Paullinia cupana Mart var. sorbilis, guaraná, reduces cell proliferation and increases apoptosis of B16/F10 melanoma lung metastases in mice

We showed that guaraná (Paullinia cupana Mart var. sorbilis) had a chemopreventive effect on mouse hepatocarcinogenesis and reduced diethylnitrosamine-induced DNA damage. In the present experiment, we evaluated the effects of guaraná in an experimental metastasis model. Cultured B16/F10 melanoma cells (5 x 10(5) cells/animal) were injected into the tail vein of mice on the 7th day of guaraná treatment (2.0 mg P. cupana/g body weight, per gavage) and the animals were treated with guaraná daily up to 14 days until euthanasia (total treatment time: 21 days). Lung sections were obtained for morphometric analysis, apoptotic bodies were counted to calculate the apoptotic index and proliferating cell nuclear antigen-positive cells were counted to determine the proliferation index. Guaraná-treated (GUA) animals presented a 68.6% reduction in tumor burden area compared to control (CO) animals which were not treated with guaraná (CO: 0.84 ± 0.26, N = 6; GUA: 0.27 ± 0.24, N = 6; P = 0.0043), a 57.9% reduction in tumor proliferation index (CO: 23.75 ± 20.54, N = 6; GUA: 9.99 ± 3.93, N = 6; P = 0.026) and a 4.85-fold increase in apoptotic index (CO: 66.95 ± 22.95, N = 6; GUA: 324.37 ± 266.74 AB/mm², N = 6; P = 0.0152). In this mouse model, guaraná treatment decreased proliferation and increased apoptosis of tumor cells, consequently reducing the tumor burden area. We are currently investigating the molecular pathways of the effects of guaraná in cultured melanoma cells, regarding principally the cell cycle inhibitors and cyclins.

Aberrant signaling in T-cell acute lymphoblastic leukemia: biological and therapeutic implications

T-cell acute lymphoblastic leukemia (T-ALL) is a biologically heterogeneous disease with respect to phenotype, gene expression profile and activation of particular intracellular signaling pathways. Despite very significant improvements, current therapeutic regimens still fail to cure a portion of the patients and frequently implicate the use of aggressive protocols with long-term side effects. In this review, we focused on how deregulation of critical signaling pathways, in particular Notch, PI3K/Akt, MAPK, Jak/STAT and TGF-ß, may contribute to T-ALL. Identifying the alterations that affect intracellular pathways that regulate cell cycle and apoptosis is essential to understanding the biology of this malignancy, to define more effective markers for the correct stratification of patients into appropriate therapeutic regimens and to identify novel targets for the development of specific, less detrimental therapies for T-ALL.

A DNA enzyme targeting Egr-1 inhibits rat vascular smooth muscle cell proliferation by down-regulation of cyclin D1 and TGF-β1

We have demonstrated that a synthetic DNA enzyme targeting early growth response factor-1 (Egr-1) can inhibit neointimal hyperplasia following vascular injury. However, the detailed mechanism of this inhibition is not known. Thus, the objective of the present study was to further investigate potential inhibitory mechanisms. Catalytic DNA (ED5) and scrambled control DNA enzyme (ED5SCR) were synthesized and transfected into primary cultures of rat vascular smooth muscle cells (VSMCs). VSMC proliferation and DNA synthesis were analyzed by the MTT method and BrdU staining, respectively. Egr-1, TGF-β1, p53, p21, Bax, and cyclin D1 expression was detected by RT-PCR and Western blot. Apoptosis and cell cycle assays were performed by FACS. Green fluorescence could be seen localized in the cytoplasm of 70.6 ± 1.52 and 72 ± 2.73% VSMCs 24 h after transfection of FITC-labeled ED5 and ED5SCR, respectively. We found that transfection with ED5 significantly inhibited cultured VSMC proliferation in vitro after 24, 48, and 72 h of serum stimulation, and also effectively decreased the uptake of BrdU by VSMC. ED5 specifically reduced serum-induced Egr-1 expression in VSMCs, further down-regulated the expression of cyclin D1 and TGF-β1, and arrested the cells at G0/G1, inhibiting entry into the S phase. FACS analysis indicated that there was no significant difference in the rate of apoptosis between ED5- and ED5SCR-transfected cells. Thus, ED5 can specifically inhibit Egr-1 expression, and probably inhibits VSMC proliferation by down-regulating the expressions of cyclin D1 and TGF-β1. However, ED5 has no effect on VSMC apoptosis.

