Merlin, a "Magic" Linker between Extracellular Cues and Intracellular Signaling Pathways that Regulate Cell Motility, Proliferation, and Survival.

Genetic alterations of neurofibromatosis type 2 (NF2) gene lead to the development of schwannomas, meningiomas, and ependymomas. Mutations of NF2 gene were also found in thyroid cancer, mesothelioma, and melanoma, suggesting that it functions as a tumor suppressor in a wide spectrum of cells. The product of NF2 gene is merlin (moesin-ezrin-radixin-like protein), a member of the Band 4.1 superfamily proteins. Merlin shares significant sequence homology with the ERM (Ezrin-Radixin-Moesin) family proteins and serves as a linker between transmembrane proteins and the actin-cytoskeleton. Merlin is a multifunctional protein and involved in integrating and regulating the extracellular cues and intracellular signaling pathways that control cell fate, shape, proliferation, survival, and motility. Recent studies showed that merlin regulates the cell-cell and cell-matrix adhesions and functions of the cell surface adhesion/extracellular matrix receptors including CD44 and that merlin and CD44 antagonize each other's function and work upstream of the mammalian Hippo signaling pathway. Furthermore, merlin plays important roles in stabilizing the contact inhibition of proliferation and in regulating activities of several receptor tyrosine kinases. Accumulating data also suggested an emerging role of merlin as a negative regulator of growth and progression of several non-NF2 associated cancer types. Together, these recent advances have improved our basic understanding about merlin function, its regulation, and the major signaling pathways regulated by merlin and provided the foundation for future translation of these findings into the clinic for patients bearing the cancers in which merlin function and/or its downstream signaling pathways are impaired or altered.

The ubiquitin-proteasome system in glioma cell cycle control.

A major determinant of cell fate is regulation of cell cycle. Tight regulation of this process is lost during the course of development and progression of various tumors. The ubiquitin-proteasome system (UPS) constitutes a universal protein degradation pathway, essential for the consistent recycling of a plethora of proteins with distinct structural and functional roles within the cell, including cell cycle regulation. High grade tumors, such as glioblastomas have an inherent potential of escaping cell cycle control mechanisms and are often refractory to conventional treatment. Here, we review the association of UPS with several UPS-targeted proteins and pathways involved in regulation of the cell cycle in malignant gliomas, and discuss the potential role of UPS inhibitors in reinstitution of cell cycle control.

RETINOBLASTOMA RELATED1 Regulates Asymmetric Cell Divisions in Arabidopsis.

Formative, also called asymmetric, cell divisions produce daughter cells with different identities. Like other divisions, formative divisions rely first of all on the cell cycle machinery with centrally acting cyclin-dependent kinases (CDKs) and their cyclin partners to control progression through the cell cycle. However, it is still largely obscure how developmental cues are translated at the cellular level to promote asymmetric divisions. Here, we show that formative divisions in the shoot and root of the flowering plant Arabidopsis thaliana are controlled by a common mechanism that relies on the activity level of the Cdk1 homolog CDKA;1, with medium levels being sufficient for symmetric divisions but high levels being required for formative divisions. We reveal that the function of CDKA;1 in asymmetric cell divisions operates through a transcriptional regulation system that is mediated by the Arabidopsis Retinoblastoma homolog RBR1. RBR1 regulates not only cell cycle genes, but also, independent of the cell cycle transcription factor E2F, genes required for formative divisions and cell fate acquisition, thus directly linking cell proliferation with differentiation. This mechanism allows the implementation of spatial information, in the form of high kinase activity, with intracellular gating of developmental decisions.

Simultaneous irradiation of fibroblasts and carcinoma cells repress the secretion of soluble factors able to stimulate carcinoma cell migration.

