G alpha-q/11 protein plays a key role in insulin-induced glucose transport in 3T3-L1 adipocytes.

We evaluated the role of the G alpha-q (Galphaq) subunit of heterotrimeric G proteins in the insulin signaling pathway leading to GLUT4 translocation. We inhibited endogenous Galphaq function by single cell microinjection of anti-Galphaq/11 antibody or RGS2 protein (a GAP protein for Galphaq), followed by immunostaining to assess GLUT4 translocation in 3T3-L1 adipocytes. Galphaq/11 antibody and RGS2 inhibited insulin-induced GLUT4 translocation by 60 or 75%, respectively, indicating that activated Galphaq is important for insulin-induced glucose transport. We then assessed the effect of overexpressing wild-type Galphaq (WT-Galphaq) or a constitutively active Galphaq mutant (Q209L-Galphaq) by using an adenovirus expression vector. In the basal state, Q209L-Galphaq expression stimulated 2-deoxy-D-glucose uptake and GLUT4 translocation to 70% of the maximal insulin effect. This effect of Q209L-Galphaq was inhibited by wortmannin, suggesting that it is phosphatidylinositol 3-kinase (PI3-kinase) dependent. We further show that Q209L-Galphaq stimulates PI3-kinase activity in p110alpha and p110gamma immunoprecipitates by 3- and 8-fold, respectively, whereas insulin stimulates this activity mostly in p110alpha by 10-fold. Nevertheless, only microinjection of anti-p110alpha (and not p110gamma) antibody inhibited both insulin- and Q209L-Galphaq-induced GLUT4 translocation, suggesting that the metabolic effects induced by Q209L-Galphaq are dependent on the p110alpha subunit of PI3-kinase. In summary, (i) Galphaq appears to play a necessary role in insulin-stimulated glucose transport, (ii) Galphaq action in the insulin signaling pathway is upstream of and dependent upon PI3-kinase, and (iii) Galphaq can transmit signals from the insulin receptor to the p110alpha subunit of PI3-kinase, which leads to GLUT4 translocation.

Epithelium-mesenchyme interactions control the activity of peroxisome proliferator-activated receptor beta/delta during hair follicle development.

Hair follicle morphogenesis depends on a delicate balance between cell proliferation and apoptosis, which involves epithelium-mesenchyme interactions. We show that peroxisome proliferator-activated receptor beta/delta (PPARbeta/delta) and Akt1 are highly expressed in follicular keratinocytes throughout hair follicle development. Interestingly, PPARbeta/delta- and Akt1-deficient mice exhibit similar retardation of postnatal hair follicle morphogenesis, particularly at the hair peg stage, revealing a new important function for both factors in the growth of early hair follicles. We demonstrate that a time-regulated activation of the PPARbeta/delta protein in follicular keratinocytes involves the up-regulation of the cyclooxygenase 2 enzyme by a mesenchymal paracrine factor, the hepatocyte growth factor. Subsequent PPARbeta/delta-mediated temporal activation of the antiapoptotic Akt1 pathway in vivo protects keratinocytes from hair pegs against apoptosis, which is required for normal hair follicle development. Together, these results demonstrate that epithelium-mesenchyme interactions in the skin regulate the activity of PPARbeta/delta during hair follicle development via the control of ligand production and provide important new insights into the molecular biology of hair growth.

Antagonistic regulation of a proline-rich transcription factor by transforming growth factor beta and tumor necrosis factor alpha.

Transforming growth factor beta (TGF-beta) and tumor necrosis factor alpha (TNF-alpha) often exhibit antagonistic actions on the regulation of various activities such as immune responses, cell growth, and gene expression. However, the molecular mechanisms involved in the mutually opposing effects of TGF-beta and TNF-alpha are unknown. Here, we report that binding sites for the transcription factor CTF/NF-I mediate antagonistic TGF-beta and TNF-alpha transcriptional regulation in NIH3T3 fibroblasts. TGF-beta induces the proline-rich transactivation domain of specific CTF/NF-I family members, such as CTF-1, whereas TNF-alpha represses both the uninduced as well as the TGF-beta-induced CTF-1 transcriptional activity. CTF-1 is thus the first transcription factor reported to be repressed by TNF-alpha. The previously identified TGF-beta-responsive domain in the proline-rich transcriptional activation sequence of CTF-1 mediates both transcriptional induction and repression by the two growth factors. Analysis of potential signal transduction intermediates does not support a role for known mediators of TNF-alpha action, such as arachidonic acid, in CTF-1 regulation. However, overexpression of oncogenic forms of the small GTPase Ras or of the Raf-1 kinase represses CTF-1 transcriptional activity, as does TNF-alpha. Furthermore, TNF-alpha is unable to repress CTF-1 activity in NIH3T3 cells overexpressing ras or raf, suggesting that TNF-alpha regulates CTF-1 by a Ras-Raf kinase-dependent pathway. Mutagenesis studies demonstrated that the CTF-1 TGF-beta-responsive domain is not the primary target of regulatory phosphorylations. Interestingly, however, the domain mediating TGF-beta and TNF-alpha antagonistic regulation overlapped precisely the previously identified histone H3 interaction domain of CTF-1. These results identify CTF-1 as a molecular target of mutually antagonistic TGF-beta and TNF-alpha regulation, and they further suggest a molecular mechanism for the opposing effects of these growth factors on gene expression.

ALK inhibitors in the treatment of advanced NSCLC.