The cytotoxicity of methacryloxylethyl cetyl ammonium chloride, a cationic antibacterial monomer, is related to oxidative stress and the intrinsic mitochondrial apoptotic pathway

Antibacterial monomers incorporated in dentin bonding systems may have toxic effects on the pulp. Thus, the cytotoxicity of antibacterial monomers and its underlying mechanisms must be elucidated to improve the safety of antibacterial monomer application. The influence of an antibacterial monomer, methacryloxylethyl cetyl ammonium chloride (DMAE-CB), on the vitality of L929 mouse fibroblasts was tested using MTT assay. Cell cycle progression was studied using flow cytometry. Production of intracellular reactive oxygen species (ROS) after DMAE-CB treatment was measured using 2,7-dichlorodihydrofluorescein diacetate staining and flow cytometry analysis. Loss of mitochondrial membrane potential, disturbance of Bcl-2 and Bax expression, as well as release of cytochrome C were also measured using flow cytometry analysis or Western blot to explore the possible involvement of the mitochondrial-related apoptotic pathway. DMAE-CB elicited cell death in a dose-dependent manner and more than 50% of cells were killed after treatment with 30 µM of the monomer. Both necrosis and apoptosis were observed. DMAE-CB also induced G1- and G2-phase arrest. Increased levels of intracellular ROS were observed after 1 h and this overproduction was further enhanced by 6-h treatment with the monomer. DMAE-CB may cause apoptosis by disturbing the expression of Bcl-2 and Bax, reducing the mitochondrial potential and inducing release of cytochrome C. Taken together, these findings suggest that the toxicity of the antibacterial monomer DMAE-CB is associated with ROS production, mitochondrial dysfunction, cell cycle disturbance, and cell apoptosis/necrosis.

BC047440 antisense eukaryotic expression vectors inhibited HepG2 cell proliferation and suppressed xenograft tumorigenicity

The biological functions of the BC047440 gene highly expressed by hepatocellular carcinoma (HCC) are unknown. The objective of this study was to reconstruct antisense eukaryotic expression vectors of the gene for inhibiting HepG2 cell proliferation and suppressing their xenograft tumorigenicity. The full-length BC047440 cDNA was cloned from human primary HCC by RT-PCR. BC047440 gene fragments were ligated with pMD18-T simple vectors and subsequent pcDNA3.1(+) plasmids to construct the recombinant antisense eukaryotic vector pcDNA3.1(+)BC047440AS. The endogenous BC047440 mRNA abundance in target gene-transfected, vector-transfected and naive HepG2 cells was semiquantitatively analyzed by RT-PCR and cell proliferation was measured by the MTT assay. Cell cycle distribution and apoptosis were profiled by flow cytometry. The in vivo xenograft experiment was performed on nude mice to examine the effects of antisense vector on tumorigenicity. BC047440 cDNA fragments were reversely inserted into pcDNA3.1(+) plasmids. The antisense vector significantly reduced the endogenous BC047440 mRNA abundance by 41% in HepG2 cells and inhibited their proliferation in vitro (P < 0.01). More cells were arrested by the antisense vector at the G1 phase in an apoptosis-independent manner (P = 0.014). Additionally, transfection with pcDNA3.1(+)BC047440AS significantly reduced the xenograft tumorigenicity in nude mice. As a novel cell cycle regulator associated with HCC, the BC047440 gene was involved in cell proliferation in vitro and xenograft tumorigenicity in vivo through apoptosis-independent mechanisms.

Tetramethylpyrazine potentiates arsenic trioxide activity against HL-60 cell lines

