An archaebacterial homologue of the essential eubacterial cell division protein FtsZ.

Life falls into three fundamental domains--Archaea, Bacteria, and Eucarya (formerly archaebacteria, eubacteria, and eukaryotes,. respectively). Though Archaea lack nuclei and share many morphological features with Bacteria, molecular analyses, principally of the transcription and translation machineries, have suggested that Archaea are more related to Eucarya than to Bacteria. Currently, little is known about the archaeal cell division apparatus. In Bacteria, a crucial component of the cell division machinery is FtsZ, a GTPase that localizes to a ring at the site of septation. Interestingly, FtsZ is distantly related in sequence to eukaryotic tubulins, which also interact with GTP and are components of the eukaryotic cell cytoskeleton. By screening for the ability to bind radiolabeled nucleotides, we have identified a protein of the hyperthermophilic archaeon Pyrococcus woesei that interacts tightly and specifically with GTP. Furthermore, through screening an expression library of P. woesei genomic DNA, we have cloned the gene encoding this protein. Sequence comparisons reveal that the P. woesei GTP-binding protein is strikingly related in sequence to eubacterial FtsZ and is marginally more similar to eukaryotic tubulins than are bacterial FtsZ proteins. Phylogenetic analyses reinforce the notion that there is an evolutionary linkage between FtsZ and tubulins. These findings suggest that the archaeal cell division apparatus may be fundamentally similar to that of Bacteria and lead us to consider the evolutionary relationships between Archaea, Bacteria, and Eucarya.

Amyloid beta-peptide disrupts carbachol-induced muscarinic cholinergic signal transduction in cortical neurons.

Cholinergic pathways serve important functions in learning and memory processes, and deficits in cholinergic transmission occur in Alzheimer disease (AD). A subset of muscarinic cholinergic receptors are linked to G-proteins that activate phospholipase C, resulting in the liberation of inositol trisphosphate and Ca2+ release from intracellular stores. We now report that amyloid beta-peptide (Abeta), which forms plaques in the brain in AD, impairs muscarinic receptor activation of G proteins in cultured rat cortical neurons. Exposure of rodent fetal cortical neurons to Abeta25-35 and Abeta1-40 resulted in a concentration and time-dependent attenuation of carbachol-induced GTPase activity without affecting muscarinic receptor ligand binding parameters. Downstream events in the signal transduction cascade were similarly attenuated by Abeta. Carbachol-induced accumulation of inositol phosphates (IP, IP2, IP3, and IP4) was decreased and calcium imaging studies revealed that carbachol-induced release of calcium was severely impaired in neurons pretreated with Abeta. Muscarinic cholinergic signal transduction was disrupted with subtoxic levels of exposure to AP. The effects of Abeta on carbachol-induced GTPase activity and calcium release were attenuated by antioxidants, implicating free radicals in the mechanism whereby Abeta induced uncoupling of muscarinic receptors. These data demonstrate that Abeta disrupts muscarinic receptor coupling to G proteins that mediate induction of phosphoinositide accumulation and calcium release, findings that implicate Abeta in the impairment of cholinergic transmission that occurs in AD.

Inhibition of G-protein betagamma-subunit functions by phosducin-like protein.

Phosducin is a cytosolic protein predominantly expressed in the retina and the pineal gland that can interact with the betagamma subunits of guanine nucleotide binding proteins (G proteins) and thereby may regulate transmembrane signaling. A cDNA encoding a phosducin-like protein (PhLP) has recently been isolated from rat brain [Miles, M. F., Barhite, S., Sganga, M. & Elliott, M. (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90, 10831-10835. Here we report the expression of PhLP in Escherichia coli and its purification. Recombinant purified PUP inhibited multiple effects of G-protein betagamma subunits. First, it inhibited the betagamma-subunit-dependent ADP-ribosylation of purified alpha(o) by pertussis toxin. Second, it inhibited the GTPase activity of purified G(o). The IC50 value of PhLP in the latter assay was 89 nM, whereas phosducin caused half-maximal inhibition at 17 nM. And finally, PhLP antagonized the enhancement of rhodopsin phosphorylation by purified betagamma subunits. The N terminus of PhLP shows no similarity to the much longer N terminus of phosducin, the region shown to be critical for phosducin-betagamma-subunit interactions. Therefore, PhLP appears to bind to G-protein betagamma subunits by an as yet unknown mode of interaction and may represent an endogenous regulator of G-protein function.