Pharmacologic agents that target protein products of oncogenes in tumors are playing an increasing clinical role in the treatment of cancer. Currently, the epidermal growth factor receptor (EGFR) tyrosine kinase inhibitors (TKIs) represent the standard of care for patients with locally advanced or metastatic non-small cell lung cancer (NSCLC) harboring activating EGFR mutations. Subsequently other genetic abnormalities with "driver" characteristics - implying transforming and tumor maintenance capabilities have been extensively reported in several small distinct subsets of NSCLC. Among these rare genetic changes, anaplastic lymphoma kinase (ALK) gene rearrangements, most often consisting in a chromosome 2 inversion leading to a fusion with the echinoderm microtubule-associated protein like 4 (EML4) gene, results in the abnormal expression and activation of this tyrosine kinase in the cytoplasm of cancer cells. This rearrangement occurs in 2-5% of NSCLC, predominantly in young (50 years or younger), never- or former-smokers with adenocarcinoma. This aberration most commonly occurs a independently of EGFR and KRAS gene mutations. A fluorescent in situ hybridization assay was approved by the US Food and Drug Administration (FDA) as the standard method for the detection of ALK gene rearrangement in clinical practice and is considered the gold standard. Crizotinib, a first-in-class dual ALK and c-MET inhibitor, has been shown to be particularly effective against ALK positive NSCLC, showing dramatic and prolonged responses with low toxicity, predominantly restricted to the gastro-intestinal and visual systems, and generally self-limiting or easily managed. However, resistance to crizotinib inevitably emerges. The molecular mechanisms of resistance are currently under investigation, as are therapeutic approaches including crizotinib-based combination therapy and novel agents such as Hsp90 inhibitors. This review aims to present the current knowledge on this fusion gene, the clinic-pathological profile of ALK rearranged NSCLC, and to review the existing literature on ALK inhibitors, focusing on their role in the treatment of NSCLC.

Prostaglandin E(2) promotes colorectal adenoma growth via transactivation of the nuclear peroxisome proliferator-activated receptor delta.

Cyclooxygenase-derived prostaglandin E(2) (PGE(2)) is the predominant prostanoid found in most colorectal cancers (CRC) and is known to promote colon carcinoma growth and invasion. However, the key downstream signaling pathways necessary for PGE(2)-induced intestinal carcinogenesis are unclear. Here we report that PGE(2) indirectly transactivates PPARdelta through PI3K/Akt signaling, which promotes cell survival and intestinal adenoma formation. We also found that PGE(2) treatment of Apc(min) mice dramatically increased intestinal adenoma burden, which was negated in Apc(min) mice lacking PPARdelta. We demonstrate that PPARdelta is a focal point of crosstalk between the prostaglandin and Wnt signaling pathways which results in a shift from cell death to cell survival, leading to increased tumor growth.

In pancreatic carcinoma, dual EGFR/HER2 targeting with cetuximab/trastuzumab is more effective than treatment with trastuzumab/erlotinib or lapatinib alone: implication of receptors' down-regulation and dimers' disruption.

We previously demonstrated the synergistic therapeutic effect of the cetuximab (anti-epidermal growth factor receptor [EGFR] monoclonal antibody, mAb)-trastuzumab (anti-HER2 mAb) combination (2mAbs therapy) in HER2(low) human pancreatic carcinoma xenografts. Here, we compared the 2mAbs therapy, the erlotinib (EGFR tyrosine kinase inhibitor [TKI])-trastuzumab combination and lapatinib alone (dual HER2/EGFR TKI) and explored their possible mechanisms of action. The effects on tumor growth and animal survival of the three therapies were assessed in nude mice xenografted with the human pancreatic carcinoma cell lines Capan-1 and BxPC-3. After therapy, EGFR and HER2 expression and AKT phosphorylation in tumor cells were analyzed by Western blot analysis. EGFR/HER2 heterodimerization was quantified in BxPC-3 cells by time-resolved FRET. In K-ras-mutated Capan-1 xenografts, the 2mAbs therapy gave significantly higher inhibition of tumor growth than the erlotinib/trastuzumab combination, whereas in BxPC-3 (wild-type K-ras) xenografts, the erlotinib/trastuzumab combination showed similar growth inhibition but fewer tumor-free mice. Lapatinib showed no antitumor effect in both types of xenografts. The efficacy of the 2mAbs therapy was partly Fc-independent because F(ab')(2) fragments of the two mAbs significantly inhibited BxPC-3 growth, although with a time-limited therapeutic effect. The 2mAbs therapy was associated with a reduction of EGFR and HER2 expression and AKT phosphorylation. BxPC-3 cells preincubated with the two mAbs showed 50% less EGFR/HER2 heterodimers than controls. In pancreatic carcinoma xenografts, the 2mAbs therapy is more effective than treatments involving dual EGFR/HER2 TKIs. The mechanism of action may involve decreased AKT phosphorylation and/or disruption of EGFR/HER2 heterodimerization.

Inhibition of fas death signals by FLIPs.

The death receptor Fas is a member of the tumor necrosis factor receptor family; upon interaction with its ligand it efficiently activates caspases and induces apoptosis. Despite abundant Fas surface expression, however, Fas death-signals are frequently interrupted. Many viruses express antiapoptotic proteins, including caspase inhibitors, Bcl-2 homologues and death-effector-domain-containing proteins that are termed FLIPs (FLICE [Fas-associated death-domain-like IL-1beta-converting enzyme]-inhibitory proteins). Cellular homologues of these inhibitors have been identified. Cellular FLIPs structurally resemble caspase-8 except that they lack proteolytic activity. FLIPs are highly expressed in tumor cells, T lymphocytes and healthy, but not injured, myocytes; this suggests a critical role of FLIPs as endogenous modulators of apoptosis.

Triggering of Bcl-2-related pathway is associated with apoptosis of photoreceptors in Rpe65-/- mouse model of Leber's congenital amaurosis.

