Proteomic data from human cell cultures refine mechanisms of chaperone-mediated protein homeostasis.

In the crowded environment of human cells, folding of nascent polypeptides and refolding of stress-unfolded proteins is error prone. Accumulation of cytotoxic misfolded and aggregated species may cause cell death, tissue loss, degenerative conformational diseases, and aging. Nevertheless, young cells effectively express a network of molecular chaperones and folding enzymes, termed here "the chaperome," which can prevent formation of potentially harmful misfolded protein conformers and use the energy of adenosine triphosphate (ATP) to rehabilitate already formed toxic aggregates into native functional proteins. In an attempt to extend knowledge of chaperome mechanisms in cellular proteostasis, we performed a meta-analysis of human chaperome using high-throughput proteomic data from 11 immortalized human cell lines. Chaperome polypeptides were about 10 % of total protein mass of human cells, half of which were Hsp90s and Hsp70s. Knowledge of cellular concentrations and ratios among chaperome polypeptides provided a novel basis to understand mechanisms by which the Hsp60, Hsp70, Hsp90, and small heat shock proteins (HSPs), in collaboration with cochaperones and folding enzymes, assist de novo protein folding, import polypeptides into organelles, unfold stress-destabilized toxic conformers, and control the conformal activity of native proteins in the crowded environment of the cell. Proteomic data also provided means to distinguish between stable components of chaperone core machineries and dynamic regulatory cochaperones.

Mechanisms of HCF protein proteolytic maturation

Abstract : Post-translational modifications such as proteolytic processing, phosphorylation, and glycosylation, add extra layers of complexity to proteomes and allow a finely tuned regulation of the activity of many proteins. The evolutionarily conserved cell-cycle and transcriptional regulator HCP-] is regulated by proteolytic maturation via which a stable heterodirneric complex of two cleaved subunits is formed from a single precursor protein. The human HCF-1 precursor is cleaved at six nearly identical 26 amino acid sequence repeats, called HCF-1pro repeats, which represent uncommon protease recognition sites dedicated to human HCF-1 proteolysis. This proteolytic maturation process is conserved in vertebrate HCF-1 homologues and is essential for the functions of the human protein in cell-cycle regulation; the mechanisms that execute and control HCF-1 proteolysis, however, remain poorly understood. In this dissertation I investigate the mechanisms of proteolytic maturation of HCF-1 proteins in different species. I show that the Drosophila homolog of human HCF-1, called dHCP, is proteolytically cleaved via a different mechanism than human HCF-1. dHCP is processed by the same protease, called Taspase], which cleaves one of the key developmental regulators in flies, the Trithorax protein. Maturation of HCP proteins via Taspase] cleavage is probably not particular to dHCP as many invertebrate HCP proteins, particularly insects and flatworms, possess Taspase] recognition sites. In contrast, the vertebrate HCF-1 proteins lack Taspase] recognition sites and the HCF-1pro repeats are not Taspase1 substrates, suggesting that multiple mechanisms for HCF-1 proteolytic maturation have appeared during evolution. I also show that the proteolytic activity responsible for the cleavage of the HCP- 1pro repeats is very difficult to characterize, being resistant to most protease inhibitors and very sensitive to biochemical fractionation. Moreover, the HCF-1pro repeats represent complex protease recognition sites and I demonstrate that, in addition to be the HCF-1 cleavage sites, these repeated sequences, also recruit the OG1cNAc transferase OGT. The OGT protein and the OG1cNAc modification of HCF-1 are both important for HCF-1pro repeat proteolysis. Interestingly, a human recombinant OGT purified from insect cells is able to induce cleavage of a HCF-1pro-repeat precursor in vitro, indicating that OGT either (i) induces HCF-1 autoproteolysis,(ii) is the HCF-1pro- repeat proteolytic activity itself, or (iii) physically associates with a proteolytic activity that is conserved in insect cells. In any case, OGT plays an important role in HCF-1 proteolytic maturation and perhaps a broader role in HCF-1 biological function. Résumé : Les modifications post-traductionelles pomme le clivage protéolytique, la phosphorylation, et la glycosylation, augmentent significativement la complexité des protéomes et permettent une régulation fine de l'activité de beaucoup de protéines. La protéine HCF-1, qui est un régulateur du cycle cellulaire et de la transcription, est elle- même régulée par clivage protéolytique. La protéine HCF-1 est en effet coupée en deux sous-unités qui s'associent l'une a l'autre pour former la protéine mature. Le précurseur de la protéine HCF-1 humaine est clivé à six sites correspondant à six séquences répétées nommées les HCF-1pro repeats, chacune composée de 26 acide aminés. Les HCF-1pro- repeats ne ressemblent ai aucune séquence de clivage protéolytique connue et sont présentes seulement dans les protéines HCF-1 chez les vertébrés. Bien que la maturation protéolytique d'HCF-1 soit essentielle pour les activités de cette protéine pendant le cycle cellulaire, les mécanismes qui la contrôlent restent inconnus. Au cours de mon travail de thèse, j'ai analysé les mécanismes de clivage protéolytique des protéines HCF dans différentes espèces. J'ai montré que la protéine de Drosophile homologue d'HCF-1 humaine nommée dHCF est clivée par une protéase nommée Taspase1. Ainsi, dHCF est clivé par la même protéase que celle qui induit la maturation protéolytique d'un des principaux facteurs du développement chez la mouche, la protéine Trithorax. La maturation de dHCF via le clivage par la Taspase1 n'est pas spécifique à la mouche, mais est probablement étendu à plusieurs protéines HCF chez les invertébrés, surtout dans les familles des insectes et des plathehninthes, car ces protéines HCF présentent des sites de reconnaissance pour la Taspasel. Par contre, les protéines HCF-1 chez les vertébrés n'ont pas de sites de reconnaissance pour la Taspasel et cela suggère que différents mécanismes de maturation des protéines HCF- ls ont apparu au cours de l'évolution. J'ai montré aussi que les HCF-1pro-repeats sont clivés par une activité protéolytique très difficile a identifier, car elle est résistante à la plupart des inhibiteurs de protéases, mais elle est très sensible au fractionnement biochimique. En plus, les HCF-1pro-repeats sont un site de protéolyse complexe qui ne sert pas seulement au clivage des protéines HCF- chez les vertébrés mais aussi à recruter l'enzyme responsable de la O- GlcNAcylation nommée OGT. La protéine OGT et la O-GlcNAcylatio d'HCF-1 sont toutes les deux importantes pour le clivage protéolytique des HCF1pro-repeats. Curieusement, la protéine OGT humaine produite dans des cellules d'insectes est capable de cliver les HCF-1pro repeats in vitro et cela suggère que OGT soit (i) induit le clivage autocatalytique cl'HCF-1, soit (ii) est elle-même l'activité protéolytique qui clive HCF4, soit (iii) est associée à une activité protéolytique conservée dans les cellules d'insectes qui a été co-purifiée avec OGT. En conclusion, OGT joue un rôle important dans la maturation protéolytique d'HCF-1 et peut-être aussi un rôle plus large dans les fonctions biologiques de la protéine HCF-1.