The objective of this study was to evaluate the effects of tetramethylpyrazine (TMP) in combination with arsenic trioxide (As2O3) on the proliferation and differentiation of HL-60 cells. The HL-60 cells were treated with 300 µg/mL TMP, 0.5 µM As2O3, and 300 µg/mL TMP combined with 0.5 µM As2O3, respectively. The proliferative inhibition rates were determined with MTT. Differentiation was detected by the nitroblue tetrazolium (NBT) reduction test, Wright’s staining and the distribution of CD11b and CD14. Flow cytometry was used to analyze cell cycle distribution. RT-PCR and Western blot assays were employed to detect the expressions of c-myc, p27, CDK2, and cyclin E1. Combination treatment had synergistic effects on the proliferative inhibition rates. The rates were increased gradually after the combination treatment, much higher than those treated with the corresponding concentration of As2O3 alone. The cells exhibited characteristics of mature granulocytes and a higher NBT-reducing ability, being a 2.6-fold increase in the rate of NBT-positive ratio of HL-60 cells within the As2O3 treatment versus almost a 13-fold increase in the TMP + As2O3 group. Cells treated with both TMP and As2O3 expressed far more CD11b antigens, almost 2-fold compared with the control group. Small doses of TMP potentiate As2O3-induced differentiation of HL-60 cells, possibly by regulating the expression and activity of G0/G1 phase-arresting molecules. Combination treatment of TMP with As2O3 has significant synergistic effects on the proliferative inhibition of HL-60 cells.

p16 (INK4a) has clinicopathological and prognostic impact on oropharynx and larynx squamous cell carcinoma

CDKN2A encodes proteins such as p16 (INK4a), which negatively regulate the cell-cycle. Molecular genetic studies have revealed that deletions in CDKN2A occur frequently in cancer. Although p16 (INK4a) may be involved in tumor progression, the clinical impact and prognostic implications in head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) are controversial. The objective of this study was to evaluate the frequency of the immunohistochemical expression of p16 (INK4a) in 40 oropharynx and 35 larynx from HNSCC patients treated in a single institution and followed-up at least for 10 years in order to explore potential associations with clinicopathological outcomes and prognostic implications. Forty cases (53.3%) were positive for p16 (INK4a) and this expression was more intense in non-smoking patients (P = 0.050), whose tumors showed negative vascular embolization (P = 0.018), negative lymphatic permeation (P = 0.002), and clear surgical margins (P = 0.050). Importantly, on the basis of negative p16 (INK4a) expression, it was possible to predict a probability of lower survival (P = 0.055) as well as tumors presenting lymph node metastasis (P = 0.050) and capsular rupture (P = 0.0010). Furthermore, increased risk of recurrence was observed in tumors presenting capsular rupture (P = 0.0083). Taken together, the alteration in p16 (INK4a) appears to be a common event in patients with oropharynx and larynx squamous cell carcinoma and the negative expression of this protein correlated with poor prognosis.

Rat visceral yolk sac cells: viability and expression of cell markers during maternal diabetes

The function of the visceral yolk sac (VYS) is critical for embryo organogenesis until final fetal development in rats, and can be affected by conditions such as diabetes. In view of the importance of diabetes during pregnancy for maternal and neonatal health, the objective of this study was to assess fetal weight, VYS cell markers, and viability in female Wistar rats (200-250 g) with induced diabetes (alloxan, 37 mg/kg) on the 8th gestational day (gd 8). At gd 15, rats from control (n=5) and diabetic (n=5) groups were anesthetized and laparotomized to remove the uterine horns for weighing of fetuses and collecting the VYS. Flow cytometry was used for characterizing VYS cells, and for determining mitochondrial activity, cell proliferation, DNA ploidy, cell cycle phases, and caspase-3 activity. Fetal weight was reduced in the diabetic group. Expression of the cell markers CD34, VEGFR1, CD115, CD117, CD14, CCR2, CD90, CD44, STRO-1, OCT3/4, and Nanog was detected in VYS cells in both groups. In the diabetic group, significantly decreased expression of CD34 (P<0.05), CCR2 (P<0.001), and OCT3/4 (P<0.01), and significantly increased expression of CD90 (P<0.05), CD117 (P<0.01), and CD14 (P<0.05) were observed. VYS cells with inactive mitochondria, activated caspase-3, and low proliferation were present in the rats with diabetes. Severe hyperglycemia caused by maternal diabetes had negative effects on pregnancy, VYS cell viability, and the expression of cell markers.