Mutations in RPE65 protein is characterized by the loss of photoreceptors, although the molecular pathways triggering retinal cell death remain largely unresolved. The role of the Bcl-2 family of proteins in retinal degeneration is still controversial. However, alteration in Bcl-2-related proteins has been observed in several models of retinal injury. In particular, Bax has been suggested to play a crucial role in apoptotic pathways in murine glaucoma model as well as in retinal detachment-associated cell death. We demonstrated that Bcl-2-related signaling pathway is involved in Rpe65-dependent apoptosis of photoreceptors during development of the disease. Pro-apoptotic Bax alpha and beta isoforms were upregulated in diseased retina. This was associated with a progressive reduction of anti-apoptotic Bcl-2, reflecting imbalanced Bcl-2/Bax ratio as the disease progresses. Moreover, specific translocation of Bax beta from cytosol to mitochondria was observed in Rpe65-deficient retina. This correlated with the initiation of photoreceptor cell loss at 4 months of age, and further increased during disease development. Altogether, these data suggest that Bcl-2-apoptotic pathway plays a crucial role in Leber's congenital amaurosis disease. They further highlight a new regulatory mechanism of Bax-dependent apoptosis based on regulated expression and activation of specific isoforms of this protein.

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

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

Tolerogenic dendritic cells and their role in induction of immune tolerance

Les cellules dendritiques sont des cellules du système immunitaire qui permettent d'instruire les lymphocytes T, autres cellules de ce système, pour mettre en place une réponse immunitaire adaptée afin de combattre et vaincre une infection. Ces cellules dendritiques vont reconnaître des motifs spécifiquement exprimés par des pathogènes par l'intermédiaire de récepteurs exprimés à leur surface. En détectant ces molécules, elles vont s'activer et subir diverses modifications pour pouvoir activer les lymphocytes T. Elles vont alors interagir avec les lymphocytes Τ et transférer les informations nécessaires pour que ces cellules s'activent à leur tour et produisent différentes protéines de façon à éliminer le pathogène. En fonction du type de pathogène, les informations transférées entre les cellules dendritiques et les lymphocytes seront différentes de manière à produire la réponse immunitaire la mieux adaptée pour supprimer l'élément infectieux. Dans le corps, les cellules dendritiques circulent continuellement afin de détecter les éléments étrangers. Quand elles reconnaissent une protéine étrangère, elles la phagocytent, c'est-à-dire qu'elles la mangent afin de pouvoir la présenter aux lymphocytes T. Mais quand elles phagocytent un élément étranger, elles peuvent également prendre des éléments du soi, comme par exemple quand elles phagocytent une cellule infectée par un virus. Les cellules dendritiques doivent alors être capables de différentier les molécules du soi et du non-soi de façon à ne pas induire une réponse en présentant un antigène du soi aux lymphocytes T. D'autant plus que lors de leur développement, les lymphocytes Τ qui sont capables de reconnaître le soi sont éliminés mais ce système n'est pas parfait et donc certains lymphocytes Τ auto-reactifs peuvent se trouver dans le corps. Il existe ainsi d'autres mécanismes en périphérie du site de développement pour inhiber ces lymphocytes Τ auto-reactifs. Ce sont les mécanismes de tolérance. Quand les lymphocytes Τ induisent une réponse aux antigènes du soi, cela résulte à des maladies auto-immunes. Dans mon projet de recherche, nous avons travaillé avec des lignées de cellules dendritiques, c'est-à-dire des cellules dendritiques semblables à celles que l'on peut trouver in vivo mais qui sont immortalisées, elles peuvent donc être cultiver et manipuler in vitro. Nous avons génétiquement modifiées ces lignées cellulaires pour qu'elles expriment des molécules immunosuppressives afin d'étudier comment induire une tolérance immunitaire, c'est-à-dire si l'expression de ces molécules permet d'éviter de générer une réponse immunitaire. Pour cela, nous avons utilisé des modèles murins de tumeurs et de maladies auto-immunes. Nous avons démontré que ces lignées de cellules dendritiques peuvent être un grand outil de recherche pour étudier les bénéfices de différentes molécules immuno-modulatrices afin d'induire une tolérance immunitaire à différents antigènes. - Les cellules dendritiques sont responsables de l'induction des réponses immunitaires adaptatives. Suite à une infection microbienne, les cellules dendritiques s'activent, elles induisent l'expression de molécules de costimulation à leur surface, sécrètent des cytokines et induisent la différentiation des cellules Τ effectrices et mémoires. De plus, les cellules dendritiques ont un rôle important dans l'induction et la maintenance de la tolérance immunitaire au niveau du thymus et en périphérie, en induisant l'anergie, la délétion ou la conversion des cellules Τ naïves en cellules régulatrices. Dans notre groupe, une nouvelle lignée de cellules dendritiques appelée MuTu a été crée par la culture de cellules dendritiques tumorales isolées à partir d'une rate d'une souris transgénique, dans laquelle l'expression de l'oncogène SV40 et du GFP sont sous le contrôle du promoteur CD1 le, et sont ainsi spécifiquement exprimés dans les cellules dendritiques. Ces nouvelles lignées appartiennent au sous-type des cellules dendritiques conventionnelles exprimant CD8a. Elles ont conservé leur capacité d'augmenter l'expression des marqueurs de costimulation à leur surface ainsi que le production de cytokines en réponse à des ligands des récepteurs Toll, ainsi que leur capacité à présenter des antigènes associés aux molécules du complexe majeur d'histocompatibilité (CMH) de classe I ou II pour activer la prolifération et la différentiation des lymphocytes T. En utilisant un système de transduction de lentivirus de seconde génération, ces nouvelles lignées de cellules dendritiques ont été génétiquement modifiées pour sur-exprimer des molécules immunosuppressives (IL-10, TGFP latent, TGFp actif, Activin A, Arginase 1, IDO, B7DC et CTLA4). Ces lignées permettent d'étudier de manière reproductible le rôle de ces molécules potentiellement tolérogènes sur les réponses immunitaires in vitro et in vivo. Ces lignées potentiellement tolérogènes ont été testées, tout d'abord, in vitro, pour leur capacité à inhiber l'activation des cellules dendritiques, à bloquer la prolifération des cellules Τ ou à modifier leur polarisation. Nos résultats démontrent qu'en réponse à une stimulation, la sur-expression des molécules costimulatrices et la sécrétion de molécules pro- inflammatoires est réduite quand les cellules dendritiques sur-expriment l'IL-10. La sur¬expression de TGFp sous sa forme active induit le développement de cellules régulatrices CD4+ CD25+ Foxp3+ et bloque