Transcriptional control of the Notch1 tumour suppressor gene

Abstract : The Notch pathway is an important regulator of differentiation and carcinogenesis. In keratinocytes and possibly other specific epithelial cell types, it acts as tumour suppressor. Expression of endogenous Notch1 gene is markedly reduced in keratinocyte-derived squamous cell carcinoma (SCC) and cervical cancer cells, as well as in prostate cancer cell lines, and this difference is, at least in part, at the transcriptional level. Little is known on transcriptional control of the Notch1 gene with the exception that it is a p53-target. Our work focused on the mechanisms involved in the different transcription level of the Notch1 gene in normal versus cancer cells. We show that the fully active minimal Notch1 promoter is differentially controlled in normal versus cancer cells. It consists of two distinct regions, one downstream of the transcription start site, which is likely to bind the basic transcription apparatus, and one upstream region characterized by highly GC-rich sequence. This latter region binds Sp/KLF family members, specifically Spa and KLF4, which is upregulated in cancer cells. This is functionally significant as KLF4 overexpression is sufficient to downmodulate Notchl gene transcription, while KLF4 knockdown, in combination with Spa, results in Notch1 upregulation. Control of Notch1 by KLF4/Sp3 is independent of p53. Biochemically, KLF4/Sp3 seem to affect preferentially the initiation step of Notch1 gene transcription, while p53 controls both initiation and elongation steps. Thus, the Notch1 gene is a negative Sp3/KLF4-target and this mechanism contributes, in parallel with p53, to Notch1 downregulation in cancer. Résumé : La voie de signalisation induite par Notch est considérablement impliquée dans la différenciation des cellules et dans la carcinogénèse. Dans les kératinocytes ainsi que dans d'autres types cellulaires de l'épithelium, il agit comme suppresseur de tumeur. L'expression endogène de Notch1 est remarquablement réduite dans les cellules du carcinome spino-cellulaire et du cancer du col de l'utérus ou dans les lignées cellulaires du cancer de la prostate. Cette différence s'explique, du moins en partie, par le niveau de transcription. Peu de choses sont connues sur le contrôle transcriptionnel de Notch1 à l'exception du fait qu'il soit une cible de p53. Notre travail s'est concentré sur les mécanismes impliqués dans la transcription de Notch1, mécanismes qui diffèrent entre les cellules normales et les cellules cancéreuses. Nous avons trouvé la plus petite région du promoteur de Notch1 qui est suffisante pour induire un haut niveau transcriptionnel et qui est contrôlée différemment dans les cellules normales et les cellules cancéreuses. Elle est constituée de deux régions distinctes: une en aval du site de départ de la transcription, qui lie probablement le complexe de base pour la transcription, et une en amont caractérisée par une séquence riche en GC. Cette région lie les membres de la famille Sp/KLF, spécifiquement Sp3 et KLF4, qui sont surexprimés dans les cellules cancéreuses. Ceci est fonctionnellement significatif car la surexpression de KLF4 dans les kératinocytes est suffisante pour diminuer la transcription de Notch1, alors que l'inhibition de KLF4 et de Spa, résulte en une augmentation de Notch1. En outre, le contrôle de Notch1 par KLF4 et Spa est indépendant de p53. Biochimiquement, KLF4 et Spa semblent plutôt affecter l'initiation de la transcription de Notch1 alors que p53 contrôle aussi bien l'initiation que l'élongation. En conclusion, le gène Notch1 est inhibé par Spa et KLF4: ce mécanisme contribue, en parallèle à p53, à diminuer l'expression de Notch1 dans les cellules cancéreuses.

Antifungal drug resistance mechanisms in fungal pathogens from the perspective of transcriptional gene regulation.

Fungi are primitive eukaryotes and have adapted to a variety of niches during evolution. Some fungal species may interact with other life forms (plants, insects, mammals), but are considered as pathogens when they cause mild to severe diseases. Chemical control strategies have emerged with the development of several drugs with antifungal activity against pathogenic fungi. Antifungal agents have demonstrated their efficacy by improving patient health in medicine. However, fungi have counteracted antifungal agents in several cases by developing resistance mechanisms. These mechanisms rely on drug resistance genes including multidrug transporters and drug targets. Their regulation is crucial for the development of antifungal drug resistance and therefore transcriptional factors critical for their regulation are being characterized. Recent genome-wide studies have revealed complex regulatory circuits involving these genetic and transcriptional regulators. Here, we review the current understanding of the transcriptional regulation of drug resistance genes from several fungal pathogens including Candida and Aspergillus species.

ESRD caused by nephrolithiasis: prevalence, mechanisms, and prevention.