Stroma mediated wound healing signals may share similarities with the ones produced by tumor's microenvironment and their modulation may impact tumor response to the various anti-cancer treatments including radiation therapy. Therefore we conducted this study, to assess the crosstalk between stromal and carcinoma cells in response to radiotherapy by genetic modulation of the stroma and irradiation. We found that fibroblasts irrespective of their RhoB status do not modulate intrinsic radiosensitivity of TC-1 but produce diffusible factors able to modify tumor cell fate. Then we found that Wt and RhoB deficient fibroblasts stimulated TC-1 migration through distinct mechanisms which are TGF-β1 and MMP-mediated respectively. Lastly, we found that simultaneous irradiation of fibroblasts and TC-1 abrogated the pro-migratory phenotype by repression of TGF-β and MMP secretion. This last result is highly relevant to the clinical situation and suggests that conversely to, the current view; irradiated stroma would not enhance carcinoma migration and could be manipulated to promote anti-tumor immune response.

The role of Notch receptor signaling in T helper 17 cell differentiation

Antigenic recognition by naive CD4+ T cells induces their proliferation and differentiation into functionally distinct T helper (Th) cell. Each CD4+ Th cell subset expresses specific transcription factors and produces signature cytokines that coordinate immune responses against encountered pathogens. Among the factors influencing CD4+ Th cell differentiation, Notch signaling pathway has been reported to play a role in the differentiation and function of multiple CD4+Thcell subsets. Notch signaling is an evolutionarily conserved cell-to-cell signaling cascade involved in many cell fate decision processes. How Notch signaling modulates the differentiation of CD4+ Th cell subsets and whether Notch signaling alone is sufficient or not for the differentiation of CD4+ Th cells is still a matter of debate. Th17 cells are a distinct subset of CD4+ Th cells. They play a role in the control of extracellular bacterial and fungal infections and may lead to inflammatory and autoimmune diseases if not properly regulated. Th17 cells are defined by the expression of RAR-related orphan receptor (ROR)a and RORyT transcription factors and their secretion of IL-17A, IL-17F cytokines. The involvement of Notch signaling in Th17 cell differentiation has mostly been studied in vitro. However, neither the experimental conditions when Notch signaling might be involved in Th17 cell differentiation in vitro and in vivo nor the precise role of Notch in this process remain clear. To better define how Notch signaling impacts Th17 differentiation, we used mice with T cell specific ablation of Notchl and Notch2 (N1 N2ACD4Cre) or of Notch transcriptional repressor RBP- JK (RBP-J ACD4Cre). We show that impaired Notch signaling in T cells, when TCR activating signal were reduced, increased RORyT and IL-17 mRNA levels during in vitro Th17 cell differentiation. Following immunization with OVA in CFA, an adjuvant that induces mostly Th17 cell response, increased IL-17A mRNA and intracellular IL-17A levels were observed in draining lymph nodes of Notch-deficient CD4+T cells. Our data suggest that Notch limited Th17 cell differentiation. Despite high levels of IL-17 mRNA and intracellular IL-17 proteins observed in Notch-deficient T cells, their release of Th17 cytokines ex vivo was markedly decreased, indicating a role for Notch signaling. During the second part of this thesis, we observed that the impact of Notch on Th17 cell differentiation and effector functions was context-dependent using different in vivo experimental models, in which Th17 cells and IL-17A were reported to contribute in the disease development. Collectively, our data reveal that Notch signaling controls the fine-tuning of Th17 cell differentiation and effector functions by limiting their differentiation but promoting selectively cytokine release through Notch-dependent mechanisms that still need to be defined. -- Lors d'une réponse immunitaire et grâce à la reconnaissance antigénique, les lymphocytes CD4+ T naïfs prolifèrent, puis