GSK3ß). De plus, la régulation du cytosquelette par l'interaction entre Gαo et Ankyrin est conservée chez les mammifères. Dans leur ensemble, nos résultats ont permis d'identifier un nouveau mode de régulation du cytosquelette dans le système nerveux, probablement valable de manière universelle. La voie de signalisation Wnt est soupçonnée d'être impliquée dans la toxicité provoquée par le peptide Aß dans le cadre de la maladie d'Alzheimer. Nous avons tenté de modéliser la maladie chez la drosophile en exprimant Aß42 spécifiquement dans le cerveau. Cette expérience a montré que l'expression neuronale d'Aß42 réduit la durée de vie des mouches de manière significative par un mécanisme impliquant les cellules glutamatergiques. Par contre, aucune modification morphologique n'est provoquée par Aß42 dans les plaques motrices glutamatergiques. Ces résultats montrent que ce modèle de Drosophile n'est pas adéquat pour l'étude de la maladie d'Alzheimer. De plus, l'activation génétique de la voie de signalisation Wg n'a pas réussi à restaurer les phénotypes de survie ou ceux des yeux causés par Aß42. Ces résultats indiquent que l'implication de la voie de signalisation Wg dans la maladie d'Alzheimer doit être considérée avec prudence.

Les discordances du moi : une lecture critique du débat philosophique contemporain sur l'identité personnelle au regard de la transplantation d'organes

La présente recherche analyse le concept mental d'identité personnelle et en propose une interprétation critique, qui se développe à partir des cas de troubles psychologiques se manifestant chez certains patients transplantés. Nous pensons que l'étude de ces cas offre la possibilité de repenser, et par là critiquer, certains présupposés qui conditionnent le débat philosophique contemporain sur l'identité personnelle de matrice essentiellement analytique. Nous proposons de ce concept mental une interprétation inusuelle, reposant sur une certaine compréhension de l'être (humain), que nous caractérisons par la formule «identité personnelle transductive ». Cette expression véhicule l'idée d'une «ontologie autre » ; autre que l'ontologie classique qui pense l'être comme déterminité, à l'instar d'un individu substantiel, stable et persistant. Nous nous éloignons ainsi de la conception de la déterminité telle qu'elle se développe depuis l'Antiquité grecque, parce que nous croyons que le changement ou le devenir réside dans la nature des choses. Nous avons ainsi essayé de présenter une interprétation de l'être différente, en empruntant à Gilbert Simondon la notion de « transductivité » -dans le sens d'« individuation en progrès »que cet auteur lui attribue. En comparant les témoignages des patients transplantés avec les cas imaginaires de transplantation de cerveau qui dominent les discussions philosophiques, nous avons montré la nécessité de refonder l'ontologie sur laquelle reposent les théories contemporaines de l'identité personnelle. Cette tentative répond à l'exigence de résoudre et tempérer les apories qui se font jour au sein des conceptions déterministes de la personne -soient-elles réductionnistes (à l'instar des partisans du critère de continuité psychologique et physique) ou non réductionnistes (à l'instar des conceptions simples ou Théories de l'ego basées sur une approche à la première personne, où la personne, comprise comme persistance substantielle d'un sujet, se fonde d'elle-même). Au coeur de notre démarche se trouve la notion d'« image du corps », véritable outil d'unification épistémologique et de renouvellement ontologique. Cette notion s'est révélée extrêmement utile non seulement pour comprendre et démêler les composantes qui interviennent dans le surgissement des troubles psychologiques lors des transplantations d'organes, ainsi que la variabilité des réactions individuelles, mais aussi, plus fondamentalement, pour rendre manifeste l'opération de «transduction perpétuée »qui est à la base de l'ontogenèse de l'être humain en tant que personne, donc du moi. La notion d'image du corps nous a donc permis de mettre en évidence ce que l'expérience de la transplantation d'organes bien comprise pourrait ou devrait apporter à la théorie de l'identité personnelle. C'est ainsi que, par approximation, s'est précisée l'idée d'une identité personnelle transductive, où le moi (la personne), étant interprété comme l'aspect subjectif d'une opération d'«individuation perpétuée », se donne sous le signe de la discordance.