BACKGROUND: The contribution of nephrolithiasis-related end-stage renal disease (ESRD) to patients requiring renal replacement therapy has never been specifically evaluated. METHODS: Of the entire cohort of 1,391 consecutive patients who started maintenance dialysis therapy at our nephrology department between January 1989 and December 2000, a total of 45 patients (21 men) had renal stone disease as the cause of ESRD and constitute the study material. Type and cause of renal stone disease was determined in the 45 patients, as well as the change in prevalence of nephrolithiasis-related ESRD with time during this 12-year period. RESULTS: The overall proportion of nephrolithiasis-related ESRD was 3.2%. Infection (struvite) stones accounted for 42.2%; calcium stones, 26.7%; uric acid nephrolithiasis, 17.8%; and hereditary diseases (including primary hyperoxaluria type 1 and cystinuria), 13.3% of cases. Women were predominant among patients with infection and calcium stones, whereas men were predominant among patients with uric acid or hereditary stone disease. The proportion of patients with nephrolithiasis-related ESRD decreased from 4.7% in the triennial period 1989 to 1991 to 2.2% in the most recent period, 1998 to 2000 ( P = 0.07). This tendency to a decreasing prevalence mainly was caused by a rarefaction of infection and calcium stones with time, whereas frequencies of uric acid and hereditary stone disease remained essentially unchanged. CONCLUSION: Severe forms of nephrolithiasis remain an underestimated cause of potentially avoidable ESRD and need for renal replacement therapy. These findings highlight the crucial importance of accurate stone analysis and metabolic evaluation to provide early diagnosis and proper therapy for conditions that may lead to ESRD through recurrent stone formation and/or parenchymal crystal infiltration.

Mechanisms of successful amoxicillin prophylaxis of experimental endocarditis due to Streptococcus intermedius.

Prophylaxis with amoxicillin (40 mg/kg) was studied in rats with aortic valve vegetations. Bacteria on the valves were quantitated early (10 min to 6 hr) and late (three days) after intravenous challenge with tolerant Streptococcus intermedius. Amoxicillin reduced by 40% the number of bacteria per valve 10 min after intravenous challenge with 10(5) S. intermedius (P less than .05) and by 74% the incidence of endocarditis three days thereafter (P less than .0001). Bacterial multiplication started 2 hr after challenge in control rats, whereas bacteria disappeared in 6 hr in amoxicillin-treated rats. Intravenous penicillinase 30 min after challenge abolished successful amoxicillin prophylaxis, a result demonstrating the necessity of prolonged growth inhibition for protection. Growth inhibition for 18 hr (two subsequent amoxicillin doses) was necessary for protection after intravenous challenge with 10(5) S. intermedius. Thus, in the absence of bacterial killing, inhibition of valvular colonization by amoxicillin was not as important a mechanism of endocarditis prophylaxis as was prolonged inhibition of bacterial growth, which allowed adherent bacteria to be cleared from the valves.

AT-RISK ALCOHOL USE IN YOUNG ADULTS - EFFECTIVENESS AND MECHANISMS OF BRIEF MOTIVATIONAL INTERVENTION AS A PRIMARY AND SECONDARY PREVENTION MEASURE