se différencient en CD4+ T auxiliaires ("T helper" ou Th) fonctionnellement distincts. Chaque sous-population de lymphocytes CD4+ T auxiliaires exprime des facteurs de transcription et des cytokines spécifiques qui coordonnent la réponse immunitaire contre les pathogènes rencontrés. Parmi les facteurs influençant la différenciation des lymphocytes CD4+ T auxiliaires, la voie de signalisation Notch a été identifiée comme ayant un rôle dans la différenciation et la fonction des différents sous-types de cellules CD4+ T auxiliaires. La voie de signalisation Notch est une voie évolutivement conservée, qui est impliquée dans la signalisation entre les cellules et dans de nombreux processus de décisions cellulaires. La manière dont la voie de signalisation Notch régule la différenciation des lymphocytes CD4+ T en sous-types de cellules CD4+ auxiliaires, mais également la question de savoir si la voie de signalisation Notch est capable ou non d'induire la différenciation des cellules CD4+T auxiliaires, restent à débattre. Les cellules T auxiliaires 17 (Th17) sont un sous-type distinct de cellules CD4+T. Elles jouent un rôle important dans la défense immunitaire contre des pathogènes tels que les bactéries extracellulaires et les champignons. Une dérégulation de la réponse des cellules Th17 peut conduire à des inflammations mais également à des maladies auto-immunes. Les cellules Th17 sont définies par l'expression de leurs facteurs de transcription RAR-related orphan receptor (ROR)a, RORyT et par la sécrétion de cytokines comme IL-17A, IL-17F. Le rôle de la voie de signalisation Notch dans la différenciation des cellules Th17 a principalement été démontré in vitro. Malgré tout, ni les conditions expérimentales dans lesquelles cette voie pourrait être impliquée dans la différenciation des cellules Th17 in vitro et in vivo, mais également ni la fonction exacte de Notch dans ces processus, ne sont des questions résolues. Afin de mieux définir comment la voie de signalisation Notch est impliquée dans la différenciation des cellules Th17, nous avons utilisé des souris avec une déficience spécifique dans les cellules T des récepteurs Notchl et Notch2 (N1N2ACD4Cre) ou du répresseur transcriptionnel de Notch RBP-JK (RBP-J ACD4Cre). Nous avons montré que lorsque la voie de signalisation Notch est déficiente, les niveaux d'ARN messager (ARNm) de RORyT et de IL-17A sont augmentés dans les cellules Th17 pendant la différenciation in vitro, en présence de niveaux réduits des signaux activant les cellules T CD4+. Une augmentation dans les niveaux d'ARNm de IL-17A et de IL-17A intracellulaire au niveau protéinique a été observée dans les cellules T CD4+ Notch déficientes, au niveau des ganglions drainants après immunisation avec l'OVA dans le CFA, un adjuvant induisant une réponse des cellules Th17. Nos résultats suggèrent que Notch pourrait réguler négativement l'expression de IL-17A au niveau transcriptionnel mais également protéinique. Malgré une augmentation de IL-17A au niveau de l'ARNm et protéinique dans les cellules CD4+ T Notch déficientes, paradoxalement la sécrétion de IL-17A mais également de cytokines associées aux fonctions effectrices des cellules Th17 sont profondément diminuées 6X vivo, suggérant un rôle de la voie de signalisation Notch dans ce processus. Dans la deuxième partie de ce travail de thèse, nous avons observé que l'impact de Notch dans la différenciation des cellules Th17 et dans leurs fonctions effectrices était dépendant du contexte dans d'autres modèles expérimentaux in vivo, où les cellules Th17 et l'IL-17A ont été identifiées comme ar-.riCociêSM dans le développement ds la pathologie. En résumé, nous avons montré que la voie de la signalisation Notch contrôle la régulation précise de la différenciation des cellules Th17 en limitant leur différenciation, mais en promouvant sélectivement leur relâchement en cytokines associés aux cellules Th17 par l'intermédiaire de mécanismes dépendant de Notch, qui restent toujours à déterminer. -- Lors d'une réponse immunitaire et grâce à la reconnaissance antigénique, les lymphocytes CD4+ T naïfs prolifèrent, puis se différencient en CD4+ T auxiliaires ("T helper" ou Th) fonctionnellement