Mécanismes moléculaires de l'homodimérisation de la protéine Scaffold IB1 et son implication dans la sécrétion d'insuline

RÉSUMÉ Les kinases activées par des mitogènes (MAPKs) constituent une importante famille d'enzymes conservée dans l'évolution. Elles forment un réseau de signalisation qui permet à la cellule de réguler spécifiquement divers processus impliqués dans la différenciation, la survie ou l'apoptose. Les kinases formant le module MAPK sont typiquement disposées en cascades de trois partenaires qui s'activent séquentiellement par phosphorylation. Le module minimum est constitué d'une MAPK kinase kinase (MAPKKK), d'une MAPK kinase (MAPKK) et d'une MAPK. Une fois activée, la MAPK phosphoryle différents substrats tels que des facteurs de transcription ou d'autres protéines. Chez les mammifères, trois groupes principaux de MAPKs ont été identifiés. Il s'agit du groupe des kinases régulées par des signaux extracellulaires du type «mitogènes » (ERK), ainsi que des groupes p38 et cJun NH2-terminal kinase (JNK), ou SAPK pour stress activated protein kinase, plutôt activées par des stimuli de type «stress ». De nombreuses études ont impliqué JNK dans la régulation de différents processus physiologiques et pathologiques, comme le diabète, les arthrites rhumatoïdes, l'athérosclérose, l'attaque cérébrale, les maladies de Parkinson et d'Alzheimer. JNK, en particulier joue un rôle dans la mort des cellules sécrétrices d'insuline induite par l'interleukine (IL)-1 β, lors du développement du diabète de type 1. IB1 est une protéine scaffold (échafaud) qui participe à l'organisation du module de JNK. IB1 est fortement exprimée dans les neurones et les cellules β du pancréas. Elle a été impliquée dans la survie des cellules, la régulation de l'expression du transporteur du glucose de type 2 (Glut-2) et dans le processus de sécrétion d'insuline glucose-dépendante. IBl est caractérisée par plusieurs domaines d'interaction protéine-protéine : un domaine de liaison à JNK (JBD), un domaine homologue au domaine 3 de Src (SH3) et un domaine d'interaction avec des tyrosines phosphorylées (PID). Des partenaires d'IB1, incluant les membres de la familles des kinases de lignée mélangée (MLKs), la MAPKK MKK7, la phosphatase 7 des MAPKs (MKP-7) ainsi que la chaîne légère de la kinésine, ont été isolés. Tous ces facteurs, sauf les MLKs et MKK7 interagissent avec le domaine PID ou l'extrême partie C-terminale d'IBl (la chaîne légère de la kinésine). Comme d'autres protéines scaffolds déjà décrites, IBl et un autre membre de la famille, IB2, sont capables d'homo- et d'hétérodimériser. L'interaction a lieu par l'intermédiaire de leur région C-terminale, contenant les domaines SH3 et PID. Mais ni le mécanisme moléculaire, ni la fonction de la dimérisation n'ont été caractérisés. Le domaine SH3 joue un rôle central lors de l'assemblage de complexes de macromolécules impliquées dans la signalisation intracellulaire. Il reconnaît de préférence des ligands contenant un motif riche en proline de type PxxP et s'y lie. Jusqu'à maintenant, tous les ligands isolés se liant à un domaine SH3 sont linéaires. Bien que le domaine SH3 soit un domaine important de la transmission des signaux, aucun partenaire interagissant spécifiquement avec le domaine SH3 d'IB1 n'a été identifié. Nous avons démontré qu'IBl homodimérisait par un nouveau set unique d'interaction domaine SH3 - domaine SH3. Les études de cristallisation ont démontré que l'interface recouvrait une région généralement impliquée dans la reconnaissance classique d'un motif riche en proline de type PxxP, bien que le domaine SH3 d'IB1 ne contienne aucun motif PxxP. L'homodimère d'IB1 semble extrêmement stable. Il peut cependant être déstabilisé par trois mutations ponctuelles dirigées contre des résidus clés impliqués dans la dimérisation. Chaque mutation réduit l'activation basale de JNK dépendante d'IB 1 dans des cellules 293T. La déstabilisation de la dimérisation induite par la sur-expression du domaine SH3, provoque une diminution de la sécrétion d'insuline glucose dépendant. SUMMARY Mitogen activated kinases (MAPK) are an important and conserved enzyme family. They form a signaling network required to specifically regulate process involved in cell differentiation, proliferation or death. A MAPK module is typically organized in a threekinase cascade which are activated by sequential phosphorylation. The MAPK kinase kinase (MAPKKK), the MAPK kinase (MAPKK) and the MAPK constitute the minimal module. Once activated, the MAPK phosphorylates its targets like transcription factors or other proteins. In mammals, three major groups of MAPKs have been identified : the group of extra-cellular regulated kinase (ERK) which is activated by mitogens and the group of p38 and cJun NH2-terminal kinase (JNK) or SAPK for stress activated protein kinase, which are activated by stresses. Many studies implicated JNK in many physiological or pathological process regulations, like diabetes, rheumatoid arthritis, arteriosclerosis, strokes or Parkinson and Alzheimer disease. In particular, JNK plays a crucial role in pancreatic β cell death induced by Interleukin (IL)-1 β in type 1 diabetes. Islet-brain 1 (IB 1) is a scaffold protein that interacts with components of the JNK signal-transduction pathway. IB 1 is expressed at high levels in neurons and in pancreatic β-cells, where it has been implicated in cell survival, in regulating expression of the glucose transporter type 2 (Glut-2) and in glucose-induced insulin secretion. It contains several protein-protein interaction domains, including a JNK-binding domain (JBD), a Src homology 3 domain (SH3) and a phosphotyrosine interaction domain (PID). Proteins that have been shown to associate with IB 1 include members of the Mixed lineage kinase family (MLKs), the MAPKK MKK7, the MAPK phosphatase-7 MKP7, as well as several other ligands including kinesin light chain, LDL receptor related family members and the amyloid precursor protein APP. All these factors, except MLK3 and MKK7 have been shown to interact with the PID domain or the extreme C-terminal part (Kinesin light chain) of IB 1. As some scaffold already described, IB 1 and another member of the family, IB2, have previously been shown to engage in oligomerization through their respective C-terminal regions that include the SH3 and PID domains. But neither the molecular mechanisms nor the function of dimerization have yet been characterized. SH3 domains are central in the assembly of macromolecular complexes involved in many intracellular signaling pathways. SH3 domains are usually characterized by their preferred recognition of and association with canonical PxxP motif. In all these cases, a single linear sequence is sufficient for binding to the SH3 domain. However, although SH3 domains are important elements of signal transduction, no protein that interacts specifically with the SH3 domain of IB 1 has been identified so far. Here, we show that IB 1 homodimerizes through a navel and unique set of SH3-SH3 interactions. X-ray crystallography studies indicate that the dieter interface covers a region usually engaged in PxxP-mediated ligand recognition, even though the IB 1 SH3 domain lacks this motif. The highly stable IB 1 homodimer can be significantly destabilized in vitro by individual point-mutations directed against key residues involved in dimerization. Each mutation reduces IB 1-dependent basal JNK activity in 293T cells. Impaired dimerization induced by over-expression of the SH3 domain also results in a significant reduction in glucose-dependent insulin secretion in pancreatic β-cells.