la réponse CD8 cytotoxique tandis que la sur-expression de CTLA4 à la surface des cellules dendritiques inhibe une réponse Thl et induit des lymphocytes Τ anergiques. Ces lignées ont également été utilisées pour étudier l'induction de tolérance in vivo. Tout d'abord, nous avons étudié l'induction de tolérance dans un modèle de développement de tumeurs. En effet, quand les lignées tumorales sont transférées dans les lignées de souris C57BL/6, elles sont reconnues comme du non-soi du à l'expression de l'oncogène SV40 et du GFP et sont éliminées. Ce mécanisme d'élimination a été étudié en utilisant une lignée de cellules dendritiques modifiée pour exprimer la luciférase et qui a permis de suivre le développement des tumeurs par de l'imagerie in vivo dans des animaux vivants. Ces lignées de cellules dendritiques MuTu sont éliminées dans la souris C57BL/6 par les lymphocytes CD8 et l'action cytotoxique de la perforine. Après plusieurs injections, les cellules dendritiques sur-exprimant CTLA4 ou l'actif TGFp peuvent casser cette réponse immunitaire inhérente aux antigènes de la lignée et induire le développement de la tumeur dans la souris C57BL/6. Le développement tumoral a pu être suivi en mesurant la bioluminescence émise par des cellules dendritiques modifiées pour exprimer à la fois l'actif TGFp et la luciférase. Ces tumeurs ont pu se développer grâce à la mise en place d'un microenvironnement suppressif pour échapper à l'immunité en recrutant des cellules myéloïde suppressives, des lymphocytes CD4 régulateurs et en induisant l'expression d'une molécule inhibitrice PD-1 à la surface des lymphocytes CD8 infiltrant la tumeur. Dans un deuxième temps, ces lignées tolérogènes ont également été testées dans un modèle murin de maladies auto-immunes, appelé l'encéphalomyélite auto-immune expérimental (EAE), qui est un modèle pour la sclérose en plaques. L'EAE a été induite dans la souris par le transfert de cellules de ganglions prélevées d'une souris donneuse préalablement immunisée avec une protéine du système nerveux central, la glycoprotéine myéline oligodendrocyte (MOG) émulsifiée dans de l'adjuvant complet de Freund. La vaccination des souris donneuses et receveuses avec les cellules sur-exprimant l'actif TGFP préalablement chargées avec la protéine MOG bloque l'induction de l'EAE. Nous sommes actuellement en train de définir les mécanismes qui permettent de protéger la souris du développement de la maladie auto-immune. Dans cette étude, nous avons ainsi démontré la possibilité d'induire la tolérance in vivo et in vitro à différents antigènes en utilisant nos nouvelles lignées de cellules dendritiques et en les modifiant pour exprimer des molécules immunosuppressives. En conséquence, ces nouvelles lignées de cellules dendritiques représentent un outil pour explorer les bénéfices de différentes molécules ayant des propriétés immuno-modulatrices pour manipuler le système immunitaire vers un phénotype tolérogène. - Dendritic cells (DC) are widely recognized as potent inducers of the adaptive immune responses. Importantly, after microbial infections, DC become activated, induce co- stimulation, secrete cytokines and induce effector and memory Τ cells. DC furthermore play an important role in inducing and maintaining central and peripheral tolerance by inducing anergy, deletion or commitment of antigen-specific naïve Τ cells into regulatory Τ cells. In our group, stable MuTu DC lines were generated by culture of splenic DC tumors from transgenic mice expressing the SV40 large Τ oncogene and the GFP under DC-specific CDllc promoter. These transformed DC belong to the CD8a+ conventional DC subtype and have fully conserved their capacity to upregulate co-stimulatory markers and produce cytokines after activation with Toll Like Receptors-ligands, and to present Major Histocompatibility class-I or MHCII-restricted antigens to activate Τ cell expansion and differentiation. Using a second- generation lentiviral transduction system, these newly developed MuTu DC lines were genetically modified to overexpress immunosuppressive molecules (IL-10, latent TGFp, active TGFp, Activin A, Arginase 1, IDO, B7DC and CTLA4). This allows to reproducibly investigate the role of these potentially tolerogenic molecules on in vitro and in vivo immune responses. These potentially tolerogenic DC were tested in vitro for their ability to inhibit DC activation, to prevent Τ cell proliferation and to modify Τ cell polarization. Our results show that the upregulation of costimulatory molecules and the secretion of pro-inflammatory cytokines were reduced upon stimulation of DC overexpressing IL-10. The overexpression of active TGFP induced the development of CD4+ CD25+ Foxp3+ regulatory Τ cells and inhibited the cytotoxic CD8 Τ cell response as shown by using the OT-II Τ cell system whereas the surface expression of CTLA-4 on DC prevented the Thl response and prompted an anergic antigen-specific Τ cell response. These MuTu DC lines were also used in vivo in order to study the induction of tolerance. First we addressed the induction of tolerance in a model of tumorogenesis. The adoptively transferred tumor cell lines were cleared in C57BL/6 mice due to the foreign expression of SV40 LargeT and GFP. The mechanism of clearance of MuTu DC line into C57BL/6 mice was investigated by using luciferase-expressing DC line. These DC line allowed to follow, by in vivo imaging, the tumor development in living animals and determined that MuTu DC lines were eliminated in a perforin-mediated CD8 Τ cell dependent and CD4 Τ cell independent response. After multiple injections, DC overexpressing CTLA4 or active TGFp could break the immune response to these inherent antigens and induced DC tumorogenesis in wild type mice. The tumor outgrowth in C57BL/6 mice was nicely observed by double-transduced DC lines to express both luciferase and active TGFp. actTGFp-DC tumor was shown to recruit myeloid-derived suppressor cells, induce CD4+ CD25+ Foxp3+ regulatory Τ cells and induce the expression of the inhibitory receptor PD-1 on tumor- infiltrating CD8+ Τ cells in order to escape tumor immunity. Tolerogenic DC lines were also tested for the induction of tolerance in a murine model of autoimmune disease, the experimental autoimmune encephalitis (EAE) model for human multiple sclerosis. EAE was induced in C57BL/6 mice by the adoptive transfer of lymph node cells isolated from donor mice previously immunized by a protein specific to the central nervous system, the myelin oligodendrocyte glycoprotein (MOG) emulsified in the complete freund adjuvant. The vaccination of donor and recipient mice with MOG-pulsed actTGFP-DC line prevented EAE induction. We are still investigating how the active TGFP protect mice from EAE development. We generated tolerogenic DC lines inducing tolerance in vitro and in vivo. Thereby these MuTu DC lines represent a great tool to explore the benefits of various immuno-modulatory molecules to manipulate the immune system toward a tolerogenic phenotype.