Peptides containing a consensus Ras binding sequence from Raf-1 and theGTPase activating protein NF1 inhibit Ras function.

A key event in Ras-mediated signal transduction and transformation involves Ras interaction with its downstream effector targets. Although substantial evidence has established that the Raf-1 serine/threonine kinase is a critical effector of Ras function, there is increasing evidence that Ras function is mediated through interaction with multiple effectors to trigger Raf-independent signaling pathways. In addition to the two Ras GTPase activating proteins (GAPs; p120- and NF1-GAP), other candidate effectors include activators of the Ras-related Ral proteins (RalGDS and RGL) and phosphatidylinositol 3-kinase. Interaction between Ras and its effectors requires an intact Ras effector domain and involves preferential recognition of active Ras-GTP. Surprisingly, these functionally diverse effectors lack significant sequence homology and no consensus Ras binding sequence has been described. We have now identified a consensus Ras binding sequence shared among a subset of Ras effectors. We have also shown that peptides containing this sequence from Raf-1 (RKTFLKLA) and NF1-GAP (RRFFLDIA) block NF1-GAP stimulation of Ras GTPase activity and Ras-mediated activation of mitogen-activated protein kinases. In summary, the identification of a consensus Ras-GTP binding sequence establishes a structural basis for the ability of diverse effector proteins to interact with Ras-GTP. Furthermore, our demonstration that peptides that contain Ras-GTP binding sequences can block Ras function provides a step toward the development of anti-Ras agents.

Phosphotyrosine-independent binding of a 62-kDa protein to the src homology 2 (SH2) domain of p56lck and its regulation by phosphorylation of Ser-59 in the lck unique N-terminal region.

A previously undescribed 62-kDa protein (p62) that does not contain phosphotyrosine but, nevertheless, binds specifically to the isolated src homology 2 (SH2) domain of p56lck has been identified. The additional presence of the unique N-terminal region of p56lck prevents p62 binding to the SH2 domain. However, phosphorylation at Ser-59 (or alternatively, its mutation to Glu) reverses the inhibition and allows interaction of the p56lck SH2 domain with p62. Moreover, p62 is associated with a serine/threonine kinase activity and also binds to ras GTPase-activating protein, a negative regulator of the ras signaling pathway. Thus, phosphotyrosine-independent binding of p62 to the p56lck SH2 domain appears to provide an alternative pathway for p56lck signaling that is regulated by Ser-59 phosphorylation.

Evidence for phosphatidylinositol 3-kinase as a regulator of endocytosis via activation of Rab5.

Phosphatidylinositol (PI) 3-kinases have been implicated in several aspects of intracellular membrane trafficking, although a detailed mechanism is yet to be established. In this study we demonstrated that wortmannin, a specific inhibitor of PI 3-kinases, inhibited constitutive endocytosis of horseradish peroxidase and transferrin in BHK-21 and TRVb-1 cells. The IC50 was approximately 40 ng/ml (93 nM). In addition, wortmannin blocked the stimulation of horseradish peroxidase uptake by the small GTPase Rab5 but not the stimulation by the GTPase-defective, constitutively activated Rab5 Gln79-->Leu mutant (Rab5:Q79L), providing further evidence that PI 3-kinase activity is essential for the early endocytic process. To further investigate the mechanism, we examined the effect of wortmannin on early endosome fusion in vitro. Wortmannin decreased endosome fusion by 80% with an IC50 value similar to that in intact cells. Addition of Rab5:Q79L but not wild-type Rab5 reversed the inhibitory effect of wortmannin. Furthermore, addition of a constitutively activated PI 3-kinase but not its inactive counterpart stimulated early endosome fusion in vitro. These results strongly indicate that PI 3-kinase plays an important role in regulation of early endosome fusion, probably via activation of Rab5.

Abr and Bcr are multifunctional regulators of the Rho GTP-binding protein family.

