Protein kinase A-dependent phosphorylation of GLUT2 in pancreatic beta cells.

In pancreatic beta cells, cyclic AMP-dependent protein kinase regulates many cellular processes including the potentiation of insulin secretion. The substrates for this kinase, however, have not been biochemically characterized. Here we demonstrate that the glucose transporter GLUT2 is rapidly phosphorylated by protein kinase A following activation of adenylyl cyclase by forskolin or the incretin hormone glucagon-like peptide-1. We show that serines 489 and 501/503 and threonine 510 in the carboxyl-terminal tail of the transporter are the in vitro and in vivo sites of phosphorylation. Stimulation of GLUT2 phosphorylation in beta cells reduces the initial rate of 3-O-methyl glucose uptake by approximately 48% but does not change the Michaelis constant. Similar differences in transport kinetics are observed when comparing the transport activity of GLUT2 mutants stably expressed in insulinoma cell lines and containing glutamates or alanines at the phosphorylation sites. These data indicate that phosphorylation of GLUT2 carboxyl-terminal tail modifies the rate of transport. This lends further support for an important role of the transporter cytoplasmic tail in the modulation of catalytic activity. Finally, because activation of protein kinase A stimulates glucose-induced insulin secretion, we discuss the possible involvement of GLUT2 phosphorylation in the amplification of the glucose signaling process.

Role of Endogenous GLP-1 and GIP in Beta Cell Compensatory Responses to Insulin Resistance and Cellular Stress.

Role of GLP-1 and GIP in beta cell compensatory responses to beta cell attack and insulin resistance were examined in C57BL/6 mice lacking functional receptors for GLP-1 and GIP. Mice were treated with multiple low dose streptozotocin or hydrocortisone. Islet parameters were assessed by immunohistochemistry and hormone measurements were determined by specific enzyme linked immunoassays. Wild-type streptozotocin controls exhibited severe diabetes, irregularly shaped islets with lymphocytic infiltration, decreased Ki67/TUNEL ratio with decreased beta cell and increased alpha cell areas. GLP-1 and GIP were co-expressed with glucagon and numbers of alpha cells mainly expressing GLP-1 were increased. In contrast, hydrocortisone treatment and induction of insulin resistance increased islet numbers and area, with enhanced beta cell replication, elevated mass of beta and alpha cells, together with co-expression of GLP-1 and GIP with glucagon in islets. The metabolic responses to streptozotocin in GLP-1RKO and GIPRKO mice were broadly similar to C57BL/6 controls, although decreases in islet numbers and size were more severe. In contrast, both groups of mice lacking functional incretin receptors displayed substantially impaired islet adaptations to insulin resistance induced by hydrocortisone, including marked curtailment of expansion of islet area, beta cell mass and islet number. Our observations cannot be explained by simple changes in circulating incretin concentrations, suggesting that intra-islet GLP-1 and GIP make a significant contribution to islet adaptation, particularly expansion of beta cell mass and compensatory islet compensation to hydrocortisone and insulin resistance.

The role of Toll-like Receptor (TLR) 9 in the development of a T-helper (Th)1/Th2 response in the murine model of infection with " Leishmania major "