Prescription du monitoring pratique médicate: de l'empirisme eclairé aux stratégies rationnelles [Prescribing monitoring in clinical practice: from enlightened empiricism to rational strategies].

Monitoring of a medical condition is the periodic measurement of one or several physiological or biological variables to detect a signal regarding its clinical progression or its response to treatment. We distinguish different medical situations between diagnostic, clinical and therapeutic process to apply monitoring. Many clinical, variables can be used for monitoring, once their intrinsic properties (normal range, critical difference, kinetics, reactivity) and external validity (pathophysiological importance, predictive power for clinical outcomes) are established. A formal conceptualization of monitoring is being developed and should support the rational development of monitoring strategies and their validation through appropriate clinical trials.

Dlgh1 and Carma1 MAGUK proteins contribute to signal specificity downstream of TCR activation.

Mitogen-activated protein kinases (MAPKs), including p38 and c-Jun N-terminal kinase (JNK), have a key role in T cell receptor (TCR)-induced gene transcription but their precise mechanism of activation is not well understood. The findings of two recent papers provide new insight into the activation of p38 and JNK by the membrane-associated guanylate kinase (MAGUK) family members Dlgh1 and Carma1, respectively, and show how distinct MAGUK proteins control specific aspects of TCR-mediated MAPK activation.