distincts. Chaque sous-population de lymphocytes T auxiliaires exprime des facteurs de transcription et des cytokines spécifiques qui coordonnent une réponse immunitaire contre différents pathogènes. Les mécanismes liés à la différenciation des lymphocytes CD4+ T auxiliaires sont complexes et régulés. Une mauvaise régulation de la différenciation des lymphocytes CD4+ T auxiliaires peut conduire à des maladies auto-immunes, mais également à des processus inflammatoires. Parmi les facteurs influençant la différenciation des lymphocytes T auxiliaires, la voie de signalisation Notch a été identifiée comme ayant un rôle dans la différenciation et la fonction des différents sous-types de cellules CD4+ T auxiliaires. La voie de signalisation Notch est une voie évolutivement conservée, qui est impliquée dans la signalisation entre les cellules, mais également dans de nombreux processus de décisions cellulaires. Quelle est l'implication de la voie de signalisation Notch dans la différenciation des lymphocytes CD4+ en sous-types de cellules CD4+T auxiliaires et comment cette voie agit dans ce processus, sont des questions débattues. Les cellules T auxiliaires 17 (Th17) sont une sous-population distincte de lymphocytes CD4+. Elles jouent un rôle important dans la défense immunitaire contre les bactéries extracellulaires et les champignons. Une dérégulation de la réponse des cellules Th17 a été associée à des maladies auto-immunes et à l'inflammation. Les cellules Th17 sont définies par l'expression du facteur de transcription RAR-related orphan receptor (ROR)yT et des cytokines comme IL-17A, IL-17F. Le rôle de la voie de signalisation Notch dans la différenciation des cellules Th17 a été principalement démontré dans des études expérimentales in vitro. Malgré tout, les conditions expérimentales exactes dans lesquelles la voie de signalisation de Notch pourrait être impliquée dans la différenciation des cellules Th17, mais également le rôle de Notch dans ce processus ne sont pas encore clairement élucidés. Afin de mieux définir comment la voie de signalisation Notch est impliquée dans la différenciation des cellules Th17, nous avons utilisé des souris avec une déficience spécifique dans les cellules T des récepteurs Notchl et Notch2 (N1 N2ACD4Cre) ou du répresseur transcriptionnel de Notch RBP-JK (RBP-JACD4CRE). Nous avons montré que lorsque la voie de signalisation Notch est déficiente, les niveaux d'ARN messager (ARNm) de RORyT et de IL-17 sont augmentés dans les cellules Th17 pendant leur différenciation in vitro. Cet effet de Notch sur la transcription apparaît être facultatif lorsque les conditions environnementales sont en excès in vitro. Après immunisation avec un adjuvant qui induit principalement une réponse des cellules Th17, nous avons observé que les niveaux de ARNm de IL-17A et aussi de IL-17A intracellulaire au niveau protéinique étaient augmentés dans les ganglions drainants dans les cellules CD4+ Notch déficientes. Ces résultats suggèrent que Notch pourrait réguler négativement l'expression de IL- 17 au niveau transcriptionnel mais également protéinique. Malgré des niveaux plus élevés de IL- 17 ARNm et aussi IL-17A intracellulaire dans les cellules T Notch déficientes, le relâchement en cytokines Th17 est profondément diminué indiquant un rôle de la voie de signalisation Notch dans ces processus de sécrétion. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons observé que le rôle de Notch dans ia différenciation dss cellules Ti,17 et dans leurs fonctions effectrices était dépendant du contexte dans d'autres modèles expérimentaux, qui ont été rapportés comme une réponse induisant des cellules Th17. En résumé, nos données montrent que la voie de la signalisation Notch contrôle la régulation précise de la différenciation des cellules Th17 en limitant leur différenciation mais en promouvant sélectivement le relâchement en cytokines associées aux cellules Th17 par des mécanismes dépendant de Notch qui restent toujours à déterminer. Par conséquent, l'inhibition de la voie de signalisation Notch pourrait être utilisée dans des situations inflammatoires ou d'auto-immunité où la réponse des cellules Th17 est exacerbée.