SummaryThe alcohol use of adolescents and young adults is one of the world's most important and costliest health problems. Particularly, binge drinking (i.e. drinking an important amount of alcohol in one occasion) among young people increase the risk of detrimental consequences such as blackouts, injuries, at-risk sexual behaviors, involvement in violent acts, academic failure, and suicide attempts. In countries with mandatory conscription mechanisms, such as Switzerland, the army provides a unique opportunity to reach a large portion of this high risk population. We used this sample to evaluate the prevalence of binge drinking among young men, to test the efficacy of brief motivational interventions (BMI) as a primary and secondary preventive measure, and to examine the mechanisms underlying BMI in this age group.We showed that binge drinking among young French-speaking Swiss men is less of an exception than it is the norm. Of those using alcohol, 75.5% had a binge drinking episode at least monthly, and 69.3% of all consumption reported in a one-week diary was due to binge drinking days.We used two different inclusion modes to evaluate the success of alcohol BMI. In the first randomized controlled trial, inclusion relied on a random selection of conscripts. BMI efficacy was evaluated in a sample of conscripts who visited the army recruitment centre that is potentially generalizable to the entire population. In the second randomized controlled trial, we included subjects voluntarily participating in BMI. This venue might be more realistic for young adults; it is more akin to the MI spirit, in which it is crucial for individuals to control their own decisions.Regarding BMI efficacy as a secondary prevention measure (i.e. to help decrease alcohol use among at-risk drinkers, defined here as those having a binge drinking episode at least monthly), it was effective among randomly selected at-risk drinkers, whereas it was not effective among at-risk drinkers who voluntarily showed up. Individuals who showed interest in BMI had more severe patterns of alcohol use, which may have made change more difficult and calls for treatment that is more intensive. BMI demonstrated a 20% reduction in weekly alcohol use among randomly selected participants, indicating potential interest in BMI implementation within similar community settings.Regarding BMI efficacy as a primary prevention measure (i.e. to help maintain low levels of use among low-risk drinkers), it had significant protective effects among low-risk drinkers voluntarily showing up whereas it was not effective among low-risk drinkers randomly selected. This suggests that BMI might help young individuals keep their drinking at low levels, especially when they are interested in discussing their alcohol use. Therefore, BMI has potentially promising uses in primary prevention efforts. The content of these interventions for low-risk drinkers who do not seek BMI on their own should be further evaluated.BMI mechanisms were addressed since little is known about exactly which elements of it work, or which of the counselor and subject communication behaviors are most effective in triggering behavior changes. The causal chain hypothesis developed in the motivational interviewing (MI) theory was followed, and it was found that counselor behaviors consistent with the MI approach (MICO) were significantly more likely to be followed by participant language in favor of change (change talk, CT), while behaviors inconsistent with MI (MIIN) were significantly less likely to do so. Several CT dimensions measured during BMI (particularly Ability, Desire, and Need to change) were predictive of change in alcohol use. Our findings lend strong support for the use of MICO behaviors and the avoidance of MIIN behaviors in eliciting CT, and point out that particular attention should be paid to the utterances in several sub-dimensions of CT and to the strength of expression, since these are good indicators of potential actual behavior change in future.RésuméLa consommation d'alcool chez les adolescents et les jeunes adultes est un des problèmes de santé les plus importants et les plus coûteux dans le monde. En particulier, les consommations importantes d'alcool en une occasion (binge drinking) parmi les jeunes adultes ont été liées à des conséquences telles que pertes de connaissance, accidents et blessures, comportements sexuels à risque, violences, difficultés scolaires et tentatives de suicide. Les pays qui, comme la Suisse, connaissent un processus de recrutement obligatoire pour l'armée offrent une opportunité unique d'atteindre une large portion de cette population à hauts risques. Nous avons utilisé cet échantillon pour évaluer la prévalence du binge drinking parmi les jeunes hommes, pour tester l'efficacité de l'intervention brève motivationnelle (IBM) comme mesure de prévention primaire et secondaire, et pour examiner les mécanismes sous-tendant ce type d'interventions.La première partie de cette étude montre que le binge drinking est moins une exception que la norme parmi les jeunes hommes suisses francophones. 75.5% des personnes consommant de l'alcool avaient au moins un épisode de binge drinking par mois et 69.3% du total des boissons alcoolisées reportées comme consommation de la semaine précédant le questionnaire avaient été consommées lors d'épisodes de binge drinking.Pour évaluer l'efficacité de l'IBM dans ce cadre, nous avons utilisé deux modes d'inclusion. Dans une première étude randomisée contrôlée, nous avons inclus des personnes sélectionnées au hasard parmi toutes celles se présentant au centre de recrutement, créant ainsi un groupe potentiellement représentatif de l'ensemble du collectif. Dans la deuxième étude randomisée contrôlée, nous avons inclus des sujets se présentant volontairement pour recevoir une IBM, prendre des volontaires pouvant être plus proche de la réalité et plus proche de l'esprit motivationnel dans lequel il est crucial que l'individu contrôle ses décisions.En regardant l'IBM comme mesure de prévention secondaire (c'est-à-dire aider à diminuer la consommation d'alcool chez les consommateurs à risque, définis ici comme au moins un épisode de binge drinking par mois), l'IBM était efficace lorsque les participants étaient inclus au hasard et inefficace lorsqu'ils étaient volontaires. Les jeunes hommes volontaires pour un IBM avaient un mode de consommation particulièrement sévère qui pourrait être plus difficile à changer et nécessiter un traitement plus intensif. Parmi les personnes sélectionnées au hasard, l'IBM permettait une diminution de 20% de la consommation hebdomadaire d'alcool, montrant l'intérêt potentiel d'une implémentation de ce type de mesures dans des contextes communautaires similaires.En ce qui concerne l'IBM comme mesure de prévention primaire (c'est-à-dire aider à maintenir une consommation à bas risque chez les consommateurs à bas risque), l'IBM avaient un effet protectif significatif parmi les jeunes hommes volontaires pour une IBM, mais pas d'effet chez ceux sélectionnés au hasard. Ces résultats suggèrent que l'IBM pourrait aider de jeunes personnes à maintenir un niveau de consommation à bas risque si celles-ci s'intéressent à discuter cette consommation et aurait ainsi un potentiel intéressant comme mesure de prévention primaire. Le contenu de l'IBM pour des consommateurs à bas risque non-volontaires pour une IBM devra encore être évalué.Nous avons ensuite examiné les mécanismes de l'IBM car son fonctionnement est encore peu expliqué et les comportements de l'intervenant et du sujet les plus à même de provoquer le changement ne sont pas bien définis. En suivant l'hypothèse d'une chaine causale développée dans la littérature de l'entretien motivationnel (EM), nous avons pu montrer qu'un discours en faveur du changement chez le sujet était plus probable après des comportements de l'intervenant recommandés dans l'EM et moins probable après des comportements à éviter dans l'EM ; et que plusieurs dimensions de ce discours en faveur du changement (notamment la capacité, le désir et le besoin de changer) prédisaient un changement effectif dans la consommation d'alcool. Ces résultats encouragent donc à utiliser des comportements recommandés dans l'EM pour favoriser un discours en faveur du changement. Ils montrent aussi qu'une attention particulière doit être portée à la fréquence et à la force avec laquelle sont exprimées certaines dimensions de ce discours car ceux-ci indiquent un potentiel changement effectif de comportement.Résumé vulgariséLa consommation d'alcool chez les adolescents et les jeunes adultes est un des problèmes de santé les plus importants et les plus coûteux dans le monde. En particulier, les consommations importantes d'alcool en une occasion (binge drinking) parmi les jeunes adultes augmentent fortement les risques de conséquences telles que pertes de connaissance, accidents et blessures, comportements sexuels à risque, violences, difficultés scolaires et tentatives de suicide. Les pays qui, comme la Suisse, connaissent un processus de recrutement obligatoire pour l'armée offrent une opportunité unique d'atteindre une large portion de cette population à hauts risques. Nous avons utilisé cet échantillon pour évaluer l'importance du phénomène de binge drinking, pour tester l'efficacité de l'intervention brève motivationnelle (IBM) comme mesure de prévention de la consommation à risque d'alcool, et pour examiner comment fonctionne ce type d'interventions.La première partie de cette étude montre que le binge drinking est moins une exception que la norme parmi les jeunes hommes suisses francophones. Trois quart des personnes consommant de l'alcool avaient au moins un épisode de binge drinking par mois. Presque 70% du total des boissons alcoolisées consommées durant la semaine précédant le questionnaire avaient été consommées lors d'épisodes de binge drinking.Nous avons ensuite mené deux études pour évaluer l'efficacité de l'IBM dans ce cadre. Dans une première étude, nous avons sélectionné des personnes au hasard parmi toutes celles se présentant au centre de recrutement, créant ainsi un groupe potentiellement représentatif de l'ensemble du collectif. Dans la deuxième étude, nous avons inclus toutes les personnes se présentant volontairement pour recevoir une IBM, prendre des volontaires pouvant être plus proche de la réalité et plus proche de l'approche motivationnelle dans laquelle il est crucial que l'individu contrôle ses décisions. Dans les deux études, nous testions l'efficacité de l'IBM comme mesure de prévention primaire et secondaire (voir ci-dessous).En regardant l'IBM comme mesure de prévention secondaire (c'est-à-dire aider à diminuer la consommation d'alcool chez les consommateurs à risque, définis ici comme au moins un épisode de binge drinking par mois), l'IBM était efficace lorsque les participants étaient inclus au hasard et inefficace lorsqu'ils étaient volontaires. Les jeunes hommes volontaires pour un IBM avaient un mode de consommation particulièrement sévère qui pourrait être plus difficile à changer et nécessiter un traitement plus intensif. Parmi les personnes sélectionnées au hasard, l'IBM permettait une diminution de 20% de la consommation hebdomadaire d'alcool, montrant l'intérêt potentiel de la mise en place de ce type de mesures dans des contextes communautaires similaires.En ce qui concerne l'IBM comme mesure de prévention primaire (c'est-à-dire aider à maintenir une consommation à bas risque chez les consommateurs à bas risque), l'IBM avaient un effet protectif parmi les jeunes hommes volontaires pour une IBM, mais pas d'effet chez ceux sélectionnés au hasard. Ces résultats suggèrent que l'IBM pourrait aider de jeunes personnes à maintenir un niveau de consommation à bas risque si celles-ci s'intéressent à discuter de cette consommation. Le contenu de l'IBM pour des consommateurs à bas risque non-volontaires pour une IBM devra encore être évalué.Nous avons ensuite examiné le fonctionnement de l'IBM et cherché quels comportements de l'intervenant et du jeune homme pouvaient être les plus à même d'amener à un changement dans la consommation. Nous avons pu montrer que 1) un discours en faveur du changement chez le jeune homme était plus probable après des comportements de l'intervenant recommandés dans l'approche motivationnelle et moins probable après des comportements non-recommandés ; et 2) plusieurs dimensions de ce discours en faveur du changement (notamment la capacité, le désir et le besoin de changer) prédisaient un changement effectif dans la consommation d'alcool. Ces résultats encouragent donc à utiliser des comportements recommandés dans l'EM pour favoriser un discours en faveur du changement. Ils montrent aussi qu'une attention particulière doit être portée à certaines dimensions de ce discours car celles-ci indiquent un potentiel changement effectif de comportement.