CELLULAR AND MOLECULAR STUDY OF SUBCORTICAL BAND HETEROTOPIA IN THE MOUSE MUTANT HECO

The HeCo mouse model is characterized by a subcortical heterotopia formed by misplaced neurons normally migrating into the superficial cortical layers. The mutant mouse has a tendency to epileptic seizures. In my thesis project we discovered the mutated Eml1 gene, a member of the echinoderm microtubule-associated protein (EMAP) family, in HeCo as well as in a family of three children showing complex malformation of cortical development. This discovery formed an important step in exploring the pathogenic mechanisms underlying the HeCo phenotype. In vitro results showed that during cell division the EML1 protein is associated with the midbody and a mutated version of Eml1 highlighted an important role of the protein in the astral MT array during cell cycle. In vivo, we found that already at an early age of cortical development (E13), ectopic progenitors such as RGs (PAX6) and IPCs (TBR2) accumulate in the IZ along the entire neocortex. We demonstrated that in the VZ of the HeCo mouse, spindle orientation and cell cycle exit are perturbed. In later stages (E17), RG fibers are strongly disorganized with deep layer (TBR1) and upper layer (CUX1) neurons trapped within an ectopic mass. At P3, columns of upper layer neurons were present between the heterotopia and the developing cortex; these columns were also present at P7 but at lesser extent. Time lapse video recording (E15.5) revealed that the parameters characterizing the migration of individual neurons are not disturbed in HeCo; however, this analysis showed that the density of migrating neuron was smaller in HeCo. In conclusion, truncated EML1 is likely to play a prominent role during cell cycle but also acts on the cytoskeletal architecture altering the shape of RG fibers thus influencing the pattern of neuronal migration. The signal transduction between external cues and intracellular effector pathways through MTs may be secondary but sustains the heterotopia development and further studies are needed to clarify the impact of EML1 in progenitors versus post-mitotic cells.

Dinor-oxo-phytodienoic acid: a new hexadecanoid signal in the jasmonate family.

Jasmonic acid and its precursors are potent regulatory molecules in plants. We devised a method for the simultaneous extraction of these compounds from plant leaves to quantitate changes in the levels of jasmonate family members during health and on wounding. During our study, we identified a novel 16-carbon cyclopentenoic acid in leaf extracts from Arabidopsis and potato. The new compound, a member of the jasmonate family of signals, was named dinor-oxo-phytodienoic acid. Dinor-oxo-phytodienoic acid was not detected in the Arabidopsis mutant fad5, which is incapable of synthesizing 7Z,10Z, 13Z-hexadecatrienoic acid (16:3), suggesting that the metabolite is derived directly from plastid 16:3 rather than by beta-oxidation of the 18-carbon 12-oxo-phytodienoic acid. Simultaneous quantitation of jasmonate family members in healthy leaves of Arabidopsis and potato suggest that different plant species have different relative levels of jasmonic acid, oxo-phytodienoic acid, and dinor-oxo-phytodienoic acid. We term these profiles "oxylipin signatures." Dinor-oxo-phytodienoic acid levels increased dramatically in Arabidopsis and potato leaves on wounding, suggesting roles in wound signaling. Treatment of Arabidopsis with micromolar levels of dinor-oxo-phytodienoic acid increased the ability of leaf extracts to transform linoleic acid into the alpha-ketol 13-hydroxy-12-oxo-9(Z) octadecenoic acid indicating that the compound can regulate part of its own biosynthetic pathway. Tightly regulated changes in the relative levels of biologically active jasmonates may permit sensitive control over metabolic, developmental, and defensive processes in plants.

Characterization of the neuronal microtubule regulator SCG10 in transfected cells and " in vivo "