Reticular dysgenesis-associated AK2 protects hematopoietic stem and progenitor cell development from oxidative stress.

Adenylate kinases (AKs) are phosphotransferases that regulate the cellular adenine nucleotide composition and play a critical role in the energy homeostasis of all tissues. The AK2 isoenzyme is expressed in the mitochondrial intermembrane space and is mutated in reticular dysgenesis (RD), a rare form of severe combined immunodeficiency (SCID) in humans. RD is characterized by a maturation arrest in the myeloid and lymphoid lineages, leading to early onset, recurrent, and overwhelming infections. To gain insight into the pathophysiology of RD, we studied the effects of AK2 deficiency using the zebrafish model and induced pluripotent stem cells (iPSCs) derived from fibroblasts of an RD patient. In zebrafish, Ak2 deficiency affected hematopoietic stem and progenitor cell (HSPC) development with increased oxidative stress and apoptosis. AK2-deficient iPSCs recapitulated the characteristic myeloid maturation arrest at the promyelocyte stage and demonstrated an increased AMP/ADP ratio, indicative of an energy-depleted adenine nucleotide profile. Antioxidant treatment rescued the hematopoietic phenotypes in vivo in ak2 mutant zebrafish and restored differentiation of AK2-deficient iPSCs into mature granulocytes. Our results link hematopoietic cell fate in AK2 deficiency to cellular energy depletion and increased oxidative stress. This points to the potential use of antioxidants as a supportive therapeutic modality for patients with RD.

The Dual Role of HIF Hydroxylase PHD3 in Cancer Cell Survival

Most advanced tumours face periods of reduced oxygen availability i.e. hypoxia. During these periods tumour cells undergo adaptive changes enabling their survival under adverse conditions. In cancer hypoxia-induced cellular changes cause tumour progression, hinder cancer treatment and are indicative of poor prognosis. Within cells the main regulator of hypoxic responses is the hypoxia-inducible factor (HIF). HIF governs the expression of over a hundred hypoxia-inducible genes that regulate a number of cellular functions such as angiogenesis, glucose metabolism and cell migration. Therefore the activity of HIF must be tightly governed. HIF is regulated by a family of prolyl hydroxylase enzymes, PHDs, which mark HIF for destruction in normoxia. Under hypoxic conditions PHDs lose much of their enzymatic activity as they need molecular oxygen as a cofactor. Out of the three PHDs (PHD1, 2 and 3) PHD2 has been considered to be the main HIF-1 regulator in normoxic conditions. PHD3 on the other hand shows the most robust induction in response to oxygen deprivation and it has been implied as the main HIF-1 regulator under prolonged hypoxia. SQSTM1/p62 (p62) is an adaptor protein that functions through its binding motifs to bring together proteins in order to regulate signal transduction. In non-stressed situations p62 levels are kept low but its expression has been reported to be upregulated in many cancers. It has a definitive role as an autophagy receptor and as such it serves a key function in cancer cell survival decisions. In my thesis work I evaluated the significance of PHD3 in cancer cell and tumour biology. My results revealed that PHD3 has a dual role in cancer cell fate. First, I demonstrated that PHD3 forms subcellular protein aggregates in oxygenated carcinoma cells and that this aggregation promotes apoptosis induction in a subset of cancer cells. In these aggregates an adaptor protein SQSTM1/p62 interacts with PHD3 and in so doing regulates PHD3 expression. SQSTM1/p62 expression is needed to keep PHD3 levels low in normoxic conditions. Its levels rapidly decrease in response to hypoxia allowing PHD3 protein levels to be upregulated and the protein to be diffusely expressed throughout the cell. The interaction between PHD3 and SQSTM1/p62 limits the ability of PHD3 to function on its hydroxylation target protein HIF-1alpha. Second, the results indicate that when PHD3 is upregulated under hypoxia it protects cancer cells by allowing cell cycle to proceed from G1 to S-phase. My data demonstrates that PHD3 may either cause cell death or protect the cells depending on its expression pattern and the oxygen availability of tumours.