Philadelphia chromosome-positive leukemias result from the fusion of the BCR and ABL genes, which generates a functional chimeric molecule. The Abr protein is very similar to Bcr but lacks a structural domain which may influence its biological regulatory capabilities. Both Abr and Bcr have a GTPase-activating protein (GAP) domain similar to those found in other proteins that stimulate GTP hydrolysis by members of the Rho family of GTP-binding proteins, as well as a region of homology with the guanine nucleotide dissociation-stimulating domain of the DBL oncogene product. We purified as recombinant fusion proteins the GAP- and Dbl-homology domains of both Abr and Bcr. The Dbl-homology domains of Bcr and Abr were active in stimulating GTP binding to CDC42Hs, RhoA, Rac1, and Rac2 (rank order, CDC42Hs > RhoA > Rac1 = Rac2) but were inactive toward Rap1A and Ha-Ras. Both Bcr and Abr acted as GAPs for Rac1, Rac2, and CDC42Hs but were inactive toward RhoA, Rap1A, and Ha-Ras. Each individual domain bound in a noncompetitive manner to GTP-binding protein substrates. These data suggest the multifunctional Bcr and Abr proteins might interact simultaneously and/or sequentially with members of the Rho family to regulate and coordinate cellular signaling.

Grb-IR: a SH2-domain-containing protein that binds to the insulin receptor and inhibits its function.

To identify potential signaling molecules involved in mediating insulin-induced biological responses, a yeast two-hybrid screen was performed with the cytoplasmic domain of the human insulin receptor (IR) as bait to trap high-affinity interacting proteins encoded by human liver or HeLa cDNA libraries. A SH2-domain-containing protein was identified that binds with high affinity in vitro to the autophosphorylated IR. The mRNA for this protein was found by Northern blot analyses to be highest in skeletal muscle and was also detected in fat by PCR. To study the role of this protein in insulin signaling, a full-length cDNA encoding this protein (called Grb-IR) was isolated and stably expressed in Chinese hamster ovary cells overexpressing the human IR. Insulin treatment of these cells resulted in the in situ formation of a complex of the IR and the 60-kDa Grb-IR. Although almost 75% of the Grb-IR protein was bound to the IR, it was only weakly tyrosine-phosphorylated. The formation of this complex appeared to inhibit the insulin-induced increase in tyrosine phosphorylation of two endogenous substrates, a 60-kDa GTPase-activating-protein-associated protein and, to a lesser extent, IR substrate 1. The subsequent association of this latter protein with phosphatidylinositol 3-kinase also appeared to be inhibited. These findings raise the possibility that Grb-IR is a SH2-domain-containing protein that directly complexes with the IR and serves to inhibit signaling or redirect the IR signaling pathway.

A family of Ran binding proteins that includes nucleoporins.

Ran, a small nuclear GTP binding protein, is essential for the translocation of nuclear proteins through the nuclear pore complex. We show that several proteins, including the Saccharomyces cerevisiae Nup2p and Caenorhabditis elegans F59A2.1 nucleoporins, contain domains similar to the previously characterized murine Ran binding protein (RBP, termed RBP1). To test the significance of this similarity, we have used the corresponding domains of Nup2p and a putative S. cerevisiae RBP in Ran binding assays and the yeast two-hybrid system. Both proteins bind S. cerevisiae Ran, but only the putative S. cerevisiae RBP binds human Ran. Two-hybrid analysis revealed Ran-Ran interactions and that yeast and human Rans can interact. These data identify Nup2p as a target for Ran in the nuclear pore complex, suggesting a direct role for it in nuclear-cytoplasmic transport. We discuss the possibility that proteins harboring Ran binding domains link the Ran GTPase cycle to specific functions in the nucleus.

Stimulation of human monocytes with macrophage colony-stimulating factor induces a Grb2-mediated association of the focal adhesion kinase pp125FAK and dynamin.