Tumor-host interactions Part 1: Stromal signatures of breast and prostate cancer Part 2: GLG1 and the control of the secretory pathway in tumor cells

Tumor-host interaction is a key determinant during cancer progression, from primary tumor growth to metastatic dissemination. At each step, tumor cells have to adapt to and subvert different types of microenvironment, leading to major phenotypic and genotypic alterations that affect both tumor and surrounding stromal compartments. Understanding the molecular mechanisms that govern tumor-host interplay may be essential for better comprehension of tumorigenesis in an effort to improve current anti-cancer therapies. The present work is composed of two projects that address tumor-host interactions from two different perspectives, the first focusing on the characterization of tumor-associated stroma and the second on membrane trafficking in tumor cells. Part 1. To selectively address stromal gene expression changes during cancer progression, oligonucleotide-based Affymetrix microarray technology was used to analyze the transcriptomes of laser-microdissected stromal cells derived from invasive human breast and prostate carcinoma. Comparison showed that invasive breast and prostate cancer elicit distinct, tumor-specific stromal responses, with a limited panel of shared induced and/or repressed genes. Both breast and prostate tumor-specific deregulated stromal gene sets displayed statistically significant survival-predictive ability for their respective tumor type. By contrast, a stromal gene signature common to both tumor types did not display prognostic value, although expression of two individual genes within this common signature was found to be associated with patient survival. Part 2. GLG1 is known as an E-selectin ligand and an intracellular FGF receptor, depending on cell type and context. Immunohistochemical and immunofluorescence analyses showed that GLG1 is primarily localized in the Golgi of human tumor cells, a central location in the biosynthetic/secretory pathways. GLG1 has been shown to interact with and to recruit the ARF GEF BIGI to the Golgi membrane. Depletion of GLG1 or BIGI markedly reduced ARF3 membrane localization and activation, and altered the Golgi structure. Interestingly, these perturbations did not impair constitutive secretion in general, but rather seemed to impair secretion of a specific subset of proteins that includes MMP-9. Thus, GLG1 coordinates ARF3 activation by recruiting BIGI to the Golgi membrane, thereby affecting secretion of specific molecules. - Les interactions tumeur-hôte constituent un élément essentiel à la progression tumorale, de la croissance de la tumeur primaire à la dissémination des métastases. A chaque étape, les cellules tumorales doivent s'adapter à différents types de microenvironnement et les détourner à leur propre avantage, donnant lieu à des altérations phénotypiques et génotypiques majeures qui affectent aussi bien la tumeur elle-même que le compartiment stromal environnant. L'étude des mécanismes moléculaires qui régissent les interactions tumeur-hôte constitue une étape essentielle pour une meilleure compréhension du processus de tumorigenèse dans le but d'améliorer les thérapies anti cancer existantes. Le travail présenté ici est composé de deux projets qui abordent la problématique des interactions tumeur-hôte selon différentes perspectives, le premier se concentrant sur la caractérisation du stroma tumoral et le second sur le trafic intracellulaire des cellules tumorales. Partie 1. Pour examiner les changements d'expression des gènes dans le stroma en réponse à la progression du cancer, des puces à ADN Affymetrix ont été utilisées afin d'analyser les transcriptomes des cellules stromales issues de carcinomes invasifs du sein et de la prostate et collectées par microdissection au laser. L'analyse comparative a montré que les cancers invasifs du sein et de la prostate provoquent des réponses stromales spécifiques à chaque type de tumeur, et présentent peu de gènes induits ou réprimés de façon similaire. L'ensemble des gènes dérégulés dans le stroma associé au cancer du sein, ou à celui de la prostate, présente une valeur pronostique pour les patients atteints d'un cancer du sein, respectivement de la prostate. En revanche, la signature stromale commune aux deux types de cancer n'a aucune valeur prédictive, malgré le fait que l'expression de deux gènes présents dans cette liste soit liée à la survie des patients. Partie 2. GLG1 est connu comme un ligand des sélectines E ainsi que comme récepteur intracellulaire pour des facteurs de croissances FGFs selon le type de cellule dans lequel il est exprimé. Des analyses immunohistochimiques et d'immunofluorescence ont montré que dans les cellules tumorales, GLG1 est principalement localisé au niveau de l'appareil de Golgi, une place centrale dans la voie biosynthétique et sécrétoire. Nous avons montré que GLG1 interagit avec la protéine BIGI et participe à son recrutement à la membrane du Golgi. L'absence de GLG1 ou de BIGI réduit drastiquement le pool d'ARF3 associé aux membranes ainsi que la quantité d'ARF3 activés, et modifie la structure de l'appareil de Golgi. Il est particulièrement intéressant de constater que ces perturbations n'ont pas d'effet sur la sécrétion constitutive en général, mais semblent plutôt affecter la sécrétion spécifique d'un sous-groupe défini de protéines comprenant MMP-9. GLG1 coordonne donc l'activation de ARF3 en recrutant BIGI à la membrane du Golgi, agissant par ce moyen sur la sécrétion de molécules spécifiques.

