Modulation of MDR1 and MRP3 Gene Expression in Lung Cancer Cells after Paclitaxel and Carboplatin Exposure

Carboplatin-paclitaxel is a reference regimen in the treatment of locally advanced or disseminated non-small cell lung cancer (NSCLC). This paper discusses the multidrug resistance developed with this drug combination, which is one of the major obstacles to successful treatment. In order to understand and overcome the drug resistance pattern of NSCLC after carboplatin plus paclitaxel exposure, levels of mRNA expression of multidrug resistance 1 (MDR1) and multidrug resistance-associated protein 3 (MRP3) were investigated in primary NSCLC cell lines (A-549 and A-427) and a metastasis-derived NSCLC cell line (NODO). Our results showed that exposure of the three NSCLC lines to plasma concentrations of paclitaxel (5 μM) produced an increase in MDR1 expression, while MRP3 showed no alteration in expression. By contrast, the same cells exposed to carboplatin plasma concentrations (30 μM) showed overexpression of MRP3. In these cells, MDR1 showed no expression changes. Interestingly, the combination of both paclitaxel and carboplatin caused increased expression of the MDR1 drug resistance gene rather than the individual treatments. These results suggest that carboplatin and paclitaxel may induce drug resistance mediated by MDR1 and MRP3, which may be enhanced by the simultaneous use of both drugs.

MicroRNA-200 family modulation in distinct breast cancer phenotypes.

The epithelial to mesenchymal transition (EMT) contributes to tumor invasion and metastasis in a variety of cancer types. In human breast cancer, gene expression studies have determined that basal-B/claudin-low and metaplastic cancers exhibit EMT-related characteristics, but the molecular mechanisms underlying this observation are unknown. As the family of miR-200 microRNAs has been shown to regulate EMT in normal tissues and cancer, here we evaluated whether the expression of the miR-200 family (miR-200f) and their epigenetic state correlate with EMT features in human breast carcinomas. We analyzed by qRT-PCR the expression of miR-200f members and various EMT-transcriptional inducers in a series of 70 breast cancers comprising an array of phenotypic subtypes: estrogen receptor positive (ER+), HER2 positive (HER2+), and triple negative (TN), including a subset of metaplastic breast carcinomas (MBCs) with sarcomatous (homologous or heterologous) differentiation. No MBCs with squamous differentiation were included. The DNA methylation status of miR-200f loci in tumor samples were inspected using Sequenom MassArray® MALDI-TOF platform. We also used two non-tumorigenic breast basal cell lines that spontaneously undergo EMT to study the modulation of miR-200f expression during EMT in vitro. We demonstrate that miR-200f is strongly decreased in MBCs compared with other cancer types. TN and HER2+ breast cancers also exhibited lower miR-200f expression than ER+ tumors. Significantly, the decreased miR-200f expression found in MBCs is accompanied by an increase in the expression levels of EMT-transcriptional inducers, and hypermethylation of the miR-200c-141 locus. Similar to tumor samples, we demonstrated that downregulation of miR-200f and hypermethylation of the miR-200c-141 locus, together with upregulation of EMT-transcriptional inducers also occur in an in vitro cellular model of spontaneous EMT. Thus, the expression and methylation status of miR-200f could be used as hypothetical biomarkers to assess the occurrence of EMT in breast cancer.

Hypertension. Effets du traitement antihypertenseur sur les fonctions cognitives [Hypertension. Effects of antihypertensive therapy on cognitive functions].

A cause and effect relationship between arterial hypertension and decline of cognitive function has long been suspected. In middle-age subjects indeed, an abnormally high blood pressure is a risk factor for the long-term development of dementia. Presently, it seems crucial to treat hypertensive patients in order to better protect them against cognitive decline. However, in the elderly patients the risk of mental deterioration may also be enhanced when diastolic pressure becomes too low, for example below 70 mmHg. Further studies are required to better define the antihypertensive drug regimen and target blood pressure which would be optimal for the prevention of cerebral small vessel disease.