Macrophage colony-stimulating factor (M-CSF) is required for the growth and differentiation of mononuclear phagocytes. In the present studies using human monocytes, we show that M-CSF induces interaction of the Grb2 adaptor protein with the focal adhesion kinase pp125FAK. The results demonstrate that tyrosine-phosphorylated pp125FAK directly interacts with the SH2 domain of Grb2. The findings indicate that a pYENV site at Tyr-925 in pp125FAK is responsible for this interaction. We also demonstrate that the Grb2-FAK complex associates with the GTPase dynamin. Dynamin interacts with the SH3 domains of Grb2 and exhibits M-CSF-dependent tyrosine phosphorylation in association with pp125FAK. These findings suggest that M-CSF-induced signaling involves independent Grb2-mediated pathways, one leading to Ras activation and another involving pp125FAK and a GTPase implicated in receptor internalization.

The retinoblastoma protein binds to RIZ, a zinc-finger protein that shares an epitope with the adenovirus E1A protein.

The retinoblastoma protein (Rb) is a target of viral oncoproteins. To explore the hypothesis that viral proteins may be structural mimics of cellular proteins, we have searched cDNA libraries for Rb-binding proteins. We report here the cloning of a cDNA for the protein RIZ from rat and human cells. RIZ is a 250-kDa nuclear protein containing eight zinc-finger motifs. It contains an Rb-binding motif that shares an antigenic epitope with the C terminus of E1A. A domain is conserved between RIZ and the PRDI-BF1/Blimp-1 differentiation factor. Other motifs of RIZ include putative GTPase and SH3 (src homology domain 3) domains. RIZ is preferentially expressed in both adult and embryonic rat neuroendocrine tissues. It is also expressed in human retinoblastoma cells and at low levels in all other human cell lines examined. While the function of RIZ is not yet clear, its structure and pattern of expression suggest a role for RIZ in transcriptional regulation during neuronal differentiation and pathogenesis of retinoblastoma.

L'implication de la Cycline B dans le processus de cytocinèse

Un dérèglement du cycle cellulaire peut causer le cancer. Lors de la cytocinèse un anneau contractile d’actine et de myosine se forme, se contracte, et donne un anneau du midbody qui mène à l’abscision. Le processus de cytocinèse est sous le contrôle de protéines telles que la GTPase Rho qui active la cytocinèse et les cyclines-Cdks qui l'inhibent. La Drosophile possède 3 cyclines mitotiques CycA/ CycB/ CycB3 qui sont successivement dégradées en fin de mitose et permettent l'initiation de la cytocinèse. La dernière étape d’abscission est un phénomène qui reste encore peu connu. Les protéines Vps4 et CHMP4C liées à ANCHR vont, sous la dépendance de la kinase Aurora B, promouvoir l’abscision mais, suite à quelques études récentes, il semble y avoir une implication de la cycline B. Ici, le but était de tester l’implication de cette cycline dans les processus de cytocinèse et d’abscision, elle a été menée par microscopie à haute résolution en temps réel avec des cellules S2 de l’organisme Drosophila melanogaster par le suivi de protéines recombinantes fluorescentes. L’étude a été divisée en deux axes : gain et perte de fonction par l’intermédiaire respectivement de la protéine Cycline B recombinante stable, non dégradable (CycBstable-GFP) et l’inhibition par l’utilisation d’ARN double brin (ARNdb) sur l’endogène. La CycBstable-GFP a perturbé la cytocinèse en induisant plusieurs anneaux contractiles et midbodies. En revanche la réduction de l’expression de CycB n'a pas eu d’effet observable, et elle ne semble pas avoir d’action sur l’abscission malgré le recrutement de CycB-GFP au midbody tardif. En revanche la protéine Cdk1 semble avoir un rôle dans l'abscision puisque sa réduction d’expression a induit un délai. Elle a donc une implication potentielle sur la cytocinèse.