Plastic modifications within inhibitory control networks induced by practicing a stop-signal task: an electrical neuroimaging study.

INTRODUCTION: Inhibitory control refers to our ability to suppress ongoing motor, affective or cognitive processes and mostly depends on a fronto-basal brain network. Inhibitory control deficits participate in the emergence of several prominent psychiatric conditions, including attention deficit/hyperactivity disorder or addiction. The rehabilitation of these pathologies might therefore benefit from training-based behavioral interventions aiming at improving inhibitory control proficiency and normalizing the underlying neurophysiological mechanisms. The development of an efficient inhibitory control training regimen first requires determining the effects of practicing inhibition tasks. METHODS: We addressed this question by contrasting behavioral performance and electrical neuroimaging analyses of event-related potentials (ERPs) recorded from humans at the beginning versus the end of 1 h of practice on a stop-signal task (SST) involving the withholding of responses when a stop signal was presented during a speeded auditory discrimination task. RESULTS: Practicing a short SST improved behavioral performance. Electrophysiologically, ERPs differed topographically at 200 msec post-stimulus onset, indicative of the engagement of distinct brain network with learning. Source estimations localized this effect within the inferior frontal gyrus, the pre-supplementary motor area and the basal ganglia. CONCLUSION: Our collective results indicate that behavioral and brain responses during an inhibitory control task are subject to fast plastic changes and provide evidence that high-order fronto-basal executive networks can be modified by practicing a SST.

Two distinct mechanisms underlie progesterone-induced proliferation in the mammary gland.

The mouse mammary gland develops postnatally under the control of female reproductive hormones. Estrogens and progesterone trigger morphogenesis by poorly understood mechanisms acting on a subset of mammary epithelial cells (MECs) that express their cognate receptors, estrogen receptor alpha (ERalpha) and progesterone receptor (PR). Here, we show that in the adult female, progesterone drives proliferation of MECs in two waves. The first, small wave, encompasses PR(+) cells and requires cyclin D1, the second, large wave, comprises mostly PR(-) cells and relies on the tumor necrosis factor (TNF) family member, receptor activator of NF-kappaB-ligand (RANKL). RANKL elicits proliferation by a paracrine mechanism. Ablation of RANKL in the mammary epithelium blocks progesterone-induced morphogenesis, and ectopic expression of RANKL in MECs completely rescues the PR(-/-) phenotype. Systemic administration of RANKL triggers proliferation in the absence of PR signaling, and injection of a RANK signaling inhibitor interferes with progesterone-induced proliferation. Thus, progesterone elicits proliferation by a cell-intrinsic and a, more important, paracrine mechanism.

The Protein quality control system manages plant defence compound synthesis

Jasmonates are ubiquitous oxylipin-derived phytohormones that are essential in the regulation of many development, growth and defence processes. Across the plant kingdom, jasmonates act as elicitors of the production of bioactive secondarymetabolites that serve in defence against attackers. Knowledge of the conserved jasmonate perception and early signalling machineries is increasing, but the downstream mechanisms that regulate defence metabolism remain largely unknown. Herewe showthat, in the legumeMedicago truncatula, jasmonate recruits the endoplasmic-reticulum-associated degradation (ERAD)quality control system tomanagethe production of triterpene saponins, widespread bioactive compounds that share a biogenic origin with sterols. An ERAD-type RING membraneanchor E3 ubiquitin ligase is co-expressed with saponin synthesis enzymes to control the activity of 3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase (HMGR), the rate-limiting enzyme in the supply of the ubiquitous terpene precursor isopentenyl diphosphate. Thus, unrestrained bioactive saponin accumulationis prevented and plant development and integrity secured. This control apparatus is equivalent to the ERAD system that regulates sterol synthesis in yeasts and mammals but that uses distinct E3 ubiquitin ligases, of the HMGR degradation 1 (HRD1) type, to direct destruction of HMGR. Hence, the general principles for the management of sterol and triterpene saponin biosynthesis are conserved across eukaryotes but can be controlled by divergent regulatory cues.

Characterization of the molecular mechanisms of insulin exocytosis and of their adaptation to physiopathological conditions