Recherche translationnelle: de l'animal modèle de schizophrénie à la forme humaine de difficulté cognitive. Evaluation des performances de navigation spatiale et des stratégies utilisées

Un protocole de tests sur labyrinthe radial permettant d'évaluer la navigation spatial chez l'homme a été réalisé. Ces tests sur labyrinthe radial sont basés sur le protocole utilisé sur l'animal modèle de schizophrénie dans le CNP (Centre de neuroscience psychiatrique) de Lausanne. Les recherches actuelles du CNP ont montré un déficit dans les capacités d'orientation spatiale de ces animaux [13]. Ainsi notre méthodologie consistera à tester des sujets humains dans des tâches de labyrinthe afin d'étudier de la manière la plus équivalente les différents déficits observés dans la pathologie humaine et dans le rat modèle. Cette démarche est à la base d'une approche translationnelle qui combine recherches cliniques et expérimentales. Le travail expérimental a été mené sur deux dispositifs analogues. a) «radial au doigt», ensemble de petits canaux qui peuvent être explorés par le doigt, yeux ouverts ou fermés et dans lesquels des textures différentes tapissent chaque bras. b) «radial sur écran tactile», deux labyrinthes qui comparent deux types d'indice locale, couleurs différentes ou patrons noir-blanc. Dans les deux dispositifs a été prévu une série de tests permettant d'évaluer la mémorisation des indices utilisés en les supprimant temporairement où en les mettant en contradiction. La première perturbation a pour but de tester l'importance du référentiel locale par une rotation de 90° du labyrinthe. La permutation des bras lors d'un dernier essai permet d'induire une situation ou les informations ont été soit correctes spatialement mais incorrectes localement (texture) soit inversement. Ces perturbations des informations sensorielles qui sont fournies au sujet, permettent d'observer les systèmes de repérage et leur poids relatif dans la construction d'un système de référence durant la navigation spatiale. Les résultats du labyrinthe radial au doigt montrent que dans les conditions utilisant les informations visuelles les participants sont sensiblement plus performants. Il est apparu que les informations visuelles prédominent sur les informations proprioceptives et tactiles. Ainsi dans la condition intégrant informations visuospatiales, proprioceptives et tactiles, les sujets basent plus fortement leur navigation spatiale sur les indices visuelles soit locale soit spatiale. Dans cette condition une différence significative de stratégie entre hommes et femmes est apparue. Les hommes se basent majoritairement sur des indices spatiaux tandis que les femmes préfèrent les indices locaux. En présence d'informations tactiles et proprioceptives mais en absence de la vision, les participants utilisent les références spatiale et locale complémentairement sans avoir un système prédominant. Alors que si uniquement les informations proprioceptives sont présentes, les sujets utilisent un système de référence spatiale (globale). Le labyrinthe radial sur écran tactile indique une différence de système de référence selon l'indice local employé. Les couleurs, étant des forts indices locaux, vont favoriser un système de référence local. Au contraire les patrons noirs-blancs sont des indices visiblement très complexes et difficiles à mémoriser qui vont pousser les sujets à utiliser une stratégie de référence spatiale.

Acid-sensing ion channels : modulation by serine-proteases and involvement in acid-induced action potential generation in hippocampal neurons