1.1 SUMMARY The role of the non-specific innate immune system is as important as the elaboration of the adaptive immune system in the initiation of an immune response to pathogens. The role of the Toll-like receptors (TLRs) in the innate immune response to virus and bacterial pathogens is widely recognised, however, little is known about the role of TLRs in host defence against eukaryotic pathogens. Immunologic investigations on the marine model of infection with Leishmania major (L. major) have correlated the outcome of the disease with expansion of different subsets of CD4+ cells, designated Th1 and Th2. The resistance of C57BL/6, CBA and C3H/He mice is linked with an IL-12 driven Th1 response. In BALB/c mice the susceptibility correlates with an IL-4 driven Th2 response. The initial event promoting the development of a Th1 or Th2 response still remains elusive. Recently, the contribution of the TLR signalling pathway in the innate and acquired immune response to infection with the intracellular protozoan parasite L. major has been demonstrated. Thus, the purpose of this study is to determine whether TLRs may play a role in influencing the outcome of the infection by directing the development of a Th1 or a Th2 response during infection with L, major parasites, in resistant C57BL/6 and susceptible BALB/c mice, respectively. We demonstrated that MyD88, the major TLR adaptor molecule is necessary for C57BL/6 to develop a resistant Th1 response following L. major infection. Our data show the essential role of MyD88 in the establishment of a protective Th1 response. We subsequently aimed to determine which TLRs may be involved in the protective response. Since TLR2 and TLR4 have shown to have a potential role for Leishmania recognition, we analysed the course of infection in TLR2 and TLR4 deficient mice on a C57BL/6 resistant background following L. major infection. Our results clearly demonstrate that TLR2 or TLR4 aze dispensable to control the outcome of the disease as the TLR2 and TLR4 knockout mice developed a protective Th1 response. With the aim of determining a potential TLR candidate important in the initiation of the Thl response, we assessed the mRNA expression of different TLRs (TLR1 to TLR9) using quantitative real-time RT-PCR at different time points during the first week of infection. The results clearly showed an upregulation of TLR7 and TLR9 mRNA expression during the early phase of infection in resistant C57BL/6 mice but not in susceptible BALB/c mice. To provide in vivo evidence for the role for, these TLRs in the outcome of cutaneous leishmaniasis, studies using TLR7 and TLR9 deficient mice on a resistant C57BL/6 background were performed. The TLR7 deficient mice developed a resistance phenotype that was comparable with C57BL/6 wild type mice. Thus, the presence of TLR7 is not indispensable for the development of a Th1 response and resistance to infection. On the contrary, TLR9 deficient mice on the C57BL/6 resistant background showed high variability in the outcome of the disease. Although some mice behave as resistant C57BL/6 mice, half of them developed high lesion following infection and showed a decrease in IFN-γ production and an increase in IL-4 as compared to wild type mice. These results suggest that TLR9 may be involved in the control of infection. To test the hypothesis that regulatory T cells (Treg) are playing a role in the high variability in the disease outcome in TLR9 deficient mice, depletion of CD4+CD25+ T cells with a specific antibody three days before infection with L. major were performed Interestingly, these treated mice developed large lesions, low IL-4 and decreased IFN-γ producion when compared to untreated mice. A better understanding of the mechanism by which Treg cells influence the outcome of the disease in TLR9 deficient mice following L. major infection is currently under investigation. Altogether, this study demonstrates the importance of TLR9 in the induction of a protective T'h1 response, a process that is involved in the resolution of the lesion induced by L. major infection. 1.2 RÉSUMÉ Le rôle de la réponse immunitaire innée a longtemps été négligé quant à l'impact qu'elle pourrait avoir dans l'initiation d'une réponse immune adaptative efficace dirigée contre un pathogène. Si l'importance des récepteurs Toll-like (TLR) du système inné dans la reconnaissance des virus et bactéries a été démontrée, son rôle dans la défense contre les pathogènes eucaryotes reste encore très élusif. Récemment, il a été montré que les voies de signalisation provenant de l'activation des TLRs pouvaient initier la réponse immunitaire innée et adaptative après une infection avec le parasite protozoaire Leishmania major (L. major). Dans un modèle marin d'infection avec L. major alors que la plupart des souches de souris telles que C57BL/6 sont résistantes à l'infection et développent une réponse immunitaire de type T helper 1 (Th1) induite par IL-12, peu de souches dont les BALB/c sont sensibles et développent une réponse Th2 induite par IL-4. La différentiation Th1/Th2 est un événement qui prend place de manière définitive lors de la première semaine après infection. Les événements précoces promouvant le développement d'une réponse Th1 ou Th2 n'étant pas connus, l'objectif de ce travail a été de démontrer un rôle des TLRs dans l'initiation d'une réponse immune innée et adaptative suite à l'infection par L. major. Nous avons démontré que MyD88, une molécule importante dans le processus de signalisation des TLRs, est nécessaire pour que les souris résistantes C57BL/6 développent une réponse Th1 protectrice. L'importance du rôle de TLR2 et TLR4 dans la reconnaissance du parasite Leishmania ayant été démontrée, nous avons privilégié l'analyse de la réponse immunitaire suite à une infection in vivo de souris déficiente en TLR2 ou TLR4 sur un fond génétique résistant. Les résultats obtenus montrent que la présence de ces récepteurs n'est pas indispensable pour le contrôle de l'infection et la polarisation d'une réponse Th1 caractéristique de la résistance à L. major. Cependant d'autres TLRs peuvent aussi activer la