Distinctive role of integrin-mediated adhesion in TNF-induced PKB/Akt and NF-kappaB activation and endothelial cell survival.

Tumor necrosis factor (TNF) is a pro-inflammatory cytokine exerting pleiotropic effects on endothelial cells. Depending on the vascular context it can induce endothelial cell activation and survival or death. The microenvironmental cues determining whether endothelial cells will survive or die, however, have remained elusive. Here we report that integrin ligation acts permissive for TNF-induced protein kinase B (PKB/Akt) but not nuclear factor (NF)-kappaB activation. Concomitant activation of PKB/Akt and NF-kappaB is essential for the survival of endothelial cells exposed to TNF. Active PKB/Akt strengthens integrin-dependent endothelial cell adhesion, whereas disruption of actin stress fibers abolishes the protective effect of PKB/Akt. Integrin-mediated adhesion also represses TNF-induced JNK activation, but JNK activity is not required for cell death. The alphaVbeta3/alphaVbeta5 integrin inhibitor EMD121974 sensitizes endothelial cells to TNF-dependent cytotoxicity and active PKB/Akt attenuates this effect. Interferon gamma synergistically enhanced TNF-induced endothelial cell death in all conditions tested. Taken together, these observations reveal a novel permissive role for integrins in TNF-induced PKB/Akt activation and prevention of TNF-induced death distinct of NF-kappaB, and implicate the actin cytoskeleton in PKB/Akt-mediated cell survival. The sensitizing effect of EMD121974 on TNF cytotoxicity may open new perspectives to the therapeutic use of TNF as anticancer agent.