Bases moléculaires et cellulaires d’un trouble neurodéveloppemental causé par l’haploinsuffisance de SYNGAP1

La déficience intellectuelle est la cause d’handicap la plus fréquente chez l’enfant. De nombreuses évidences convergent vers l’idée selon laquelle des altérations dans les gènes synaptiques puissent expliquer une fraction significative des affections neurodéveloppementales telles que la déficience intellectuelle ou encore l’autisme. Jusqu’à récemment, la majorité des mutations associées à la déficience intellectuelle a été liée au chromosome X ou à la transmission autosomique récessive. D’un autre côté, plusieurs études récentes suggèrent que des mutations de novo dans des gènes à transmission autosomique dominante, requis dans les processus de la plasticité synaptique peuvent être à la source d’une importante fraction des cas de déficience intellectuelle non syndromique. Par des techniques permettant la capture de l’exome et le séquençage de l’ADN génomique, notre laboratoire a précédemment reporté les premières mutations pathogéniques dans le gène à transmission autosomique dominante SYNGAP1. Ces dernières ont été associées à des troubles comportementaux tels que la déficience intellectuelle, l’inattention, des problèmes d’humeur, d’impulsivité et d’agressions physiques. D’autres patients sont diagnostiqués avec des troubles autistiques et/ou des formes particulières d’épilepsie généralisée. Chez la souris, le knock-out constitutif de Syngap1 (souris Syngap1+/-) résulte en des déficits comme l’hyperactivité locomotrice, une réduction du comportement associée à l’anxiété, une augmentation du réflexe de sursaut, une propension à l’isolation, des problèmes dans le conditionnement à la peur, des troubles dans les mémoires de travail, de référence et social. Ainsi, la souris Syngap1+/- représente un modèle approprié pour l’étude des effets délétères causés par l’haploinsuffisance de SYNGAP1 sur le développement de circuits neuronaux. D’autre part, il est de première importance de statuer si les mutations humaines aboutissent à l’haploinsuffisance de la protéine. SYNGAP1 encode pour une protéine à activité GTPase pour Ras. Son haploinsuffisance entraîne l’augmentation des niveaux d’activité de Ras, de phosphorylation de ERK, cause une morphogenèse anormale des épines dendritiques et un excès dans la concentration des récepteurs AMPA à la membrane postsynaptique des neurones excitateurs. Plusieurs études suggèrent que l’augmentation précoce de l’insertion des récepteurs AMPA au sein des synapses glutamatergiques contribue à certains phénotypes observés chez la souris Syngap1+/-. En revanche, les conséquences de l’haploinsuffisance de SYNGAP1 sur les circuits neuronaux GABAergiques restent inconnues. Les enjeux de mon projet de PhD sont: 1) d’identifier l’impact de mutations humaines dans la fonction de SYNGAP1; 2) de déterminer si SYNGAP1 contribue au développement et à la fonction des circuits GABAergiques; 3) de révéler comment l’haploinsuffisance de Syngap1 restreinte aux circuits GABAergiques affecte le comportement et la cognition. Nous avons publié les premières mutations humaines de type faux-sens dans le gène SYNGAP1 (c.1084T>C [p.W362R]; c.1685C>T [p.P562L]) ainsi que deux nouvelles mutations tronquantes (c.2212_2213del [p.S738X]; c.283dupC [p.H95PfsX5]). Ces dernières sont toutes de novo à l’exception de c.283dupC, héritée d’un père mosaïque pour la même mutation. Dans cette étude, nous avons confirmé que les patients pourvus de mutations dans SYNGAP1 présentent, entre autre, des phénotypes associés à des troubles comportementaux relatifs à la déficience intellectuelle. En culture organotypique, la transfection biolistique de l’ADNc de Syngap1 wild-type dans des cellules pyramidales corticales réduit significativement les niveaux de pERK, en fonction de l’activité neuronale. Au contraire les constructions plasmidiques exprimant les mutations W362R, P562L, ou celle précédemment répertoriée R579X, n’engendre aucun effet significatif sur les niveaux de pERK. Ces résultats suggèrent que ces mutations faux-sens et tronquante résultent en la perte de la fonction de SYNGAP1 ayant fort probablement pour conséquences d’affecter la régulation du développement cérébral. Plusieurs études publiées suggèrent que les déficits cognitifs associés à l’haploinsuffisance de SYNGAP1 peuvent émerger d’altérations dans le développement des neurones excitateurs glutamatergiques. Toutefois, si, et auquel cas, de quelle manière ces mutations affectent le développement des interneurones GABAergiques résultant en un déséquilibre entre l’excitation et l’inhibition et aux déficits cognitifs restent sujet de controverses. Par conséquent, nous avons examiné la contribution de Syngap1 dans le développement des circuits GABAergiques. A cette fin, nous avons généré une souris mutante knockout conditionnelle dans laquelle un allèle de Syngap1 est spécifiquement excisé dans les interneurones GABAergiques issus de l’éminence ganglionnaire médiale (souris Tg(Nkx2.1-Cre);Syngap1flox/+). En culture organotypique, nous avons démontré que la réduction de Syngap1 restreinte aux interneurones inhibiteurs résulte en des altérations au niveau de leur arborisation axonale et dans leur densité synaptique. De plus, réalisés sur des coupes de cerveau de souris Tg(Nkx2.1-Cre);Syngap1flox/+, les enregistrements des courants inhibiteurs postsynaptiques miniatures (mIPSC) ou encore de ceux évoqués au moyen de l’optogénétique (oIPSC) dévoilent une réduction significative de la neurotransmission inhibitrice corticale. Enfin, nous avons comparé les performances de souris jeunes adultes Syngap1+/-, Tg(Nkx2.1-Cre);Syngap1flox/+ à celles de leurs congénères contrôles dans une batterie de tests comportementaux. À l’inverse des souris Syngap1+/-, les souris Tg(Nkx2.1-Cre);Syngap1flox/+ ne présentent pas d’hyperactivité locomotrice, ni de comportement associé à l’anxiété. Cependant, elles démontrent des déficits similaires dans la mémoire de travail et de reconnaissance sociale, suggérant que l’haploinsuffisance de Syngap1 restreinte aux interneurones GABAergiques dérivés de l’éminence ganglionnaire médiale récapitule en partie certains des phénotypes cognitifs observés chez la souris Syngap1+/-. Mes travaux de PhD établissent pour la première fois que les mutations humaines dans le gène SYNGAP1 associés à la déficience intellectuelle causent la perte de fonction de la protéine. Mes études dévoilent, également pour la première fois, l’influence significative de ce gène dans la régulation du développement et de la fonction des interneurones. D’admettre l’atteinte des cellules GABAergiques illustre plus réalistement la complexité de la déficience intellectuelle non syndromique causée par l’haploinsuffisance de SYNGAP1. Ainsi, seule une compréhension raffinée de cette condition neurodéveloppementale pourra mener à une approche thérapeutique adéquate.