SUMMARY The ability of neuronal processes to find their way along complex paths and to establish appropriate connections depends on continual rearrangements of the cytoskeletal components. The regulation of microtubules plays an important role for morphological changes underlying nevrite outgrowth, axonal elongation, and growth cone steering. SCG10 (superior cervical ganglion clone 10) is a neuronal growthassociated protein developmentally regulated and highly enriched in the neuronal growth cones. SCG10 presents a microtubule destabilizing activity that could participate to the regulation of microtubule dynamics and thus explain microtubule behaviors in the growth cone during axonal elongation and turning. It is here suggested that a tight control of the opposite effects on microtubules of SCG10 and the stabilizing microtubule-associated protein MAP1B allows a fine tuning of cytoskeletal rearrangement and may provide the required microtubule dynamic instability to promote axonal growth. Moreover, antibodyblockade of SCG10 function, that leads to growth cone pauses similar as those triggered by the guidance molecule EphB, and the modulation of SCG10 activity by the Rho GTPase Rnd1 suggest a potential role for SCG10 in the signal transduction pathways of extracellular guidance cues. The identification of the active zone protein Bassoon as a potential interaction partner for the SCG10-related protein NPC2, using atomic force microscopy as well as COS-7 and neuronal cell cultures, also gives new insights for a role of this protein family into the processes of synapse genesis or plasticity. Finally, SCG10 mutant mice generated by gene targeting and expressing a soluble form of the protein have been characterized during early postnatal development and in the adulthood. Due to the deletion of its membrane binding domain, SCG10 specific subcellular targeting to growth cones is compromised and results in impairments of motor and coordination development. Further histological analysis in the sciatic nerve reveal that these symptoms are associated with neurodegenerative signs. RESUME Une navigation correcte des prolongements cellulaires neuronaux leur permettant de former des connections appropriées repose sur de continuels réarrangements des constituants de leur cytosquelette. La régulation des microtubules joue notamment un rôle important dans les changements morphologiques qui accompagnent la croissance axonale et les réorientations du cône de croissance. SCG10 (superior cervical ganglion clone 10) est une protéine étroitement associée à la croissance neuronale, hautement régulée durant le développement et abondante au niveau du cône de croissance. SCG10 présente une activité déstabilisatrice sur les microtubules qui pourrait permettre une régulation des paramètres dynamiques propres aux microtubules et ainsi expliquer leur comportement durant la navigation du cône de croissance. Il est ici proposé qu'un contrôle précis des effets opposés de SCG10 et d'une autre protéine stabilisante associée aux microtubules (MAP1 B) permette un réglage fin des réarrangements du cytosquelette et puisse ainsi produire l'instabilité dynamique nécessaire à la croissance anale. Par ailleurs, le blocage de la fonction de SCG10 par un anticorps spécifique, conduisant à des pauses du cônes de croissance similaires à celles provoquées par la molécule de guidage EphB, ainsi que la modulation de l'activité de SCG10 par la Rho GTPase Rnd1 suggèrent une potentielle implication de SCG10 dans les voies de transduction des signaux provenant de molécules de guidage extracellulaires. L'identification d'une interaction de la protéine synaptique Bassoon avec la protéine NPC2 apparentée à SCG10, au moyen de la microscopie à force atomique et dans des cultures de cellules neuronales et COS-7, ouvre des perspectives concernant ces protéines dans la formation et la plasticité synaptiques. Finalement, des souris mutantes pour SCG10 produites par ciblage de gène et exprimant une forme soluble de la protéine ont été caractérisées durant la phase précoce du développement et à l'âge adulte. La délétion du domaine permettant l'ancrage de SCG10 aux membranes compromet sa sub-localisation au niveau du cône de croissance et résulte en l'apparition de troubles moteurs et de la coordination. Des analyses histologiques complémentaires au niveau du nerf sciatique montrent que ces symptômes sont associés avec des signes neurodégénératifs.

The peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) β/δ agonist GW501516 inhibits IL-6-induced signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) activation and insulin resistance in human liver cells.

AIM/HYPOTHESIS: IL-6 induces insulin resistance by activating signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) and upregulating the transcription of its target gene SOCS3. Here we examined whether the peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)β/δ agonist GW501516 prevented activation of the IL-6-STAT3-suppressor of cytokine signalling 3 (SOCS3) pathway and insulin resistance in human hepatic HepG2 cells. METHODS: Studies were conducted with human HepG2 cells and livers from mice null for Pparβ/δ (also known as Ppard) and wild-type mice. RESULTS: GW501516 prevented IL-6-dependent reduction in insulin-stimulated v-akt murine thymoma viral oncogene homologue 1 (AKT) phosphorylation and in IRS-1 and IRS-2 protein levels. In addition, treatment with this drug abolished IL-6-induced STAT3 phosphorylation of Tyr⁷⁰⁵ and Ser⁷²⁷ and prevented the increase in SOCS3 caused by this cytokine. Moreover, GW501516 prevented IL-6-dependent induction of extracellular-related kinase 1/2 (ERK1/2), a serine-threonine protein kinase involved in serine STAT3 phosphorylation; the livers of Pparβ/δ-null mice showed increased Tyr⁷⁰⁵- and Ser⁷²⁷-STAT3 as well as phospho-ERK1/2 levels. Furthermore, drug treatment prevented the IL-6-dependent reduction in phosphorylated AMP-activated protein kinase (AMPK), a kinase reported to inhibit STAT3 phosphorylation on Tyr⁷⁰⁵. In agreement with the recovery in phospho-AMPK levels observed following GW501516 treatment, this drug increased the AMP/ATP ratio and decreased the ATP/ADP ratio. CONCLUSIONS/INTERPRETATION: Overall, our findings show that the PPARβ/δ activator GW501516 prevents IL-6-induced STAT3 activation by inhibiting ERK1/2 phosphorylation and preventing the reduction in phospho-AMPK levels. These effects of GW501516 may contribute to the prevention of cytokine-induced insulin resistance in hepatic cells.