Effect of estradiol and bisphenol A on human hepatoblastoma cell viability and telomerase activity

Sex hormones from environmental and physiological sources might play a major role in the pathogenesis of hepatoblastoma in children. This study investigated the effects of estradiol and bisphenol A on the proliferation and telomerase activity of human hepatoblastoma HepG2 cells. The cells were divided into 6 treatment groups: control, bisphenol A, estradiol, anti-estrogen ICI 182,780 (hereinafter ICI), bisphenol A+ICI, and estradiol+ICI. Cell proliferation was measured based on average absorbance using the Cell Counting-8 assay. The cell cycle distribution and apoptotic index were determined by flow cytometry. Telomerase activity was detected by polymerase chain reaction and a telomeric repeat amplification protocol assay. A higher cell density was observed in bisphenol A (P<0.01) and estradiol (P<0.05) groups compared with the control group. Cell numbers in S and G2/M phases after treatment for 48 h were higher (P<0.05), while the apoptotic index was lower (P<0.05) and telomerase activities at 48 and 72 h (P<0.05) were higher in these groups than in the control group. The cell density was also higher in bisphenol A+ICI (P<0.01) and estradiol+ICI (P<0.05) groups compared with the ICI group. Furthermore, cell numbers were increased in S and G2/M phases (P<0.05), while the apoptotic index was lower (P<0.05) and telomerase activities at 48 and 72 h were higher (P<0.05) in these groups than in the ICI group. Therefore, bisphenol A and estradiol promote HepG2 cell proliferation in vitro by inhibition of apoptosis and stimulation of telomerase activity via an estrogen receptor-dependent pathway.

Sphingosine-1-phosphate-evoked invasion of follicular thyroid cancer cells : evidence for the involvement of HIF-Iα, MMP2 and MMP9

Sphingolipids are widely expressed molecules, which traditionally were considered to have majorly structural properties. Nowadays, however, they are implicated in a wide range of different biological processes. The bioactive lipid sphingosine 1-phosphate (S1P) has emerged during the past decade as one of the most studied molecules due to its proliferative and pro-migratory abilities both during normal physiology and in the pathology of a subset of different diseases. Migration and invasion of cancer cells require changes in cell behavior and modulation of the tissue microenvironment. Tumor aggressiveness is markedly enhanced by hypoxia, in which hypoxia inducible transcription factors 1-2α (HIF-1-2α) are activated to promote metabolism, proliferation and migration. Invasion requires degradation of the extracellular matrix (ECM) achieved by several degrading and remodeling enzymes. Matrix metalloproteinases (MMPs) are broadly expressed and well accepted as proteolytic enzymes with essential roles both in normal physiology and in pathology. Previously, S1P was shown to strongly evoke migration of follicular ML-1 thyroid cancer cells. The objective of this study was to further investigate and understand the mechanisms behind this regulation. In the first project it was demonstrated that S1P enhances the expression and activity of HIF-1α. S1P enhanced the expression of HIF-1α by increasing its synthesis and stability. The S1P-increased HIF-1α was mediated via S1P3, Gi/0, PI3K, PKCβI, ERK1/2, mTOR and translation factors p70S6K and eIF4E. Finally, it was shown that HIF-1α mediated S1P-induced migration. The ECM is constituted of a complex and coordinated assembly of many types of proteins. In order to be able to invade, cells need to break down the ECM, therefore several key players in this event were investigated in the second project. S1P increased the secretion and activity of MMP2 and MMP9 via S1P-receptor 1 and 3 and that these MMPs participated in the S1P-facilitated invasion of ML-1 cells. In this interplay, calpains and Rac1 were involved, both of which are crucial players in migration and invasion. The prognosis for some types of thyroid cancer is relatively good. However, there are forms of thyroid cancers, for which there are no treatments or the current available treatments are inefficient. Thus, new medical interventions are urgently needed. In the third project the significance of the S1P-receptor modulating drug FTY720, which is currently used for the treatment of multiple sclerosis (MS), was studied. The effect of FTY720 was tested on several thyroid cancer cell lines, and it inhibited the proliferation and invasion of all cancer cell lines tested. In ML-1 cells, FTY720 attenuated invasion by blocking signaling intermediates important for migration and invasion of the cells. Moreover, FTY720 inhibited the proliferation of ML-1 cells by increasing the expression of p21 and p27, hence, inducing cell arrest in G1 phase of the cell cycle. Thus, it can be suggested that FTY720 could be used in the treatment of thyroid cancer.