Characterization of GLUT8 and GLUT9, two novel glucose transporter isoforms

Summary Prevalence of type 2 diabetes is increasing worldwide at alarming rates, probably secondarily to that of obesity. As type 2 diabetes is characterized by blood hyperglycemia, controlling glucose entry into tissues from the bloodstream is key to maintain glycemia within acceptable ranges. In this context, several glucose transporter isoforms have been cloned recently and some of them have appeared to play important regulatory roles. Better characterizing two of them (GLUT8 and GLUT9) was the purpose of my work. The first part of my work was focused on GLUT8, which is mainly expressed in the brain and is able to transport glucose with high affinity. GLUT8 is retained intracellularly at basal state depending on an N-terminal dileucine motif, thus implying that cell surface expression may be induced by extracellular triggers. In this regard, I was interested in better defining GLUT8 subcellular localization at basal state and in finding signals promoting its translocation, using an adenoviral vector expressing a myc epitope-tagged version of the transporter, thus allowing expression and detection of cell-surface GLUT8 in primary hippocampal neurons and PC 12 cells. This tool enabled me to found out that GLUT8 resides in a unique compartment different from lysosomes, endoplasmic reticulum, endosomes and the Golgi. In addition, absence of GLUT8 translocation following pharmacological activation of several signalling pathways suggests that GLUT8 does not ever translocate to the cell surface, but would rather fulfill its role in its unique intracellular compartment. The second part of my work was focused on GLUT9, which -contrarily to GLUT8 - is unable to transport glucose, but retains the ability to bind glucose-derived cross-linker molecules, thereby suggesting that it may be a glucose sensor rather than a true glucose transporter. The aim of the project was thus to define if GLUT9 triggers intracellular signals when activated. Therefore, adenoviral vectors expressing GLUTS were used to infect both ßpancreatic and liver-derived cell lines, as GLUTS is endogenously expressed in the liver. Comparison of gene expression between cells infected with the GLUTS-expressing adenovirus and cells infected with a GFP-expressing control adenovirus ended up in the identification of the transcription factor HNF4α as being upregulated in aGLUT9-dependent manner. Résumé La prévalence du diabète de type 2 augmente de façon alarmante dans le monde entier, probablement secondairement à celle de l'obésité. Le diabète de type 2 étant caractérisé par une glycémie sanguine élevée, l'entrée du glucose dans les tissus depuis la circulation sanguine constitue un point de contrôle important pour maintenir la glycémie à des valeurs acceptables. Dans ce contexte, plusieurs isoformes de transporteurs au glucose ont été clonées récemment et certaines d'entre elles sont apparues comme jouant d'importants rôles régulateurs. Mieux caractériser deux d'entre elles (GLUT8 et GLUT9) était le but de mon travail. La première partie de mon travail a été centrée sur GLUT8, qui est exprimé principalement dans le cerveau et qui peut transporter le glucose avec une haute affinité. GLUT8 est retenu intracellulairement à l'état basal de façon dépendante d'un motif dileucine N-terminal, ce qui implique que son expression à la surface cellulaire pourrait être induite par des stimuli extracellulaires. Dans cette optique, je me suis intéressé à mieux définir la localisation subcellulaire de GLUT8 à l'état basal et à trouver des signaux activant sa translocation, en utilisant comme outil un vecteur adénoviral exprimant une version marquée (tag myc) du transporteur, me permettant ainsi d'exprimer et de détecter GLUT8 à la surface cellulaire dans des neurones hippocampiques primaires et des cellules PC12. Cet outil m'a permis de montrer que GLUT8 réside dans un compartiment unique différent des lysosomes, du réticulum endoplasmique, des endosomes, ainsi que du Golgi. De plus, l'absence de translocation de GLUT8 à la suite de l'activation pharmacologique de plusieurs voies de signalisation suggère que GLUT8 ne transloque jamais à la membrane plasmique, mais jouerait plutôt un rôle au sein même de son compartiment intracellulaire unique. La seconde partie de mon travail a été centrée sur GLUT9, lequel -contrairement à GLUT8 -est incapable de transporter le glucose, mais conserve la capacité de se lier à des molécules dérivées du glucose, suggérant que ce pourrait être un senseur de glucose plutôt qu'un vrai transporteur. Le but du projet a donc été de définir si GLUT9 active des signaux intracellulaires quand il est lui-même activé. Pour ce faire, des vecteurs adénoviraux exprimant GLUT9 ont été utilisés pour infecter des lignées cellulaires dérivées de cellules ßpancréatiques et d'hépatocytes, GLUT9 étant exprimé de façon endogène dans le foie. La comparaison de l'expression des gènes entre des cellules infectées avec l'adénovirus exprimant GLUT9 et un adénovirus contrôle exprimant la GFP a permis d'identifier le facteur de transcription HNF4α comme étant régulé de façon GLUT9-dépendante. Résumé tout public Il existe deux types bien distincts de diabète. Le diabète de type 1 constitue environ 10 des cas de diabète et se déclare généralement à l'enfance. Il est caractérisé par une incapacité du pancréas à sécréter une hormone, l'insuline, qui régule la concentration sanguine du glucose (glycémie). Il en résulte une hyperglycémie sévère qui, si le patient n'est pas traité à l'insuline, conduit à de graves dommages à divers organes, ce qui peut mener à la cécité, à la perte des membres inférieurs, ainsi qu'à l'insuffisance rénale. Le diabète de type 2 se déclare plus tard dans la vie. Il n'est pas causé par une déficience en insuline, mais plutôt par une incapacité de l'insuline à agir sur ses tissus cibles. Le nombre de cas de diabète de type 2 augmente de façon dramatique, probablement à la suite de l'augmentation des cas d'obésité, le surpoids chronique étant le principal facteur de risque de diabète. Chez l'individu sain, le glucose sanguin est transporté dans différents organes (foie, muscles, tissu adipeux,...) où il est utilisé comme source d'énergie. Chez le patient diabétique, le captage de glucose est altéré, expliquant ainsi l'hyperglycémie. Il est ainsi crucial d'étudier les mécanismes permettant ce captage. Ainsi, des protéines permettant l'entrée de glucose dans la cellule depuis le milieu extracellulaire ont été découvertes depuis une vingtaine d'années. La plupart d'entre elles appartiennent à une sous-famille de protéines nommée GLUT (pour "GLUcose Transporters") dont cinq membres ont été caractérisés et nommés selon l'ordre de leur découverte (GLUT1-5). Néanmoins, la suppression de ces protéines chez la souris par des techniques moléculaires n'affecte pas totalement le captage de glucose, suggérant ainsi que des transporteurs de glucose encore inconnus pourraient exister. De telles protéines ont été isolées ces dernières années et nommées selon l'ordre de leur découverte (GLUT6-14). Durant mon travail de thèse, je me suis intéressé à deux d'entre elles, GLUT8 et GLUT9, qui ont été découvertes précédemment dans le laboratoire. GLUT8 est exprimé principalement dans le cerveau. La protéine n'est pas exprimée à la surface de la cellule, mais est retenue à l'intérieur. Des mécanismes complexes doivent donc exister pour déplacer le transporteur à la surface cellulaire, afin qu'il puisse permettre l'entrée du glucose dans la cellule. Mon travail a consisté d'une part à définir où se trouve le transporteur à l'intérieur de la cellule, et d'autre part à comprendre les mécanismes capables de déplacer GLUT8 vers la surface cellulaire, en utilisant des neurones exprimant une version marquée du transporteur, permettant ainsi sa détection par des méthodes biochimiques. Cela m'a permis de montrer que GLUT8 est localisé dans une partie de la cellule encore non décrite à ce jour et qu'il n'est jamais déplacé à la surface cellulaire, ce qui suggère que le transporteur doit jouer un rôle à l'intérieur de la cellule et non à sa surface. GLUT9 est exprimé dans le foie et dans les reins. Il ressemble beaucoup à GLUT8, mais ne transporte pas le glucose, ce qui suggère que ce pourrait être un récepteur au glucose plutôt qu'un transporteur à proprement parler. Le but de mon travail a été de tester cette hypothèse, en comparant des cellules du foie exprimant GLUT9 avec d'autres n'exprimant pas la protéine. Par des méthodes d'analyses moléculaires, j'ai pu montrer que la présence de GLUT9 dans les cellules du foie augmente l'expression de HNF4α, une protéine connue pour réguler la sécrétion d'insuline dans le pancréas ainsi que la production de glucose dans le foie. Des expériences complémentaires seront nécessaires afin de mieux comprendre par quels mécanismes GLUT9 influence l'expression de HNF4α dans le foie, ainsi que de définir l'importance de GLUT9 dans la régulation de la glycémie chez l'animal entier.

The Wnt receptor FZD1 mediates chemoresistance in neuroblastoma through activation of the Wnt/beta-catenin pathway.