voie de signalisation MyD88 dépendante. L'expression de l'ARNm des différents TLRs dans les ganglions drainant de souris sensibles et résistantes pendant la première semaine d'infection a été déterminée par PCR quantitative en temps réel. Les résultats obtenus montrent que l'ARNm de TLR7 et TLR9 était régulé positivement suite à l'infection par L. major chez les souris résistantes C57BL/6 alors qu'aucune modulation n'était détectable chez les souris sensibles BALB/c. Le rôle des récepteurs TLR7 et TLR9 a donc été évalué par l'infection par L. major des souris déficientes en TLR7 et TLR9 sur fond génétique C57BL/6. Nos résultats ont clairement démontré que les souris déficientes en TLR7 montrent une réponse immunitaire identique à celle des souris résistantes C57BL/6, signifiant que TLR7 n'est pas indispensable au développement d'une Th1 ainsi qu'au contrôle de la parasitémie. Paz contre, les souris déficientes en TLR9 sur un fond génétique résistant ont montré une grande variabilité dans la réponse à l'infection. En effet, la moitié des souris deviennent sensibles à l'infection, ceci étant associé à une diminution dans la production d'IFN-γ et à une augmentation de la production d'IL-4. Ces résultats suggèrent que TLR9 est impliqué dans le contrôle de la lésion et de la réponse immunitaire suite à l'infection avec L. major. Cependant les résultats avec les souris déficientes en TLR9 montrant une grande hétérogénéité et une balance Th1/Th2 instable, nous avons émis l'hypothèse que les cellules T régulatrices pouvaient être impliquées dans ce phénomène. Nous avons effectivement constaté qu'après déplétion des cellules CD4+CD25+, les souris déficientes en TLR9 développent des lésions aussi grandes que les souris BALB/c après infection par L. major. Cependant le nombre de parasites reste le même que chez les souris C57BL/6. De plus la production d'IL-4 ainsi que celle d'IFN-γ reste extrêment bas. Les mécanismes régulateurs impliqués dans ce processus sont en cours d'analyse. Ce travail met en évidence l'importance du TLR9 dans le développement d'une réponse Th1 lors d'une infection avec L. major, un processus nécessaire pour la résistance à l'infection. 1.3 RESUME POUR UN LARGE PUBLIC La leishmaniose est une maladie parasitaire répandue dans le monde entier et touchant plus de 88 pays. L'incidence mondiale de la leishmaniose cutanée et de 1 à 1,5 million de nouveaux cas par année. Plus de 12 millions de personnes sont affectées par la maladie et 350 millions de personnes sont une population à risque. Un modèle marin d'infection avec Leishmania major (L. major) a été établi qui reproduit plusieurs tableaux cliniques observés dans le cas de la leishmaniose cutanée chez l'homme. L'analyse de la réponse immunitaire dans les souris infectées par L. major a permis de distinguer deux groupes : les souris de la plupart des souches telles que C57BL/6 sont résistantes à l'infection et développent une réponse immunitaire de type T helper 1 (Th1), alors que quelques souches dont les BALB/c sont sensibles et développent une réponse de type Th2. La réponse immune adaptative dans le modèle d'infection avec L. major à été largement étudiée. Cependant, les événements précoces déterminants pour le développement d'une réponse Th1 ou Th2 restent encore très flous. Récemment, plusieurs publications ont montré que les récepteurs Toll-like (TLR) peuvent contribuer à l'initiation de la réponse immunitaire lors d'une infection avec le parasite intracellulaire L. major. Dans ce travail de thèse, nous avons étudié le rôle de MyD88, une molécule importante dans le processus de signalisation des TLRs, dans la réponse immune suite à une infection avec L. major. En l'absence de MyD88, les souris normalement résistantes à l'infection avec L. major deviennent sensibles et développent des lésions importantes. Ces souris ne sont plus capables de développer une réponse Thl, normalement caractéristique de leur phénotype résistant. Nous avons ensuite tenté de comprendre quels TLRs, plus précisément, pouvait être impliqué dans ce processus. Malgré quelques évidences démontrant que TLR2 et TLR4 pouvaient avoir un rôle important dans l'initiation d'une réponse immunitaire adaptative à Leishmania, nous avons montré que, in vivo après infection avec L. major, la déficience d'un de ces récepteurs n'était pas suffisante à faire basculer la réponse immunitaire. Les souris C57BL/6 déficient en TLR2 ou TLR4 peuvent parfaitement contrôler l'évolution de la maladie. De plus, ces souris, malgré l'absence de TLR2 ou TLR4, sont capables de monter une parfaite réponse Thl. Etant donné que TLR2 et TLR4 n'étaient pas essentiels pour la résistance à la maladie, nous avons analysé les TLRs, parmi les 12 décrits qui pouvaient être indispensables au développement d'une réponse de type Th1 associée à la résistance à l'infection par Leishmania. Nos expériences ont montré que l'expression de l'ARN messager (ARNm) de TLR7 et TLR9 était modulée suite à l'infection par L. major chez la souris résistante C57BL/6 alors qu'aucune modulation n'était visible chez les souris sensible BALB/c. Pensant que ces TLRs pourraient jouer un rôle dans la réponse immunitaire au parasite, nous avons étudié l'évolution de l'infection dans les souris déficientes en TLR7 et TLR9. Nos résultats ont clairement démontré que TLR7 n'était pas indispensable à la résistance au parasite alors que l'absence de TLR9 avait des conséquences radicales sur le contrôle de la lésion et de la réponse immunitaire suite à l'infection avec L. major. Ce travail révèle ainsi l'importance du TLR9 dans le développement d'une réponse Th1 lors d'une infection avec L. major, un processus nécessaire pour la résistance à l'infection. Il est a noté que nos résultats sont en accord avec le fait que les motifs CpG, qui sont des immunostimulateurs interagissant avec le TLR9, ont une activité adjuvante importante dans la préparation de vaccins contre la leishmaniose. Une meilleure compréhension des mécanismes immunologiques impliquant le TLR9 dans la reconnaissance du parasite est alors indispensable pour le développement de vaccins thérapeutiques efficaces.