SUMMARY Acid-sensing ion channels (ASICs) are non-voltage gated sodium channels. They are activated by rapid extracellular acidification and generate an inactivating inward current. Four ASIC genes have been cloned: ASIC1, 2, 3 and 4, with variants a and b for ASIC1and AS1C2. ASICs are expressed in neurons of the central (CNS) and peripheral nervous system (PNS). In the CNS, ASICs have a role in learning, memory, as well as in neuronal death in ischemia. In the PNS, ASICs are involved in the perception of acid-induced pain, as well as in mechanoperception. In one part of my thesis project, we addressed the question of the mechanism of regulation of ASIC1 a by the serine protease trypsin at the molecular level. Trypsin modifies the function of ASIC1 a but not of ASIC1b. In order to identify the channel region responsible for this effect, we created chimeras between ASIC1 a and 1b. Subsequently, to identify the exact trypsin target(s), we mutated predicted trypsin sites in the region identified by the chimera. In the second part of a project, we investigated the role of ASICs at the cellular level, in neuronal signaling. Using the whole-cell patch clamp in hippocampal neuronal culture, we studied the potential involvement of ASICs in action potential (AP) generation. In the first part of the thesis work, we showed that trypsin modifies ASIC1a function: it shifts the pH activation and the steady-state inactivation curve towards more acidic values and accelerates the time course of the channel recovery from inactivation. We also showed that trypsin cleaves ASIC1a and that the functional effect and a channel cleavage correlate. In the inactivated state, channels cannot be modified by trypsin. Cleavage occurs in a channel region that is also important for inactivation of all ASICs; a part of this region is critical for the inhibition of ASIC1 a by the spider toxin Psalmotoxin1. In the second part of the thesis work, we showed that ASIC activity can modulate AP generation. ASIC activity by itself can induce trains of APs. In situations in which this activity by itself is not sufficient to induce APs, it can contribute to AP generation. During high neuronal activity, ASIC activity can block already existing trains of APs. In conclusion, depending on the activity of neuron in a particular moment, ASICs can differently modulate AP generation; they can induce, facilitate or inhibit APs. We also showed that trypsin changes the capability of ASICs to modulate AP generation by shifting the pH dependence to more acidic values, which adapts channel gating to pH conditions which may occur in pathological conditions such as ischemia. Our finding that trypsin modifies ASIC1 a function identifies a novel pharmacological tool, and proposes a mechanism of ASIC1a regulation that may have a physiological importance. The identification of the exact site of trypsin action gives insight to the molecular mechanisms of ASIC regulation. This work proposes a role in modulation of AP generation for ASICs in the CNS. RESUME Les canaux ASIC sont les canaux ioniques activés par l'acidification rapide extracellulaire. Activés, ils génèrent un courant entrant qui inactive en présence de stimulus acide. Quatre gènes ASIC ont été clonés, ASIC1, 2, 3 et 4, avec les variants a et b pour ASIC1 et 2. Les ASICs sont exprimés dans les neurones du système nerveux central (SNC) et périphérique (SNP). Dans le SNC, les ASIC ont un rôle dans le mémoire, apprentissage et la mort neuronale dans t'ischémie. Dans le SNP, ils ont un rôle dans la perception de la douleur et méchanosensation. Dans une partie de mon projet de thèse, nous avons étudié les mécanismes de la régulation d'ASIC1a par la sérine-protéase trypsine au niveau moléculaire. La trypsine modifie la fonction d'ASIC1a et pas ASIC1b. Nous avons créé les chimères entre ASIC1 a et 1 b, afin d'identifier la région du canal responsable pour l'effet. Pour identifier le(s) site(s) exactes de l'action de la trypsine, nous avons muté les sites potentiels de la trypsine dans la région identifiée par les chimères. Dans la deuxième partie du projet, nous avons étudié le rôle des ASICs au niveau cellulaire. En utilisant la technique du patch clamp dans les cultures des neurones de l'hippocampe, nous avons étudié l'implication des ASICs dans la génération des potentiels d'action (PA). Nous avons montré que la trypsine agit sur le canal ASIC1a ; elle décale l'activation et « steady-state » inactivation vers les valeurs plus acides, et elle raccourcit le temps du « recovery » du canal. La trypsine coupe ASIC1a sur le résidu K145 et l'effet fonctionnel et la coupure corrèlent. Nous avons identifié la région du canal responsable pour l'inactivation de tous les ASICs ; une partie de cette région est responsable pour ['inhibition d'ASIC1 a par la Psalmotoxinel . Nous avons montré que les ASICs peuvent moduler la génération des PAs. L'activité des ASICs peut induire les trains des PAs. Quand l'activité des ASICs n'est pas suffisante pour induire le PA, elle peut contribuer à sa génération. Pendant l'activité neuronale forte, l'activité des ASICs peut bloquer les trains des PAs qui existent déjà. En conclusion, dépendant de l'activité neuronale, les ASICs peuvent moduler la génération des PAs différemment ; ils peuvent induire, faciliter ou inhiber les PAs. La trypsine change la capacité des ASICs de moduler les PAs. Après l'action de la trypsine, les ASICs peuvent moduler la génération des PAs dans les conditions légèrement acides, suivies par les fluctuations du pH acide, qui peuvent exister dans l'ischémie. Le fait que la trypsine agit sur ASIC1a définit l'outil pharmacologique et propose le mécanisme de la régulation d'ASICI a qui pourrait avoir l'importance physiologique. L'identification du site de l'action de la trypsine éclaircit les mécanismes moléculaires de la régulation des ASICs. Cette étude propose un rôle des ASICs dans la modulation de la génération des PAs. Résumé pour le public large Les neurones sont les cellules de système nerveux dont la fonction est la signalisation. Comme toutes les autres cellules, les neurones ont une membrane qui sépare l'intérieur du milieu extérieur. Cette membrane est imperméable pour des particules chargées (ions). Dans cette membrane existent les protéines spécifiques, « canaux », qui permettent le transport des ions d'un côté de la membrane à l'autre, comme réponse aux stimuli différents. Ce transport des ions à travers la membrane génère un courant, qu'on peut mesurer. Ce courant est la base de la communication entre les neurones, ou, ce qu'on appelle la signalisation neuronale. Quand ce courant est suffisamment grand, il permet la génération du potentiel d'action, qui est le message principal de communication neuronale. Les canaux ASIC (acid-sensing ion channel), que nous étudions dans le laboratoire, sont activés par les acides. Les acides sont relâchés dans beaucoup de situations dans le système nerveux. Les ASIC ont été découverts récemment (en 1996), et nous ne connaissons pas encore très bien toutes les fonctions de ces canaux. Nous savons qu'ils ont un rôle dans le mémoire, apprentissage, la sensation de la douleur et l'infarctus cérébral. Dans la première partie de ce projet de thèse, nous avons voulu mieux comprendre comment fonctionnent ces canaux. Pour faire ça, nous avons étudié la régulation des ASICs par une protéine, trypsine, qui coupe le canal ASIC. Nous avons étudié ou exactement la trypsine coupe le canal et quels effets ça produit sur la fonction du canal. Dans la deuxième partie du projet de thèse, nous avons voulu mieux connaître comment le canal fonctionne au niveau de la cellule, comment il interagit avec les autres canaux et si il a un rôle dans la génération des potentiels d'action. Nous avons pu montrer que la trypsine change la fonction du canal, ce qui lui permet de fonctionner différemment. Nous avons aussi déterminé ou exactement ta trypsine coupe le canal. Au niveau de la cellule, nous avons montré que les ASIC peuvent moduler la génération des potentiels d'action, étant, dépendant de l'activité du neurone, soit activateurs, soit inhibiteurs. La trypsine est une molécule qui peut être libérée dans le système nerveux pendant certaines conditions, comme l'infarctus cérébral. A cause de ça, les connaissances que la trypsine agit sur le anal ASIC pourraient être important physiologiquement. La connaissance de l'endroit exacte ou la trypsine coupe le canal nous aide à mieux comprendre la relation structure-fonction du canal. La modulation de la génération des potentiels d'actions par les ASIC indique que ces canaux peuvent avoir un rôle important dans la signalisation neuronale.