The development of chemoresistance represents a major obstacle in the successful treatment of cancers such as neuroblastoma (NB), a particularly aggressive childhood solid tumour. The mechanisms underlying the chemoresistant phenotype in NB were addressed by gene expression profiling of two doxorubicin (DoxR)-resistant vs sensitive parental cell lines. Not surprisingly, the MDR1 gene was included in the identified upregulated genes, although the highest overexpressed transcript in both cell lines was the frizzled-1 Wnt receptor (FZD1) gene, an essential component of the Wnt/beta-catenin pathway. FZD1 upregulation in resistant variants was shown to mediate sustained activation of the Wnt/beta-catenin pathway as revealed by nuclear beta-catenin translocation and target genes transactivation. Interestingly, specific micro-adapted short hairpin RNA (shRNAmir)-mediated FZD1 silencing induced parallel strong decrease in the expression of MDR1, another beta-catenin target gene, revealing a complex, Wnt/beta-catenin-mediated implication of FZD1 in chemoresistance. The significant restoration of drug sensitivity in FZD1-silenced cells confirmed the FZD1-associated chemoresistance. RNA samples from 21 patient tumours (diagnosis and postchemotherapy), showed a highly significant FZD1 and/or MDR1 overexpression after treatment, underlining a role for FZD1-mediated Wnt/beta-catenin pathway in clinical chemoresistance. Our data represent the first implication of the Wnt/beta-catenin pathway in NB chemoresistance and identify potential new targets to treat aggressive and resistant NB.

VP22 light controlled delivery of oligonucleotides to ocular cells in vitro and in vivo.

PURPOSE: To study VP22 light controlled delivery of antisense oligonucleotide (ODN) to ocular cells in vitro and in vivo. METHODS: The C-terminal half of VP22 was expressed in Escherichia coli, purified and mixed with 20 mer phosphorothioate oligonucleotides (ODNs) to form light sensitive complex particles (vectosomes). Uptake of vectosomes and light induced redistribution of ODNs in human choroid melanoma cells (OCM-1) and in human retinal pigment epithelial cells (ARPE-19) were studied by confocal and electron microscopy. The effect of vectosomes formed with an antisense ODN corresponding to the 3'-untranslated region of the human c-raf kinase gene on the viability and the proliferation of OCM-1 cells was assessed before and after illumination. Cells incubated with vectosomes formed with a mismatched ODN, a free antisense ODN or a free mismatched ODN served as controls. White light transscleral illumination was carried out 24 h after the intravitreal injection of vectosomes in rat eyes. The distribution of fluorescent vectosomes and free fluorescent ODN was evaluated on cryosections by fluorescence microscopy before, and 1 h after illumination. RESULTS: Overnight incubation of human OCM-1 and ARPE-19 cells with vectosomes lead to intracellular internalization of the vectosomes. When not illuminated, internalized vectosomes remained stable within the cell cytoplasm. Disruption of vectosomes and release of the complexed ODN was induced by illumination of the cultures with a cold white light or a laser beam. In vitro, up to 60% inhibition of OCM-1 cell proliferation was observed in illuminated cultures incubated with vectosomes formed with antisense c-raf ODN. No inhibitory effect on the OCM-1 cell proliferation was observed in the absence of illumination or when the cells are incubated with a free antisense c-raf ODN and illuminated. In vivo, 24 h after intravitreal injection, vectosomes were observed within the various retinal layers accumulating in the cytoplasm of RPE cells. Transscleral illumination of the injected eyes with a cold white light induced disruption of the vectosomes and a preferential localization of the "released" ODNs within the cell nuclei of the ganglion cell layer, the inner nuclear layer and the RPE cells. CONCLUSIONS: In vitro, VP22 light controlled delivery of ODNs to ocular cells nuclei was feasible using white light or laser illumination. In vivo, a single intravitreal injection of vectosomes, followed by transscleral illumination allowed for the delivery of free ODNs to retinal and RPE cells.