Altered Local Beta and Gamma Synchronization in Prefrontal Cortex of Mice with Redox Dysregulation or Maternal Immune Activation

Background: A developmental dysregulation of glutathione (GSH) synthesis leading to oxidative stress, when combined with environmental risk factors (viral infections) generating reactive oxygen species, can play a critical role in inducing schizophrenia phenotypes. GSH deficit induces morphological, physiological and behavioral anomalies analogous to those reported in schizophrenic patients, including disrupted parvalbumine (PV) inhibitory interneuron's integrity and neuronal synchrony (β/γ-oscillations). Methods: We assessed PV immunoreactivity (PV-IR) and local synchronization in prefrontal cortex of two mouse models: (1) mice with a genetic deficit in GSH (GCLM-/-) and (2) mice with prenatal immune activation at embryonic day17 (PolyI:C). Results: Adults from both mice models display reduced PV-IR in prefrontal cortex. In anterior cingulate (ACC) of GCLM-/-, appearance and maturation of PVI are delayed and worsened with peribubertal stress but not in adult one. This effect is reversed by treatment with the GSH precursor N-acetyl-cysteine. The power of beta and gamma oscillations are decreased in ACC of GCLM-/- while they increased in prelimbic cortex of PolyI:C mice. Conclusions: Despite reduced PV-IR in both models, alteration of the synchronization was different, indicating that the structural/functional disruption of the cortical circuitry was partly different in both models. Novel therapeutic strategies are proposed, based on interference with oxidative stress and inflammatory processes.

Control of the peroxisomal beta-oxidation pathway by a novel family of nuclear hormone receptors.

Three novel members of the Xenopus nuclear hormone receptor superfamily have been cloned. They are related to each other and similar to the group of receptors that includes those for thyroid hormones, retinoids, and vitamin D3. Their transcriptional activity is regulated by agents causing peroxisome proliferation and carcinogenesis in rodent liver. All three Xenopus receptors activate the promoter of the acyl coenzyme A oxidase gene, which encodes the key enzyme of peroxisomal fatty acid beta-oxidation, via a cognate response element that has been identified. Therefore, peroxisome proliferators may exert their hypolipidemic effects through these receptors, which stimulate the peroxisomal degradation of fatty acids. Finally, the multiplicity of these receptors suggests the existence of hitherto unknown cellular signaling pathways for xenobiotics and putative endogenous ligands.

PPARdelta/beta: the lobbyist switching macrophage allegiance in favor of metabolism.

Macrophages, which belong to the immune system, are increasingly being recognized for their contribution to metabolic regulation. In two studies by Kang et al. (2008) and Odegaard et al. (2008) in this issue of Cell Metabolism, we learn that alternative activation (M2a) of resident macrophages in liver and adipose tissue depends highly on PPARdelta/beta activity, leading to improved fatty acid metabolism and insulin sensitivity.

Selective expression of the V beta 14 T cell receptor on Leishmania guyanensis--specific CD8+ T cells during human infection.