Cell lineage relationship in the stomach of normal and genetically manipulated mice

The oxyntic mucosa of the mouse stomach is lined with a heterogeneous population of cells that form numerous short pits continuous with long tubular glands. Tritiated thymidine radioautography has made it possible to pinpoint the origin of all cell types and to follow the differentiation/migration of different cell lineages along the pit-gland unit. The proliferating multipotent stem cells functionally anchored in the upper glandular region, the isthmus, give rise to three main lineage precursors: 1) pre-pit cells, which migrate upward to the pit while differentiating into mucus-producing pit cells; 2) pre-neck cells, which migrate downward to the glandular neck while differentiating into mucus-producing neck cells that, by approaching the glandular base, gradually change their phenotype into pepsinogen- and intrinsic factor-producing zymogenic cells; 3) pre-parietal cells, which differentiate into acid-producing parietal cells in the isthmus and then undergo bipolar migration towards the pit and the glandular base. Thus, parietal cells are the only cells that complete their differentiation in the isthmus and then migrate to be scattered throughout the pit-gland unit. To determine whether parietal cells play a role in controlling decisions about cell fate within the pit-gland unit, the gastric epithelium has been examined in transgenic mice expressing the H,K-ATPase ß-subunit-1035 to +24/simian virus 40 large T antigen fusion gene. The blockade in parietal cell differentiation in these mice produces an amplification of lineage precursors, a marked depletion of zymogenic cells and an increase in pit cell census. Ablation of parietal cells in another transgenic mouse model expressing the H,K-ATPase ß-subunit-1035 to +24/diphtheria toxin fragment A fusion gene also produces amplification of lineage precursors, and similar effects on zymogenic and pit cell census. These findings strongly suggest that parietal cells produce regulatory signals that control the cellular differentiation program of both pit and zymogenic cell lineages, and would hopefully improve our ability to identify the cellular pathways leading to malignant transformation

Multicellular spheroids of bone marrow stromal cells: a three-dimensional in vitro culture system for the study of hematopoietic cell migration

Cell fate decisions are governed by a complex interplay between cell-autonomous signals and stimuli from the surrounding tissue. In vivo cells are connected to their neighbors and to the extracellular matrix forming a complex three-dimensional (3-D) microenvironment that is not reproduced in conventional in vitro systems. A large body of evidence indicates that mechanical tension applied to the cytoskeleton controls cell proliferation, differentiation and migration, suggesting that 3-D in vitro culture systems that mimic the in vivo situation would reveal biological subtleties. In hematopoietic tissues, the microenvironment plays a crucial role in stem and progenitor cell survival, differentiation, proliferation, and migration. In adults, hematopoiesis takes place inside the bone marrow cavity where hematopoietic cells are intimately associated with a specialized three 3-D scaffold of stromal cell surfaces and extracellular matrix that comprise specific niches. The relationship between hematopoietic cells and their niches is highly dynamic. Under steady-state conditions, hematopoietic cells migrate within the marrow cavity and circulate in the bloodstream. The mechanisms underlying hematopoietic stem/progenitor cell homing and mobilization have been studied in animal models, since conventional two-dimensional (2-D) bone marrow cell cultures do not reproduce the complex 3-D environment. In this review, we will highlight some of the mechanisms controlling hematopoietic cell migration and 3-D culture systems.

Computational prediction of neural progenitor cell fates

Understanding how stem and progenitor cells choose between alternative cell fates is a major challenge in developmental biology. Efforts to tackle this problem have been hampered by the scarcity of markers that can be used to predict cell division outcomes. Here we present a computational method, based on algorithmic information theory, to analyze dynamic features of living cells over time. Using this method, we asked whether rat retinal progenitor cells (RPCs) display characteristic phenotypes before undergoing mitosis that could foretell their fate. We predicted whether RPCs will undergo a self-renewing or terminal division with 99% accuracy, or whether they will produce two photoreceptors or another combination of offspring with 87% accuracy. Our implementation can segment, track and generate predictions for 40 cells simultaneously on a standard computer at 5 min per frame. This method could be used to isolate cell populations with specific developmental potential, enabling previously impossible investigations.