Résumé large public Le glucose est une source d'énergie essentielle pour notre organisme, indispensable pour le bon fonctionnement des cellules de notre corps. Les cellules β du pancréas sont chargées de réguler l'utilisation du glucose et de maintenir la glycémie (taux de glucose dans le sang) à un niveau constant. Lorsque la glycémie augmente, ces dernières sécrètent l'insuline, une hormone favorisant l'absorption, l'utilisation et le stockage du glucose. Une sécrétion insuffisante d'insuline provoque une élévation anormale du taux de glucose dans le sang (hyperglycémie) et peut mener au développement du diabète sucré. L'insuline est sécrétée dans le sang par un mécanisme particulier appelé exocytose. Une meilleure compréhension de ce mécanisme est nécessaire dans l'espoir de trouver des nouvelles thérapies pour traiter les 170 millions de personnes atteintes de diabète sucré à travers le monde. L'implication de diverses protéines, comme les SNAREs ou Rabs a déjà été démontrée. Cependant leurs mécanismes d'action restent, à ce jour, peu compris. De plus, l'adaptation de la machinerie d'exocytose à des conditions physiopathologiques, comme l'hyperglycémie, est encore à élucider. Le but de mon travail de thèse a été de clarifier le rôle de deux protéines, Noc2 et Tomosyn, dans l'exocytose ; puis de déterminer les effets d'une exposition prolongée à un taux élevé de glucose sur l'ensemble des protéines de la machinerie d'exocytose. Noc2 est un partenaire potentiel de deux Rabs connues pour leur implication dans les dernières étapes de l'exocytose, Rab3 et Rab27. Grâce à l'étude de différents mutants de Noc2, j'ai montré que l'interaction avec Rab27 permet à la protéine de s'associer avec les organelles de la cellule β contenant l'insuline. De plus, en diminuant sélectivement l'expression de Noc2, j'ai déterminé l'importance de cette protéine pour le bon fonctionnement du processus d'exocytose et le relâchement de l'insuline. Quant à Tomosyn, une protéine interagissant avec les protéines SNAREs, j'ai démontré son importance dans la sécrétion d'insuline en diminuant de manière sélective son expression dans les cellules β. Ensuite, grâce à une combinaison d'approches moléculaires et de microscopie, j'ai mis en évidence le rôle de Tomosyn dans les dernières étapes de l'exocytose. Enfin, puisque la sécrétion d'insuline est diminuée lors d'une hyperglycémie prolongée, j'ai analysé l'adaptation de la machinerie d'exocytose à ces conditions. Ceci m'a permis de découvrir que l'expression de quatre protéines essentielles pour le processus d'exocytose, Noc2, Rab3, Rab27 et Granuphilin, est fortement diminuée lors d'une hyperglycémie chronique. L'ensemble de ces données met en évidence l'importance de Noc2 et Tomosyn dans la sécrétion d'insuline. L'inhibition, par un taux élevé de glucose, de l'expression de Noc2 et d'autres protéines indispensables pour l'exocytose suggère que ce phénomène pourrait contribuer au développement du diabète sucré. Résumé L'exocytose d'insuline, en réponse au glucose circulant dans le sang, est la fonction principale de la cellule β. Celle-ci permet de stabiliser le taux de glucose sanguin (glycémie). Le diabète de type 2 est caractérisé par une glycémie élevée due, principalement, à un défaut de sécrétion d'insuline en réponse au glucose. La compréhension des mécanismes qui contrôlent l'exocytose d'insuline est essentielle pour clarifier les causes du diabète sucré. Plusieurs composants impliqués dans ce processus ont été identifiés. Ceux-ci incluent les SNAREs Syntaxin-1, VAMP2 et SNAP25 et les GTPases Rab3 et Rab27 qui jouent un rôle dans les dernières étapes de l'exocytose. Pendant mon travail de thèse, j'ai étudié le rôle de Noc2, un des partenaires de Rab3 et Rab27, dans l'exocytose d'insuline. Nous avons déterminé que Noc2 s'associe aux granules de sécrétion d'insuline grâce à son interaction avec Rab27. La diminution de l'expression de Noc2 dans la lignée cellulaire β INS-1E, par ARN interférence, influence négativement la sécrétion d'insuline stimulée par différents sécrétagogues et prouve que cette protéine Noc2 est essentielle pour l'exocytose d'insuline. L'interaction avec Munc13, une protéine impliquée dans l'arrimage des vésicules, suggère que Noc2 participe au recrutement des granules d'insuline à la membrane plasmique. Ensuite, j'ai analysé l'adaptation de la machinerie d'exocytose à des concentrations supraphysiologiques de glucose. Le niveau d'expression de Rab3 et Rab27 et de leurs effecteurs Granuphilin/S1p4 et Noc2 est fortement diminué par une exposition prolongée des cellules β à haut glucose. L'effet observé est en relation avec l'induction de l'expression de ICER, un facteur de transcription surexprimé dans des conditions d'hyperglycémie et également dans des modèles génétiques de diabète de type 2. La surexpression de ICER dans des cellules INS-1E diminue l'expression de Rab3, Rab27, Granuphilin/Slp4 et Noc2 et par conséquent l'exocytose d'insuline. Ainsi, l'induction de ICER, après une exposition prolongée à haut glucose, régule négativement l'expression de protéines essentielles pour l'exocytose et altère la sécrétion d'insuline. Ce mécanisme pourrait contribuer au dysfonctionnement de l'exocytose d'insuline dans le diabète de type 2. Dans la dernière partie de ma thèse, j'ai investigué le rôle de la protéine Tomosyn-1 dans la formation du complexe SNARE. Cette protéine a une forte affinité pour Syntaxin-1 et contient un domaine SNARE. Tomosyn-1 est concentrée dans les régions cellulaires enrichies en granules de sécrétion. La diminution sélective de l'expression de Tomosyn-1 induit une réduction de l'exocytose stimulée par différents sécrétagogues. Cet effet est dû à un défaut de fusion des granules avec la membrane plasmique. Ceci nous indique que Tomosyn-1 intervient dans une phase importante de la préparation des vésicules à la fusion, qui est nécessaire à l'exocytose. Abstract: Insulin exocytosis from pancreatic β-cells plays a central role in blood glucose homeostasis. Diabetes mellitus is a complex metabolic disorder characterized by secretory dysfunctions in pancreatic β-cells and release of amounts of insulin that are inappropriate to maintain blood glucose concentration within normal physiological ranges. To define the causes of β-cell failure a basic understanding of the molecular mechanisms that control insulin exocytosis is essential. Some of the molecular components involved in this process have been identified, including the SNARE proteins VAMP2, Syntaxin-1 and SNAP25 and the two GTPases, Rab3 and Rab27, that regulate the final steps of insulin secretion. I first investigated the role of Noc2, a potential Rab3 and Rab27 partner, in insulin secretion. I found that Noc2 associates with Rab27 and is recruited by this GTPase on insulin- containing granules. Silencing of the Noc2 gene by RNA interference led to a strong impairment in the capacity of the β-cell line INS-1E to respond to secretagogues, indicating that appropriate levels of the protein are essential for insulin exocytosis. I also showed that Noc2 interacts with Munc13, a protein that controls vesicle priming, suggesting a possible involvement of Noc2 in the recruitment of secretory granules at the plasma membrane. In the second part of my thesis, I investigated the adaptation of the molecular machinery of exocytosis to physiopathological conditions. I found that the expression of Rab3, Rab27 and of their effectors Granuphilin/Slp4 and Noc2 is dramatically decreased by chronic exposure of β-ce1ls to supraphysiological glucose levels. The observed glucotoxic effect is a consequence of the induction of ICER, a transcriptional repressor that is increased by prolonged hyperglycemia and in genetic models of type 2 diabetes. Overexpression of ICER reduced Granuphilin, Noc2, Rab3 and Rab27 levels and inhibited exocytosis. These results suggest that the presence of inappropriate levels of ICER diminishes the expression of a group of proteins essential for exocytosis and contributes to defective insulin release in type 2 diabetes. In the last part of my thesis, I focused my attention on the role of Tomosyn-1, a Syntaxin-1 binding protein possessing a SNARE-like motif, in the control of SNARE complex assembly. I found that Tomosyn-1 is concentrated in cellular compartments enriched in insulin-containing secretory granules. Silencing of Tomosyn-1 did not affect the number of secretory granules docked at the plasma membrane but decreased their release probability, resulting in a reduction in stimulus-induced insulin exocytosis. These findings suggest that Tomosyn-1 is involved in a post-docking event that prepares secretory granules for fusion and is necessary to sustain exocytosis in response to insulin secretagogues.