Régulation dépendante du cycle cellulaire de la réparation par excision de nucléotides

La réparation par excision de nucléotides (NER) est une voie critique chez l'homme pour enlever des lésions qui déforment l’hélice d'ADN et qui bloquent à la fois la réplication et la transcription. Parmi ces lésions, il y a les dimères cyclobutyliques de pyrimidines (CPDs) et les adduits pyrimidine (6-4) pyrimidone (6-4PPs) induient par les rayons ultraviolets. L'importance physiologique de la NER est mise en évidence par l’existence de la maladie Xeroderma pigmentosum (XP), causée par des mutations affectant des gènes impliqués dans cette voie de réparation. Les personnes atteintes sont caractérisées par une photosensibilité extrême et une forte prédisposition à développer des tumeurs cutanées (plus de 1000 fois). Les patients atteints du type variant de la maladie Xeroderma pigmentosum (XPV), apparemment compétents en réparation, portent plutôt des mutations dans le gène codant pour l'ADN polymérase η (polη). Polη est une ADN polymérase translésionnelle capable de contourner avec une grande fidélité certaines lésions telles que les CPDs, qui autrement bloquent les polymérases réplicatives. Ainsi, la polη prévient la formation de mutations et permet la reprise de la synthèse d'ADN. L'objectif principal de cette thèse est d'évaluer le rôle potentiel de voies de signalisation majeures dans la régulation de la NER, dont celles régulées par la kinase ATR (Ataxia Télangiectasia and Rad3-related kinase). Suite à l'irradiation UV, ATR est rapidement activée et phosphoryle des centaines de protéines qui régulent les points de contrôle du cycle cellulaire et joue un rôle notoire dans le maintient de la stabilité génomique. Nous avons postulé qu’ATR puisse réguler la NER de manière dépendante du cycle cellulaire. Cependant, tester cette hypothèse représente un grand défi car, pour des raisons techniques, les méthodes conventionnelles n’ont pas à ce jour été adaptées pour l'évaluation de la cinétique de réparation au cours des différentes phases du cycle cellulaire. Nous avons donc développé une méthode novatrice basée sur la cytométrie en flux permettant de quantifier avec grande précision la cinétique de réparation des 6-4PPs et CPDs dans chacune des phases G0/G1, S et G2/M. Avec cette nouvelle méthode, nous avons pu démontrer que l'inhibition d'ATR ou polη résulte en une très forte inhibition de la NER exclusivement durant la phase S du cycle cellulaire. Ces études ont révélé, pour la première fois, une fonction critique pour ces protéines dans le retrait des lésions qui bloquent la réplication. En outre, nous avons démontré que la synthèse d'ADN est indispensable pour l’inhibition de la réparation en phase-S, reflétant un lien potentiel entre la NER et la réplication. Curieusement, nous avons également montré que parmi six lignées cellulaires tumorales choisies aléatoirement, trois présentent une abrogation totale de la NER uniquement pendant la phase S, ce qui indique que de nombreux cancers humains pourraient être caractérisés par un tel défaut. Nos observations pourraient avoir d'importantes implications pour le traitement du cancer. En effet, le statut de la NER semble constituer un déterminant majeur dans la réponse clinique aux médicaments chimiothérapeutiques tels que le cisplatine, qui inhibent la croissance des cellules cancéreuses via l'induction de lésions à l’ADN.

Caractérisation de Cks1, régulateur du cycle cellulaire, dans le cancer épithélial de l'ovaire

Le cancer épithélial de l’ovaire est le cancer gynécologique le plus létal. La survie à 5 ans est de 30-40% chez les patientes atteintes d’une tumeur invasive(TOV), comparativement à 95% chez les patientes diagnostiquées pour une tumeur à faible potentiel de malignité (LMP). Au laboratoire, l’analyse de l’expression des gènes de la micropuce à ADN HuFL d’Affymetrix a révélé que Cks1 est un gène dont l’expression varie entre les tumeurs LMP et TOV. En effet, ce régulateur du cycle cellulaire est surexprimé dans les tumeurs TOV par rapport aux tumeurs LMP. Nous avons donc déplété Cks1 dans des lignées cellulaires tumorales invasives du cancer de l’ovaire dérivées au laboratoire, soit la TOV112D et la TOV1946, en utilisant des shRNAs sous le contrôle d’un répresseur inductible à la tétracycline. Puis, nous avons dérivé des clones stables inductibles à la tétracycline. Les résultats obtenus nous indiquent que la déplétion de Cks1 n’a pas d’effet sur la prolifération et la migration cellulaires, ni sur la formation de structures tridimensionnelles in vitro. Ainsi, nous pouvons conclure que Cks1 ne joue pas un rôle clé dans la progression tumorale par rapport aux paramètres testés. Or, des études supplémentaires seraient nécessaires pour expliquer les différences biologiques observées entre les deux types de tumeurs étudiées, et justifier cette variation observée de l’expression de Cks1.