Asymmetric cell division intersects with cell geometry : a method to extrapolate and quantify geometrical parameters of sensory organ precursors

La division cellulaire asymétrique (DCA) consiste en une division pendant laquelle des déterminants cellulaires sont distribués préférentiellement dans une des deux cellules filles. Par l’action de ces déterminants, la DCA générera donc deux cellules filles différentes. Ainsi, la DCA est importante pour générer la diversité cellulaire et pour maintenir l’homéostasie de certaines cellules souches. Pour induire une répartition asymétrique des déterminants cellulaires, le positionnement du fuseau mitotique doit être très bien contrôlé. Fréquemment ceci génère deux cellules filles de tailles différentes, car le fuseau mitotique n’est pas centré pendant la mitose, ce qui induit un positionnement asymétrique du sillon de clivage. Bien qu’un complexe impliquant des GTPases hétérotrimériques et des protéines liant les microtubules au cortex ait été impliqué directement dans le positionnement du fuseau mitotique, le mécanisme exact induisant le positionnement asymétrique du fuseau durant la DCA n'est pas encore compris. Des études récentes suggèrent qu’une régulation asymétrique du cytosquelette d’actine pourrait être responsable de ce positionnement asymétrique du faisceau mitotique. Donc, nous émettons l'hypothèse que des contractions asymétriques d’actine pendant la division cellulaire pourraient déplacer le fuseau mitotique et le sillon de clivage pour créer une asymétrie cellulaire. Nos résultats préliminaires ont démontré que le blebbing cortical, qui est une indication de tension corticale et de contraction, se produit préférentiellement dans la moitié antérieure de cellule précurseur d’organes sensoriels (SOP) pendant le stage de télophase. Nos données soutiennent l'idée que les petites GTPases de la famille Rho pourraient être impliqués dans la régulation du fuseau mitotique et ainsi contrôler la DCA des SOP. Les paramètres expérimentaux développés pour cette thèse, pour étudier la régulation de l’orientation et le positionnement du fuseau mitotique, ouvrirons de nouvelles avenues pour contrôler ce processus, ce qui pourrait être utile pour freiner la progression de cellules cancéreuses. Les résultats préliminaires de ce projet proposeront une manière dont les petites GTPases de la famille Rho peuvent être impliqués dans le contrôle de la division cellulaire asymétrique in vivo dans les SOP. Les modèles théoriques qui sont expliqués dans cette étude pourront servir à améliorer les méthodes quantitatives de biologie cellulaire de la DCA.

Establishing a Robust In Vitro Embryonic Stem Cell Differentiation Assay to Monitor the Hematopoietic Potential of DELES Clones

Afin d’effectuer des études fonctionnelles sur le génome de la souris, notre laboratoire a généré une bibliothèque de clones de cellules souches embryonnaires (ESC) présentant des suppressions chromosomiques chevauchantes aléatoires – la bibliothèque DELES. Cette bibliothèque contient des délétions couvrant environ 25% du génome murin. Dans le laboratoire, nous comptons identifier de nouveaux déterminants du destin des cellules hématopoïétiques en utilisant cet outil. Un crible primaire utilisant la benzidine pour démontrer la présence d'hémoglobine dans des corps embryoïdes (EBS) a permis d’identifier plusieurs clones délétés présentant un phénotype hématopoïétique anormal. Comme cet essai ne vérifie que la présence d'hémoglobine, le but de mon projet est d'établir un essai in vitro de différenciation des ESC permettant de mesurer le potentiel hématopoïétique de clones DELES. Mon hypothèse est que l’essai de différenciation hématopoïétique publié par le Dr Keller peut être importé dans notre laboratoire et utilisé pour étudier l'engagement hématopoïétique des clones DELES. À l’aide d’essais de RT-QPCR et de FACS, j’ai pu contrôler la cinétique de différenciation hématopoïétique en suivant l’expression des gènes hématopoïétiques et des marqueurs de surface comme CD41, c-kit, RUNX1, GATA2, CD45, β-globine 1 et TER-119. Cet essai sera utilisé pour valider le potentiel hématopoïétique des clones DELES candidats identifiés dans le crible principal. Mon projet secondaire vise à utiliser la même stratégie rétro-virale a base de Cre-loxP utilisée pour générer la bibliothèque DELES pour générer une bibliothèque de cellules KBM-7 contenant des suppressions chromosomiques chevauchantes. Mon but ici est de tester si la lignée cellulaire leuémique humaine presque haploïde KBM-7 peut être exploitée en utilisant l'approche DELES pour créer cette bibliothèque. La bibliothèque de clones KBM-7 servira à définir les activités moléculaires de drogues anti-leucémiques potentielless que nous avons identifiées dans le laboratoire parce qu’elles inhibent la croissance cellulaire dans plusieurs échantillons de leucémie myéloïde aiguë dérivés de patients. Elle me permettra également d'identifier les voies de signalisation moléculaires qui, lorsque génétiquement perturbées, peuvent conférer une résistance à ces drogues.