Immunotherapies for uro-genital cancers

Les cancers du col utérin et de la vessie prennent tous deux leur origine dans les sites muqueux et peuvent évoluer lentement de lésions superficielles (lésions squameuses intra-épithéliales de bas à haut grade (HSIL) et carcinomes in situ du col utérin (CIS); ou tumeurs non musculo-invasives de la vessie (NMIBC)) à des cancers invasifs plus avancés. L'éthiologie de ces deux cancers est néanmoins très différente. Le cancer du col utérin est, à l'échelle mondiale, le deuxième cancer le plus mortel chez la femme. Ce cancer résulte de l'infection des cellules basales de l'épithélium stratifié du col utérin par le papillomavirus humain à haut risque (HPV). Les vaccins prophylactiques récemment développés contre le HPV (Gardasil® et Cervarix®) sont des moyens de prévention efficaces lorsqu'ils sont administrés chez les jeunes filles qui ne sont pas encore sexuellement actives; cependant ces vaccins ne permettent pas la régression des lésions déjà existantes. Malgré un développement actif, les vaccins thérapeutiques ciblant les oncogènes viraux E6/E7 n'ont montré qu'une faible efficacité clinique jusqu'à présent. Nous avons récemment démontré qu'une immunisation sous-cutanée (s.c.) était capable de faire régresser les petites tumeurs génitales chez 90% des souris, mais chez seulement 20% des souris présentant de plus grandes tumeurs. Dans cette étude, nous avons développé une nouvelle stratégie où la vaccination est associée à une application locale (intra-vaginale (IVAG)) d'agonistes de TLR. Celle-ci induit une augmentation des cellules T CD8 totales ainsi que T CD8 spécifiques au vaccin, mais pas des cellules T CD4. L'attraction sélective des cellules T CD8 est permise par leur expression des récepteurs de chemokines CCR5 et CXCR3 ainsi que par les ligants E-selectin. La vaccination, suivie de l'application IVAG de CpG, a conduit, chez 75% des souris, à la régression de grandes tumeurs établies. Le cancer de la vessie est le deuxième cancer urologique le plus fréquente. La plupart des tumeurs sont diagnostiquées comme NMIBC et sont restreintes à la muqueuse de la vessie, avec une forte propension à la récurrence et/ou progression après une résection locale. Afin de développer des vaccins contre les antigènes associés à la tumeur (TAA), il est nécessaire de trouver un moyen d'induire une réponse immunitaire CD8 spécifique dans la vessie. Pour ce faire, nous avons comparé différentes voies d'immunisation, en utilisant un vaccin composé d'adjuvants et de l'oncogène de HPV (E7) comme modèle. Les vaccinations s.c. et IVAG ont toutes deux induit un nombre similaire de cellules T CD8 spécifiques du vaccin dans la vessie, alors que l'immunisation intra-nasale fut inefficace. Les voies s.c. et IVAG ont induit des cellules T CD8 spécifiques du vaccin exprimant principalement aL-, a4- et le ligand d'E-selectin, suggérant que ces intégrines/sélectines sont responsables de la relocalisation des cellules T dans la vessie. Une unique immunisation avec E7 a permis une protection tumorale complète lors d'une étude prophylactique, indépendemment de la voie d'immunisation. Dans une étude thérapeutique, seules les vaccinations s.c. et IVAG ont efficacement conduit, chez environ 50% des souris, à la régression de tumeurs de la vessie établies, alors que l'immunisation intra-nasale n'a eu aucun effet. La régression de la tumeur est correlée avec l'infiltration dans la tumeur des cellules T CD8 spécifiques au vaccin et la diminution des cellules T régulatrices (Tregs). Afin d'augmenter l'efficacité de l'immunisation avec le TAA, nous avons testé une vaccination suivie de l'instillation d'agonistes de TLR3 et TLR9, ou d'un vaccin Salmonella Typhi (Ty21a). Cette stratégie a entraîné une augmentation des cellules T CD8 effectrices spécifiques du vaccin dans la vessie, bien qu'à différentes échelles. Ty21a étant l'immunostimulant le plus efficace, il mérite d'être étudié de manière plus approfondie dans le contexte du NMIBC. - Both cervical and bladder cancer originates in mucosal sites and can slowly progress from superficial lesions (low to high-grade squamous intra-epithelial lesions (HSIL) and carcinoma in situ (CIS) in the cervix; or non-muscle invasive tumors in the bladder (NMIBC)), to more advanced invasive cancers. The etiology of these two cancers is however very different. Cervical cancer is the second most common cause of cancer death in women worldwide. This cancer results from the infection of the basal cells of the stratified epithelium of the cervix by high-risk human papillomavirus (HPV). The recent availability of prophylactic vaccines (Gardasil® and Cervarix®) against HPV is an effective strategy to prevent this cancer when administered to young girls before sexual activity; however, these vaccines do not induce regression of established lesions. Despite active development, therapeutic vaccines targeting viral oncogenes E6/E7 had limited clinical efficacy to date. We recently reported that subcutaneous (s.c.) immunization was able to regress small genital tumors in 90% of the mice, but only 20% of mice had regression of larger tumors. Here, we developed a new strategy where vaccination is combined with the local (intravaginal (IVAG)) application of TLR agonists. This new strategy induced an increase of both total and vaccine-specific CD8 T cells in cervix-vagina, but not CD4 T cells. The selective attraction of CD8 T cells is mediated by the expression of CCR5 and CXCR3 chemokine receptors and E-selectin ligands in these cells. Vaccination followed by IVAG application of CpG resulted in tumor regression of large established tumors in 75% of the mice. Bladder cancer is the second most common urological malignancy. Most tumors are diagnosed as NMIBC, and are restricted to the mucosal bladder with a high propensity to recur and/or progress after local resection. Aiming to develop vaccines against tumor associated antigens (TAA) it is necessary to investigate how to target vaccine-specific T-cell immune responses to the bladder. Here we thus compared using an adjuvanted HPV oncogene (E7) vaccine, as a model, different routes of immunization. Both s.c. and IVAG vaccination induced similar number of vaccine-specific CD8 T-cells in the bladder, whereas intranasal (i.n.) immunization was ineffective. S.c. and IVAG routes induced predominantly aL-, a4- and E-selectin ligand-expressing vaccine-specific CD8 T-cells suggesting that these integrin/selectin are responsible for T-cell homing to the bladder. A single E7 immunization conferred full tumor protection in a prophylactic setting, irrespective of the immunization route. In a therapeutic setting, only ivag and s.c. vaccination efficiently regressed established bladder-tumors in ca. 50 % of mice, whereas i.n. immunization had no effect. Tumor regression correlated with vaccine- specific CD8 T cell tumor-infiltration and decrease of regulatory T cells (Tregs). To increase efficacy of TAA immunization, we tested vaccination followed by the local instillation of TLR3 or TLR9 agonist or of a Salmonella Typhi vaccine (Ty21a). This strategy resulted in an increase of vaccine-specific effector CD8 T cells in the bladder, although at different magnitudes. Ty21a being the most efficient, it deserves further investigation in the context of NMIBC. We further tested another strategy to improve therapies of NMIBC. In the murine MB49 bladder tumor model, we replaced the intravesical (ives) BCG therapy by another vaccine strain the Salmonella Ty21a. Ives Ty21a induced bladder tumor regression at least as efficiently as BCG. Ty21a bacteria did not infect nor survive neither in healthy nor in tumor-bearing bladders, suggesting its safety. Moreover, Ty21a induced a transient inflammatory response in healthy bladders, mainly through infiltration of neutrophils and macrophages that rapidly returned to basal levels, confirming its potential safety. The tumor regression was associated to a robust infiltration of immune cells, and secretion of cytokines in urines. Infection of murine tumor cell lines by Ty21a resulted in cell apoptosis. The infection of both murine and human urothelial cell lines induced secretion of in vitro inflammatory cytokines. Ty21a may be an attractive alternative for the ives treatment of NMIBC after transurethral resection and thus deserves more investigation.