Régulation du cycle cellulaire par le récepteur natriurétique de type C dans les cellules du muscle lisse vasculaire : mécanismes moléculaires

Nous avons précédemment montré que l’activation du récepteur natriurétique de type C (NPR-C) par son agoniste spécifique, le C-ANP4-23, atténue l’augmentation de la prolifération des cellules du muscle lisse vasculaire (CMLV) induite par les peptides vasoactifs (Ang II, ET-1 et l’AVP). Puisque les CMLV provenant de rats spontanément hypertendus (SHR) montrent elles aussi un taux de prolifération plus élevé que leur contrôle, les CMLV de rats Wystar-Kyoto (WKY), nous avons entrepris cette étude dans le but de déterminer si C-ANP4-23 peut également diminuer le taux élevé de prolifération des CMLV de SHR et, le cas échéant déterminer les mécanismes responsables de cette réponse. Nos résultats montrent que le taux de prolifération des CMLV de SHR est significativement plus élevé que celui des CMLV de WKY et que la présence de C-ANP4-23 diminue de manière-dose dépendante le taux de prolifération des CMLV de SHR. En plus, l’expression des protéines de la phase G1 du cycle cellulaire, la cycline D1, la kinase dépendante des cyclines 2 (cdk2) et la forme phosphorylée de la protéine du rétinoblastome (pRb) est augmentée dans les CMLV de SHR comparativement aux CMLV de WKY et est atténué par C-ANP4-23. De plus, nos résultats montrent que les inhibiteurs du complexe cycline D1/cdk4 (NSC 625987) et cdk2 (NU2058) diminue le taux de prolifération élevé des CMLV de SHR. Les CMLV de SHR montrent également un taux de phosphorylation de ERK1/2 et d’AKT et est atténué par C-ANP4-23. De plus, le taux d’expression élevé des protéines cycline D1, cdk2 et pRb des CMLV de SHR est diminué par la toxine pertussis qui inactive la protéine Giα, le PD 98095, un inhibiteur de MEK de la voie des MAPK, du wortmannin, un inhibiteur de la PI3-K et finalement du losartan, un antagoniste du récepteur AT1. Ces résultats suggèrent que l’activation du récepteur NPR-C par C-ANP4-23 diminue le taux de prolifération élevé des CMLV de SHR par une régulation à la baisse des composantes du cycle cellulaire via l’inhibition de la protéine Giα et des voies signalétique MAP kinase/PI3-K.

Les voies de signalisation utérines à l'émergence de la diapause embryonnaire chez le vison américain

La diapause embryonnaire se manifeste par un arrêt réversible du développement embryonnaire durant la période de préimplantation et induit un retard de l’implantation. Chez le vison américain, une diapause embryonnaire obligatoire caractérise chaque gestation. Si les mécanismes de contrôle de la diapause embryonnaire obligatoire chez cette espèce sont bien connus, le rôle utérin impliqué dans la réactivation de l’embryon demeure, quant à lui, encore inconnu. Le sujet de ce doctorat a consisté dans un premier temps à explorer l’environnement utérin à la sortie de la diapause embryonnaire afin de caractériser, dans un deuxième temps, les principaux acteurs utérins qui provoquent la réactivation de l’embryon. Nous avons effectué une analyse du transcriptome utérin à l’émergence de la diapause embryonnaire ce qui a permis de construire une librairie de 123 séquences d’ADNc utérines différentiellement exprimées à la réactivation de l’embryon et homologues à des séquences de gènes connues chez d’autres espèces. Ces gènes sont impliqués dans la régulation du métabolisme (25 %), de l’expression génique (21 %), de la transduction de signal (15 %), du cycle cellulaire (15 %), du transport (10 %) et de la structure cellulaire (9 %), reflétant ainsi d’importantes modifications utérines à la réactivation embryonnaire. Nous avons validé l’expression différentielle de dix gènes ainsi identifiés : GDF3 (growth and differentiation 3), ALCAM (activated leukocyte cell adhesion molecule), ADIPOR1 (adiponectin receptor 1), HMGN1 (high mobility group N1), TXNL1 (thioredoxin like 1), TGM2 (tissue transglutaminase 2), SPARC (secreted protein acidic rich in cystein), et trois gènes codant pour AZIN1 (antizyme inhibitor 1), ODC1 (ornithine decarboxylase 1) et SAT1 (spermidine/spermine N1-acetyltransferase), des enzymes impliquées dans la biosynthèse des polyamines. Le patron de l’expression spatio-temporel de SPARC et d’HMGN1 illustrent spécifiquement un remodelage tissulaire et de la chromatine au niveau utérin à la sortie de la diapause embryonnaire. Ayant mesuré une augmentation des concentrations utérines en polyamines à la reprise du développement embryonnaire, nous avons émis l’hypothèse que les polyamines seraient impliquées dans les événements menant à la sortie de la diapause. L’inhibition de la biosynthèse des polyamines par un traitement à l’ α-difluoromethylornithine (DFMO) a provoqué une diminution significative de la proliferation cellulaire dans les embryons à la réactivation, un retard du moment de l’implantation, mais n’a pas affecté le succès de la reproduction. De manière similaire, nous avons induit un état de dormance dans les cellules de trophoblaste de vison en présence DFMO dans le milieu de culture, et constaté que cet état était réversible. En conclusion, cette étude a non seulement ouvert de nouveaux horizons quant à la compréhension du rôle utérin dans les événements menant à la sortie de la diapause embryonnaire, mais a démontré pour la première fois, l’existence de facteurs utérins indispensables à la réactivation de l’embryon: les polyamines.