Etude in vitro de l'activité électrique du tissu nerveux obtenu par culture de biopsies cérébrales humaines adultes

Récemment encore, la neuro-genèse chez le primate adulte était supposée limitée aux régions précises que sont le bulbe olfactif, la zone sous-granulaire de l'hippocampe et la région sous- ventriculaire. Depuis lors, des cellules neurales progénitrices distribuées dans l'ensemble du cortex du primate adulte furent mises en évidence. Cultivées in vitro, ces cellules forment des écosystèmes cellulaires nerveux constitués de progéniteurs neuronaux, d'astrocytes et d'oligo- dendrocytes. Transplantés sur un modèle de primate parkinsonien, certains progéniteurs complètent leur différentiation en neurones matures et développent des propriétés neuro- trophiques et neuro-protectrices. Injectées aux environs d'une lésion cérébrale, ces cellules offrent un bénéfice fonctionnel et comportemental significatif. Le présent projet mesure l'activité électro-physiologique du tissu nerveux obtenu par culture de biopsies corticales humaines adultes, de sorte à déterminer son aptitude à intégrer l'information. Des biopsies corticales humaines adultes furent cultivées in vitro avec succès sur un support Micro-Electrode-Array. Cette technologie permet l'acquisition d'enregistrements électro- physiologiques à l'échelle des circuits, au sein d'un tissu maintenu en culture. En parallèle, une mesure de l'activité à l'échelle cellulaire fut obtenue par l'application du Patch Clamp à des cellules cultivées sur un support de verre. Malgré une culture prolongée et l'induction d'une différentiation neuronale, aucune activité électro-physiologique significative ne put être démontrée. Une analyse phénotypique à un stade intermédiaire de culture montra l'expression prometteuse du marqueur neuronal précoce β-Tubulin-III. Cependant, après l'induction d'une différenciation neuronale, la surprenante co-expression de marqueurs astroglial (GFAP) et neuronal (MAP2) fut constatée. Le silence électro-physiologique issu des enregistrements sur MEA peut être l'oeuvre d'un isolement des cellules électriquement actives, et d'un défaut d'organisation en réseau. Une interposition de tissu glial entre neurones et électrodes peut également absorber le signal. Par ailleurs, les cellules enregistrées par Patch Clamp furent déterminées selon le seul critère morphologique ; leur nature exacte demeure inconnue. Les analyses phénotypiques laissent supposer l'entrée dans une voie de maturation neuronale par l'expression du marqueur β- Tubulin-III. Toutefois le phénotype exprimé au terme du processus de culture reste incertain. Des facteurs de maturation ou environnementaux semblent faire défaut à la complétion d'une différentiation neuronale. La culture de neurones bien différenciés et électriquement actifs appelle de nouvelles études in vivo, ainsi qu'une analyse fine des voies intracellulaires de maturation.

Secretory TAT-peptide-mediated protein transduction of LIF receptor α-chain distal cytoplasmic motifs into human myeloid HL-60 cells

The distal cytoplasmic motifs of leukemia inhibitory factor receptor α-chain (LIFRα-CT3) can independently induce intracellular myeloid differentiation in acute myeloid leukemia (AML) cells by gene transfection; however, there are significant limitations in the potential clinical use of these motifs due to liposome-derived genetic modifications. To produce a potentially therapeutic LIFRα-CT3 with cell-permeable activity, we constructed a eukaryotic expression pcDNA3.0-TAT-CT3-cMyc plasmid with a signal peptide (ss) inserted into the N-terminal that codes for an ss-TAT-CT3-cMyc fusion protein. The stable transfection of Chinese hamster ovary (CHO) cells via this vector and subsequent selection by Geneticin resulted in cell lines that express and secrete TAT-CT3-cMyc. The spent medium of pcDNA3.0-TAT-CT3-cMyc-transfected CHO cells could be purified using a cMyc-epitope-tag agarose affinity chromatography column and could be detected via SDS-PAGE, with antibodies against cMyc-tag. The direct administration of TAT-CT3-cMyc to HL-60 cell culture media caused the enrichment of CT3-cMyc in the cytoplasm and nucleus within 30 min and led to a significant reduction of viable cells (P < 0.05) 8 h after exposure. The advantages of using this mammalian expression system include the ease of generating TAT fusion proteins that are adequately transcripted and the potential for a sustained production of such proteins in vitro for future AML therapy.