Peripheral blood mononuclear cells from subjects never exposed to Leishmania were stimulated with Leishmania guyanensis. We demonstrated that L. guyanensis-stimulated CD8(+) T cells produced interferon (IFN)- gamma and preferentially expressed the V beta 14 T cell receptor (TCR) gene family. In addition, these cells expressed cutaneous lymphocyte antigen and CCR4 surface molecules, suggesting that they could migrate to the skin. Results obtained from the lesions of patients with localized cutaneous leishmaniaisis (LCL) showed that V beta 14 TCR expression was increased in most lesions (63.5%) and that expression of only a small number of V beta gene families (V beta 1, V beta 6, V beta 9, V beta 14, and V beta 24) was increased. The presence of V beta 14 T cells in tissue confirmed the migration of these cells to the lesion site. Thus, we propose the following sequence of events during infection with L. guyanensis. After initial exposure to L. guyanensis, CD8(+) T cells preferentially expressing the V beta 14 TCR and secreting IFN- gamma develop and circulate in the periphery. During the infection, these cells migrate to the skin at the site of the parasitic infection. The role of these V beta 14 CD8(+) T cells in resistance to infection remains to be determined conclusively.

Régulation du processus métastatique tumoral par l'oxyde nitrique (NO), le TGF-β el les cellules de l'hôte