Implication de la voie ERK3/4-MK5 dans la phase G2/M du cycle cellulaire

La division cellulaire est influencée par les différents stimuli provenant de l’extérieur ou de l’intérieur de la cellule. Plusieurs réseaux enzymatiques élaborés au cours de l’évolution relayent l’information générée par ces signaux. Les modules MAP kinases sont extrêmement importants au sein de la cellule. Chez l’humain, 14 MAP kinases sont regroupées en sept voies distinctes intervenant dans le contrôle d’une myriade de processus cellulaires. ERK3/4 sont des homologues de ERK1/2 pour lesquelles on ne connaît que très peu de choses concernant leurs fonctions et régulation. Ces MAP kinases sont dites atypiques puisqu’elles ont des particularités structurales et des modes de régulation qui diffèrent des autres MAP kinases classiques. Ainsi, notre laboratoire a démontré que l’activité de ERK3 est régulée par le système ubiquitine-protéasome et qu’elle pourrait avoir un rôle à jouer dans le contrôle de la différenciation et la prolifération cellulaire. La première étude présentée décrit la régulation de ERK3 au cours du cycle cellulaire. Nous avons observé que ERK3 est hyperphosphorylée et s’accumule spécifiquement au cours de la mitose. Des analyses de spectrométrie de masse ont mené à l’identification de quatre sites de phosphorylation situés à l’extrémité du domaine C-terminal. Nous avons pu démontrer que la kinase mitotique CDK1/cycline B phosphoryle ces sites et que les phosphatases CDC14A et CDC14B les déphosphorylent. Finalement, nous démontrons que la phosphorylation mitotique de ERK3 a pour effet de la stabiliser. Au début de mes études doctorales, la kinase MK5 fut identifiée comme premier partenaire et substrat de ERK3. MK5 a très peu de fonctions connues. Des données dans la littérature suggèrent qu’elle peut moduler le cycle cellulaire dans certaines conditions. Par exemple, MK5 a récemment été identifié comme inducteur de la sénescence induite par l’oncogène Ras. Dans la deuxième étude, nous décrivons une nouvelle fonction de MK5 dans le contrôle du cycle cellulaire. Nous démontrons par des expériences de gain et perte de fonction que MK5 ralentit l’entrée en mitose suite à un arrêt de la réplication. Cette fonction est dépendante de l’activité enzymatique de MK5 qui régule indirectement l’activité de CDK1/cycline B. Finalement, nous avons identifié Cdc25A comme un nouveau substrat in vitro de MK5 dont la surexpression supprime l’effet de MK5 sur l’entrée en mitose. En conclusion, nos résultats décrivent un nouveau mécanisme de régulation de ERK3 au cours de la mitose, ainsi qu’une nouvelle fonction pour MK5 dans le contrôle de l’entrée en mitose en réponse à des stress de la réplication. Ces résultats démontrent pour la première fois l’implication de ces protéines au cours de la transition G2/M. Nos travaux établissent de nouvelles pistes d’études pour mieux comprendre les rôles encore peu définis des kinases ERK3/4-MK5.