Towards the use of hydrogels in the treatment of limbal stem cell deficiency

Corneal blindness caused by limbal stem cell deficiency (LSCD) is a prevailing disorder worldwide. Clinical outcomes for LSCD therapy using amniotic membrane (AM) are unpredictable. Hydrogels can eliminate limitations of standard therapy for LSCD, because they present all the advantages of AM (i.e. biocompatibility, inertness and a biodegradable structure) but unlike AM, they are structurally uniform and can be easily manipulated to alter mechanical and physical properties. Hydrogels can be delivered with minimum trauma to the ocular surface and do not require extensive serological screening before clinical application. The hydrogel structure is also amenable to modifications which direct stem cell fate. In this focussed review we highlight hydrogels as biomaterial substrates which may replace and/or complement AM in the treatment of LSCD.

Notch signaling controls the balance of ciliated and secretory cell fates in developing airways

Although there is accumulated evidence of a role for Notch in the developing lung, it is still unclear how disruption of Notch signaling affects lung progenitor cell fate and differentiation events in the airway epithelium. To address this issue, we inactivated Notch signaling conditionally in the endoderm using a Shh-Cre deleter mouse line and mice carrying floxed alleles of the Pofut1 gene, which encodes an O-fucosyltransferase essential for Notch-ligand binding. We also took the same conditional approach to inactivate expression of Rbpjk, which encodes the transcriptional effector of canonical Notch signaling. Strikingly, these mutants showed an almost identical lung phenotype characterized by an absence of secretory Clara cells without evidence of cell death, and showed airways populated essentially by ciliated cells, with an increase in neuroendocrine cells. This phenotype could be further replicated in cultured wild-type lungs by disrupting Notch signaling with a gamma-secretase inhibitor. Our data suggest that Notch acts when commitment to a ciliated or non-ciliated cell fate occurs in proximal progenitors, silencing the ciliated program in the cells that will continue to expand and differentiate into secretory cells. This mechanism may be crucial to define the balance of differentiated cell profiles in different generations of the developing airways. It might also be relevant to mediate the metaplastic changes in the respiratory epithelium that occur in pathological conditions, such as asthma and chronic obstructive pulmonary disease.

MAPKs and signal transduction in the control of gastrointestinal epithelial cell proliferation and differentiation

Mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathways are activated by several stimuli and transduce the signal inside cells, generating diverse responses including cell proliferation, differentiation, migration and apoptosis. Each MAPK cascade comprises a series of molecules, and regulation takes place at different levels. They communicate with each other and with additional pathways, creating a signaling network that is important for cell fate determination. In this review, we focus on ERK, JNK, p38 and ERK5, the major MAPKs, and their interactions with PI3K-Akt, TGFβ/Smad and Wnt/β-catenin pathways. More importantly, we describe how MAPKs regulate cell proliferation and differentiation in the rapidly renewing epithelia that lines the gastrointestinal tract and, finally, we highlight the recent findings on nutritional aspects that affect MAPK transduction cascades.