Modulation allostérique du récepteur FP dans le cancer colorectal

Les prostaglandines modulent d’importants rôles physiologiques. Elles sont aussi impliquées dans le développement d’une variété de conditions pathologiques telles l’inflammation, la douleur et le cancer. La prostaglandine PGF2α et son récepteur (récepteur FP) se trouvent impliqué dans la modulation de nombreuses pathologies tels lors de l’accouchement préterme et le cancer colorectal. Récemment, nous avons fait partie d’un groupe de recherche ayant développé des modulateurs allostériques du récepteur FP. Dans une première étude, l’action du PGF2α sur le déclenchement des contractions myométriales a été évaluée, car peu d’information est connue sur la signalisation de cette prostaglandine lors de l’accouchement. Ainsi, nous avons utilisé un peptidomimétique de la deuxième boucle extracellulaire, dénommée PDC113.824. Nos résultats ont démontré que le PDC113.824 permettait de retarder la mise bas chez des souris gestantes, mais agissait de manière différente sur les multiples voies de signalisation de la PGF2α. Ainsi, le PDC113.824 inhibait la voie RhoA-ROCK, dépendante de l’activation de la protéine Gα12 par le. Les protéines RhoA-ROCK sont des acteurs clés dans le remodelage du cytosquelette d’actine et des contractions myométriales lors de l’accouchement. De plus, le PDC113.824 en présence de PGF2α agit comme un modulateur positif sur la voie dépendante de l’activation de la protéine Gαq. Le PDC113.824 serait donc un modulateur allostérique non compétitif possédant des actions à la fois de modulateurs positifs et négatifs sur la signalisation du récepteur FP Dans une seconde étude, des analogues du PDC113.824 ont été conçus et analysés dans un second modèle pathologique, le cancer colorectal. Ce cancer possède de hauts niveaux de récepteur FP. Nous avons donc étudié le rôle du récepteur FP dans le développement et la progression du cancer colorectal et l’effet de modulateurs allostériques. Il est généralement accepté que dans le cancer colorectal, la prostaglandine PGE2 permet la croissance et l’invasion tumorale, ainsi que l’angiogenèse. Toutefois, peu d’informations sont connues sur le rôle du PGF2α dans le cancer colorectal. C’est dans ce contexte que nous avons décidé d’examiner la contribution de ce récepteur dans la progression du cancer colorectal et cherché à déterminer si la modulation des fonctions du récepteur FP a un impact sur la croissance de tumeurs colorectales. Nos recherches ont révélé que l’activation du récepteur FP permet la migration et la prolifération de plusieurs lignées cellulaires humaines et murines d’adénocarcinomes colorectaux. Dans ce contexte, nos expériences ont démontré que la migration des cellules cancéreuses était dépendante de l’activation de la voie Rho. Nos résultats démontrent qu’en effet, l’activation de RhoA, une petite GTPase clé de la voie Gα12, est inhibée de façon sélective par nos composés. De plus, nos molécules allostériques sont également efficaces pour inhiber la voie de signalisation de la ß-caténine, une protéine impliquée dans la genèse du cancer colorectal. In vivo, le traitement de souris avec un des ces modulateurs a permis une inhibition effective de la croissance tumorale. Dans l’ensemble, nos résultats suggèrent donc que les modulateurs allostériques des récepteurs FP pourraient constituer une nouvelle classe de médicaments utilisés pour le traitement du cancer colorectal.