Inhibition of tumor angiogenesis by non-steroidal anti-inflammatory drugs: emerging mechanisms and therapeutic perspectives.

Chronic intake of non steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) is associated with a reduced risk of developing gastrointestinal tumors, in particular colon cancer. Increasing evidence indicates that NSAID exert tumor-suppressive activity on pre-malignant lesions (polyps) in humans and on established experimental tumors in mice. Some of the tumor-suppressive effects of NSAIDs depend on the inhibition of cyclooxygenase-2 (COX-2), a key enzyme in the synthesis of prostaglandins and thromboxane, which is highly expressed in inflammation and cancer. Recent findings indicate that NSAIDs exert their anti-tumor effects by suppressing tumor angiogenesis. The availability of COX-2-specific NSAIDs opens the possibility of using this drug class as anti-angiogenic agents in combination with chemotheapy or radiotherapy for the treatment of human cancer. Here we will briefly review recent advances in the understanding of the mechanism by which NSAIDs suppress tumor angiogenesis and discuss their potential clinical application as anti-cancer agents.

Different transcriptional control of metabolism and extracellular matrix in visceral and subcutaneous fat of obese and rimonabant treated mice.

BACKGROUND: The visceral (VAT) and subcutaneous (SCAT) adipose tissues play different roles in physiology and obesity. The molecular mechanisms underlying their expansion in obesity and following body weight reduction are poorly defined. METHODOLOGY: C57Bl/6 mice fed a high fat diet (HFD) for 6 months developed low, medium, or high body weight as compared to normal chow fed mice. Mice from each groups were then treated with the cannabinoid receptor 1 antagonist rimonabant or vehicle for 24 days to normalize their body weight. Transcriptomic data for visceral and subcutaneous adipose tissues from each group of mice were obtained and analyzed to identify: i) genes regulated by HFD irrespective of body weight, ii) genes whose expression correlated with body weight, iii) the biological processes activated in each tissue using gene set enrichment analysis (GSEA), iv) the transcriptional programs affected by rimonabant. PRINCIPAL FINDINGS: In VAT, "metabolic" genes encoding enzymes for lipid and steroid biosynthesis and glucose catabolism were down-regulated irrespective of body weight whereas "structure" genes controlling cell architecture and tissue remodeling had expression levels correlated with body weight. In SCAT, the identified "metabolic" and "structure" genes were mostly different from those identified in VAT and were regulated irrespective of body weight. GSEA indicated active adipogenesis in both tissues but a more prominent involvement of tissue stroma in VAT than in SCAT. Rimonabant treatment normalized most gene expression but further reduced oxidative phosphorylation gene expression in SCAT but not in VAT. CONCLUSION: VAT and SCAT show strikingly different gene expression programs in response to high fat diet and rimonabant treatment. Our results may lead to identification of therapeutic targets acting on specific fat depots to control obesity.

Regulatory Mechanisms involved in Th2 Cell Differentiation. A Proteomics Approach.

Th2-solujen erilaistumista ohjaavat säätelyverkostot ja niiden tutkiminen proteomiikan avulla Astma ja allergiat ovat laajalle levinneitä ja vakavia sairauksia, joista kärsivät miljoonat ihmiset ympäri maailmaa. Koe-eläimillä tehdyt tutkimukset osoittavat, että interleukiini-4 (IL-4) on tärkeä allergisen astman ja allergioiden kehittymiselle ja kroonistumiselle. Se ohjaa T-auttajasolujen (Th-solujen) kehittymistä Th2-tyypin soluiksi, joilla on merkittävä rooli näiden tautien puhkeamisessa. Th2-solut tuottavat myös itse IL-4:ä, joka edesauttaa taudin seuraavien vaiheiden kehittymistä. Erityisesti STAT6-proteiini, joka aktivoituu IL-4-stimulaation seurauksena, on tarpeen Th2- vasteen syntymiselle ja kroonistumiselle antigeenin aiheuttamassa keuhkoputkien astmaattisessa tulehduksessa. Väitöskirjatyöni tarkoituksena oli käyttää kaksidimensionaaliseen elektroforeesiin (2- DE) perustuvaa proteomiikkaa ja massaspektrometriaa uusien Th2-solujen erilaistumista säätelevien proteiinien tunnistamiseksi. Erilaistumattomat Th-solut eristettiin vastasyntyneen napaverestä tai hiiren pernasta. Solut aktivoitiin Tsolureseptorin ja ns. ko-stimulatoristen reseptorien kautta ja erilaistettiin joko Th1- tai Th2-suuntaan vastaavasti erilaistavien IL-12- ja IL-4-sytokiinien avulla. Ensimmäisessä tutkimuksessa in vitro -erilaistettujen Th1- ja Th2-solujen proteomeja verrattiin keskenään proteiinien ilmenemisessä tai proteiinimodifikaatioissa olevien erojen tunnistamiseksi. Kaksi muuta päätutkimusta keskittyivät IL-4:n aiheuttamaan proteiinitason säätelyyn ensimmäisen vuorokauden aikana T-soluaktivaation jälkeen. Näistä ensimmäisessä IL-4:n aiheuttamia eroja tunnistettiin aktivoiduista ihmisen Thsoluista. IL-4:n todettiin säätelevän useita proteiineja kaspaasien välittämissä signalointiteissä sekä lisäävän T-solujen elävyyttä ja aktivoitumista. Toisessa tutkimuksessa STAT6-poistogeenisten hiirien lymfosyyttien proteomia verrattiin villityypin kontrollisoluihin T-soluaktivaation ja IL-4-stimulaation jälkeen. Näissä tutkimuksissa karakterisoitiin useita uusia IL-4:n ja STAT6:n kohdeproteiineja ja löydettiin uusia säätelyverkostoja. Tutkimustulokset ovat johtaneet uusiin Th2-erilaistumismekanismeja koskeviin hypoteeseihin.