RESUME Nous avons étudié le rôle de deux molécules, le Transfon-ning Growth Factor (TGF-β) et l'oxyde nitrique (NO), dans le processus métastatique. Deux clones tumoraux ont été sélectionnés à partir d'un carcinome du côlon pour leur différence de potentiel tumorigénique dans des rats syngéniques. La croissance tumorale du clone progressif PROb a été corrélée à sa capacité à sécréter le TGF-β actif Cependant, la transfection du clone régressif REGb, sécrétant du TGF-β latent, par une vecteur codant pour le TGF-β bio-actif n'a pas permis d'induire le développement tumoral. Les deux clones tumoraux présentent des activités des protéases MMP-2, APN et DPPIV identiques et qui ne semblent pas modifiées par le TGF-β. L'interaction des cellules tumorales avec l'endothélium et l'activité de la NO synthase (iNOS) responsable de la synthèse de NO sont impliqués dans la progression de nombreux cancers. Le clone PROb, mais pas le clone REGb, inhibe l'activation de la iNOS des cellules endothéliales par sa sécrétion de TGF-β actif Les deux clones montrent cependant des propriétés d'adhésion identiques aux cellules endothéliales et sont capables d'inhiber par contact cellulaire direct l'activation de la iNOS endothéliale. Ceci suggère que ces contacts directs pourraient créer un micro-environnement favorable à la conversion du TGF-β latent en TGF-β actif ou à d'autres interactions moléculaires pouvant réguler l'activation endothéliale. Par ailleurs, les deux clones activent des macrophages du système nerveux central, organe où ils ne forment pas de métastases, mais pas les macrophages circulants, illustrant des mécanismes différentiels et spécifiques dans l'activation de différents types de cellules immunitaires. Afin de mieux comprendre le rôle du NO dans la dissémination métastatique, deux clones cellulaires différant par le taux d'activité de la iNOS ont été sélectionnés à partir de la lignée murine parentale de carcinome du sein EMT-6. Bien que le NO soit un inhibiteur potentiel de la prolifération cellulaire, les deux clones montrent des propriétés prolifératives identiques in vitro. Les cellules EMT-6H qui produisent peu de NO in vitro forment de nombreux nodules tumoraux pulmonaires in vivo corrélés à une mortalité significative des souris syngéniques injectées. Les cellules EMT-6J qui présentent une expression élevée de iNOS et de NO induisent de rares nodules tumoraux pulmonaires et peu de mortalité. Dans ce modèle, l'expression tumorale de NO semble donc défavoriser la croissance tumorale. Les deux clones cellulaires ont des propriétés identiques d'adhésion et de prolifération mesurées in vitro sur des cellules endothéliales primaires isolées de différents organes et in vivo par une colocalisation identique dans les poumons de souris syngéniques 48h après leur injection. Les cellules EMT-6H présentent une activité MMP-2 plus élevée alors que les activités des protéases APN et DPPIV sont identiques dans les deux clones cellulaires. Le TGF-β soluble ainsi que les fibroblastes primaires bloquent la prolifération des deux clones cellulaires. Cependant, l'activation préalable des fibroblastes par du TGF-β restaure partiellement la prolifération du clone EMT-6H mais pas celle du clone EMT-6J. Ces résultats montrent que le rôle de molécules telles que le TGF-β et le NO tumoral dans la progression tumorale doit être considéré dans un contexte d'interactions des cellules tumorales avec les différentes types cellulaires de l'hôte: en particulier, notre travail souligne que les macrophages et les fibroblastes sont déterminants dans la progression métastatique des carcinomes du côlon ou du sein. RESUME DESTINE A UN LARGE PUBLIC Les métastases tumorales, disséminées et intraitables par chirurgie, représentent un problème majeur dans le traitement clinique du cancer. Elles sont dues à des cellules tumorales qui ont migré de leur site tumoral primaire, circulé et survécu dans le système vasculaire de l'hôte, échappé au système immunitaire, adhéré à et survécu sur l'endothélium des vaisseaux, et envahi le tissu sous-jacent où elles ont proliféré. Cette capacité à former des métastases implique de nombreux facteurs dont certains ont été identifiés mais dont le rôle reste controversé dans les différentes études. Nous nous sommes intéressés au rôle de l'oxyde nitrique (NO) et du facteur de croissance et de transformation cellulaire TGF-β. Dans les carcinomes du sein, l'expression des enzymes responsables de la synthèse de NO a été corrélée avec l'invasion tumorale mais aussi avec un pronostic favorable selon les études. Deux clones cellulaires ont été isolés à partir de la tumeur mammaire EMT-6 chez la souris. Le clone EMT-6H sécrète peu de NO et forme de nombreuses tumeurs dans les poumons des souris *entraînant leur décès. Le clone EMT-6J sécrète beaucoup de NO et ne se développe que peu dans les poumons. Dans ce modèle expérimental, le NO semble donc défavoriser la croissance tumorale. L'analyse des interactions avec les cellules de l'hôte rencontrées lors de la formation de métastases pulmonaires a montré que les deux clones cellulaires adhérent et prolifèrent de manière similaire sur les cellules endothéliales tapissant l'intérieur des vaisseaux sanguins. L'arrêt des cellules tumorales dans les poumons ne permet donc pas d'expliquer la différence de croissance tumorale. Cependant, le clone agressif EMT-6H présente une activité élevée d'une protéase (MMP-2) qui lui permettrait par la suite d'envahir le tissu pulmonaire. Par ailleurs, l'activation des fibroblastes du tissu pulmonaire par le TGF-β, une molécule observée dans des conditions inflammatoires, permet au clone agressif EMT-6H de proliférer mais inhibe la croissance du clone EMT-6J. Dans un modèle expérimental de carcinome du côlon, le TGF-β est considéré favorable à la croissance tumorale. Isolées à partir de la même tumeur initiale, deux lignées de cellules ont des comportements opposés lorsqu'elles sont injectées sous la peau des rats. La capacité de la lignée PROb à former des tumeurs a été corrélée à la sécrétion de TGF-β actif L'introduction du gène codant pour le TGF-β actif dans la lignée REGb, qui ne sécrète pas de TGF-β actif et ne forme pas de tumeurs chez le rat, ne restaure pas leur potentiel tumorigénique. Dans ce modèle, l'expression de TGF-β actif ne semble donc pas suffisante à la croissance tumorale. Les interactions avec différents types cellulaires de l'hôte ont été étudiées. Les deux lignées tumorales adhérent de manière similaire sur les cellules endothéliales et sont capables d'inhiber leur activation, un mécanisme qui pourrait participer à la destruction. Les deux lignées activent les cellules immunitaires du système nerveux central, un organe où elles ne forment pas de métastase. Ces résultats suggèrent que la sélection des cellules métastatiques ne s'effectue pas sur l'endothélium des vaisseaux sanguins mais à des étapes ultérieures dans le micro- environnement cellulaire du nouvel organe colonisé. SUMMARY Metastasis results from the migration of tumor cells from their primary tumor, circulation through the bloodstream, attachment to the endothelium, and invasion of the surrounding tissue where they create a microenvironnement favoring their growth. This multistep process implies various cellular interactions and molecules. Among those, we were interested in the role of the Transforming Growth Factor beta (TGF-β) and the nitric oxide (NO). Two cell lines were isolated from a rat colon tumor and assessed for their metastatic potential in vivo. The PROb cell line that expresses active TGF-β formed subcutaneous tumors in rats while the REGb cell line that expresses only latent TGF-β did not. Transfection of REGb cells with a plasmid encoding for the active form of TGF-β failed to restore their metastatic ability. Thus TGF-β secretion is not sufficient to induce colon carcinoma progression. Activities of various proteases such as APN, DPPIV and MMP were similar in both cell lines and were not regulated by TGF-β. Interactions with the endothelium as well as NO synthase activity (iNOS) and local NO concentrations are believed to be crucial steps in cancer metastasis. Coculture of the two clones with endothelial cells inhibited the cytokine-triggered activation of the iNOS enzyme in primary rat endothelial cells but only PROb cells were capable of increasing the expression of IL-6, a protumoral interleukin that may participate in the impairment of the anti-tumoral immune response of the host. Both cell lines exhibited potential to activate microglial cells but not bone marrow-derived macrophages, pointing to a differential regulation of specialized immune cells. To better understand the conflicting role of NO in breast cancer progression, two cell clones were selected from the murine tumorigenic cell line EMT-6 based on their iNOS activity and NO secretion. Although NO has been shown to inhibit cell proliferation, the two cell clones exhibited similar proliferation rates in vitro. The EMT-6H cells expressed little NO and grew actively in the lungs of syngenic mice, leading to their death. Opposite results were observed with the EMT-6J cells. In these in vivo conditions, NO seems to impair tumor growth. Both clones exhibited similar in vitro adhesive properties to primary endothelial cells isolated from various mouse organs and similar localization in the lungs of mice 48 hours after injection. Sustained metalloproteinase MMP-2 activity was detected in the tumorigenic EMT-6H clone, but not in the EMT-6J cells while other proteases such as APN and DPPIV showed no difference. These results suggested that the two clones differed in invasion steps following adhesion to the endothelium and that NO did not participate in previous steps. Consistent with this, both soluble TGF-β and supernatants of cultures of mouse primary lung fibroblasts inhibited the growth of the two clones. However, previous activation of these fibroblasts with TGF-β restored the growth of the tumorigenic EMT-6H cells, but not of EMT-6J cells. Altogether, these results indicate that the role of a given molecule, such as NO or TGF-β, must be considered in a context of interaction of tumor cells with host cells. They further imply that interaction of tumor cells with specialized immune cells and with stromal cells of the colonized organ, rather than with the endothelium, are critical in regulating metastasis.