Utility of the mini-cog for detection of cognitive impairment in primary care: data from two spanish studies.

Objectives. To study the utility of the Mini-Cog test for detection of patients with cognitive impairment (CI) in primary care (PC). Methods. We pooled data from two phase III studies conducted in Spain. Patients with complaints or suspicion of CI were consecutively recruited by PC physicians. The cognitive diagnosis was performed by an expert neurologist, after formal neuropsychological evaluation. The Mini-Cog score was calculated post hoc, and its diagnostic utility was evaluated and compared with the utility of the Mini-Mental State (MMS), the Clock Drawing Test (CDT), and the sum of the MMS and the CDT (MMS + CDT) using the area under the receiver operating characteristic curve (AUC). The best cut points were obtained on the basis of diagnostic accuracy (DA) and kappa index. Results. A total sample of 307 subjects (176 CI) was analyzed. The Mini-Cog displayed an AUC (±SE) of 0.78 ± 0.02, which was significantly inferior to the AUC of the CDT (0.84 ± 0.02), the MMS (0.84 ± 0.02), and the MMS + CDT (0.86 ± 0.02). The best cut point of the Mini-Cog was 1/2 (sensitivity 0.60, specificity 0.90, DA 0.73, and kappa index 0.48 ± 0.05). Conclusions. The utility of the Mini-Cog for detection of CI in PC was very modest, clearly inferior to the MMS or the CDT. These results do not permit recommendation of the Mini-Cog in PC.

Medium access control messaging scheme for cognitive radio networks

Los sistemas de radio cognitivos son una solución a la deficiente distribución del espectro inalámbrico de frecuencias. Usando acceso dinámico al medio, los usuarios secundarios pueden comunicarse en canales de frecuencia disponibles, mientras los usuarios asignados no están usando dichos canales. Un buen sistema de mensajería de control es necesario para que los usuarios secundarios no interfieran con los usuarios primarios en las redes de radio cognitivas. Para redes en donde los usuarios son heterogéneos en frecuencia, es decir, no poseen los mismos canales de frecuencia para comunicarse, el grupo de canales utilizado para transmitir información de control debe elegirse cuidadosamente. Por esta razón, en esta tesis se estudian las ideas básicas de los esquemas de mensajería de control usados en las redes de radio cognitivas y se presenta un esquema adecuado para un control adecuado para usuarios heterogéneos en canales de frecuencia. Para ello, primero se presenta una nueva taxonomía para clasificar las estrategias de mensajería de control, identificando las principales características que debe cumplir un esquema de control para sistemas heterogéneos en frecuencia. Luego, se revisan diversas técnicas matemáticas para escoger el mínimo número de canales por los cuales se transmite la información de control. Después, se introduce un modelo de un esquema de mensajería de control que use el mínimo número de canales y que utilice las características de los sistemas heterogéneos en frecuencia. Por último, se comparan diversos esquemas de mensajería de control en términos de la eficiencia de transmisión.

PARP-1 regulates metastatic melanoma through modulation of vimentin-induced malignant transformation.

PARP inhibition can induce anti-neoplastic effects when used as monotherapy or in combination with chemo- or radiotherapy in various tumor settings; however, the basis for the anti-metastasic activities resulting from PARP inhibition remains unknown. PARP inhibitors may also act as modulators of tumor angiogenesis. Proteomic analysis of endothelial cells revealed that vimentin, an intermediary filament involved in angiogenesis and a specific hallmark of EndoMT (endothelial to mesenchymal transition) transformation, was down-regulated following loss of PARP-1 function in endothelial cells. VE-cadherin, an endothelial marker of vascular normalization, was up-regulated in HUVEC treated with PARP inhibitors or following PARP-1 silencing; vimentin over-expression was sufficient to drive to an EndoMT phenotype. In melanoma cells, PARP inhibition reduced pro-metastatic markers, including vasculogenic mimicry. We also demonstrated that vimentin expression was sufficient to induce increased mesenchymal/pro-metastasic phenotypic changes in melanoma cells, including ILK/GSK3-β-dependent E-cadherin down-regulation, Snail1 activation and increased cell motility and migration. In a murine model of metastatic melanoma, PARP inhibition counteracted the ability of melanoma cells to metastasize to the lung. These results suggest that inhibition of PARP interferes with key metastasis-promoting processes, leading to suppression of invasion and colonization of distal organs by aggressive metastatic cells.