Implicating the mechanisms of ADP-ribosylation factor activation in the resistance of invasive breast cancer cells to EGFR tyrosine kinase inhibitors

ADP-ribosylation factor-1 (ARF1) est une petite GTPase principalement connue pour son rôle dans la formation de vésicules au niveau de l’appareil de Golgi. Récemment, dans des cellules de cancer du sein, nous avons démontré qu’ARF1 est aussi un médiateur important de la signalisation du récepteur du facteur de croissance épidermique (EGFR) contrôlant la prolifération, la migration et l'invasion cellulaire. Cependant, le mécanisme par lequel l’EGFR active la GTPase ainsi que le rôle de cette dernière dans la régulation de la fonction du récepteur demeure inconnue. Dans cette thèse, nous avions comme objectifs de définir le mécanisme d'activation de ARF1 dans les cellules de cancer du sein hautement invasif et démontrer que l’activation de cette isoforme de ARF joue un rôle essentiel dans la résistance de ces cellules aux inhibiteurs de l'EGFR. Nos études démontrent que les protéines d’adaptatrices Grb2 et p66Shc jouent un rôle important dans l'activation de ARF1. Alors que Grb2 favorise le recrutement d’ARF1 à l'EGFR ainsi que l'activation de cette petite GTPase, p66Shc inhibe le recrutement du complexe Grb2-ARF1 au récepteur et donc contribue à limiter l’activation d’ARF1. De plus, nous démontrons que ARF1 favorise la résistance aux inhibiteurs des tyrosines kinases dans les cellules de cancer du sein hautement invasif. En effet, une diminution de l’expression de ARF1 a augmenté la sensibilité descellules aux inhibiteurs de l'EGFR. Nous montrons également que de hauts niveaux de ARF1 contribuent à la résistance des cellules à ces médicaments en améliorant la survie et les signaux prolifératifs à travers ERK1/2, Src et AKT, tout en bloquant les voies apoptotiques (p38MAPK et JNK). Enfin, nous mettons en évidence le rôle de la protéine ARF1 dans l’apoptose en réponse aux traitements des inhibiteurs de l’EGFR. Nos résultats indiquent que la dépletion d’ARF1 promeut la mort cellulaire induite par gefitinib, en augmentant l'expression de facteurs pro-apoptotiques (p66shc, Bax), en altérant le potentiel de la membrane mitochondriale et la libération du cytochrome C. Ensemble, nos résultats délimitent un nouveau mécanisme d'activation de ARF1 dans les cellules du cancer du sein hautement invasif et impliquent l’activité d’ARF1 comme un médiateur important de la résistance aux inhibiteurs EGFR.