Basic calcium phosphate crystals induce monocyte/macrophage IL-1(beta) secretion through the NLRP3 inflammasome in vitro.

Basic calcium phosphate (BCP) crystals are associated with severe osteoarthritis and acute periarticular inflammation. Three main forms of BCP crystals have been identified from pathological tissues: octacalcium phosphate, carbonate-substituted apatite, and hydroxyapatite. We investigated the proinflammatory effects of these BCP crystals in vitro with special regard to the involvement of the NLRP3-inflammasome in THP-1 cells, primary human monocytes and macrophages, and mouse bone marrow-derived macrophages (BMDM). THP-1 cells stimulated with BCP crystals produced IL-1β in a dose-dependent manner. Similarly, primary human cells and BMDM from wild-type mice also produced high concentrations of IL-1β after crystal stimulation. THP-1 cells transfected with short hairpin RNA against the components of the NLRP3 inflammasome and mouse BMDM from mice deficient for NLRP3, apoptosis-associated speck-like protein, or caspase-1 did not produce IL-1β after BCP crystal stimulation. BCP crystals induced macrophage apoptosis/necrosis as demonstrated by MTT and flow cytometric analysis. Collectively, these results demonstrate that BCP crystals induce IL-1β secretion through activating the NLRP3 inflammasome. Furthermore, we speculate that IL-1 blockade could be a novel strategy to inhibit BCP-induced inflammation in human disease.

Adaptive divergence of ancient gene duplicates in the avian MHC class II beta.

Gene duplication and neofunctionalization are known to be important processes in the evolution of phenotypic complexity. They account for important evolutionary novelties that confer ecological adaptation, such as the major histocompatibility complex (MHC), a multigene family crucial to the vertebrate immune system. In birds, two MHC class II β (MHCIIβ) exon 3 lineages have been recently characterized, and two hypotheses for the evolutionary history of MHCIIβ lineages were proposed. These lineages could have arisen either by 1) an ancient duplication and subsequent divergence of one paralog or by 2) recent parallel duplications followed by functional convergence. Here, we compiled a data set consisting of 63 MHCIIβ exon 3 sequences from six avian orders to distinguish between these hypotheses and to understand the role of selection in the divergent evolution of the two avian MHCIIβ lineages. Based on phylogenetic reconstructions and simulations, we show that a unique duplication event preceding the major avian radiations gave rise to two ancestral MHCIIβ lineages that were each likely lost once later during avian evolution. Maximum likelihood estimation shows that following the ancestral duplication, positive selection drove a radical shift from basic to acidic amino acid composition of a protein domain facing the α-chain in the MHCII α β-heterodimer. Structural analyses of the MHCII α β-heterodimer highlight that three of these residues are potentially involved in direct interactions with the α-chain, suggesting that the shift following duplication may have been accompanied by coevolution of the interacting α- and β-chains. These results provide new insights into the long-term evolutionary relationships among avian MHC genes and open interesting perspectives for comparative and population genomic studies of avian MHC evolution.

Ins1 (Cre) knock-in mice for beta cell-specific gene recombination.

AIMS/HYPOTHESIS: Pancreatic beta cells play a central role in the control of glucose homeostasis by secreting insulin to stimulate glucose uptake by peripheral tissues. Understanding the molecular mechanisms that control beta cell function and plasticity has critical implications for the pathophysiology and therapy of major forms of diabetes. Selective gene inactivation in pancreatic beta cells, using the Cre-lox system, is a powerful approach to assess the role of particular genes in beta cells and their impact on whole body glucose homeostasis. Several Cre recombinase (Cre) deleter mice have been established to allow inactivation of genes in beta cells, but many show non-specific recombination in other cell types, often in the brain. METHODS: We describe the generation of Ins1 (Cre) and Ins1 (CreERT2) mice in which the Cre or Cre-oestrogen receptor fusion protein (CreERT2) recombinases have been introduced at the initiation codon of the Ins1 gene. RESULTS: We show that Ins1 (Cre) mice induce efficient and selective recombination of floxed genes in beta cells from the time of birth, with no recombination in the central nervous system. These mice have normal body weight and glucose homeostasis. Furthermore, we show that tamoxifen treatment of adult Ins1 (CreERT2) mice crossed with Rosa26-tdTomato mice induces efficient recombination in beta cells. CONCLUSIONS/INTERPRETATION: These two strains of deleter mice are useful new resources to investigate the molecular physiology of pancreatic beta cells.

Beta-catenin is dispensable for hematopoiesis and lymphopoiesis.

Beta-catenin-mediated Wnt signaling has been suggested to be critically involved in hematopoietic stem cell maintenance and development of T and B cells in the immune system. Unexpectedly, here we report that inducible Cre-loxP-mediated inactivation of the beta-catenin gene in bone marrow progenitors does not impair their ability to self-renew and reconstitute all hematopoietic lineages (myeloid, erythroid, and lymphoid), even in competitive mixed chimeras. In addition, both thymocyte survival and antigen-induced proliferation of peripheral T cells is beta-catenin independent. In contrast to earlier reports, these data exclude an essential role for beta-catenin during hematopoiesis and lymphopoiesis.

Transforming growth factor-beta: the breaking open of a black box.

Transforming growth factor-beta (TGF-beta) and its related proteins regulate broad aspects of body development, including cell proliferation, differentiation, apoptosis and gene expression, in various organisms. Deregulated TGF-beta function has been causally implicated in the generation of human fibrotic disorders and in tumor progression. Nevertheless, the molecular mechanisms of TGF-beta action remained essentially unknown until recently. Here, we discuss recent progress in our understanding of the mechanism of TGF-beta signal transduction with respect to the regulation of gene expression, the control of cell phenotype and the potential usage of TGF-beta for the treatment of human diseases.

Augmented myocardial methionine-enkephalin in a murine model of cardiac angiotensin II-overexpression.

INTRODUCTION: The endogenous opioid system has been reported to interact with both the cardiac sympathetic and renin-angiotensin systems in exerting a local regulatory action on the heart. The goal of this investigation was to examine how cardiac levels of enkephalin production are altered in the development of normotensive primary hypertrophy due to elevated intra-cardiac angiotensin II (Ang II) production. METHODS: Atrial and ventricular methionine-enkephalin (ME) levels were measured by quantitative radioimmunoassay in 14 and 28-week-old male transgenic mice (TG1306/1R) and control mice. The TG1306/1R exhibit cardiac specific Ang II overexpression and cardiac hypertrophy, but not hypertension. RESULTS: TG1306/1R mice had significantly higher heart/body weight ratios (15-20%) than control littermates at both 14 (p=0.02) and 28 weeks (p=0.04). Relative to controls, ME content was significantly elevated (approximately two-fold) in atria and ventricles in the older 28-week TG1306/1R mice only. A significant inverse correlation between heart size and ME level was observed for 28-week TG1306/1R only. CONCLUSIONS: We have provided evidence that a marked elevation of myocardial enkephalin level is observed in the established (but not early) phase of cardiac hypertrophy associated with cardiac-specific Ang II-overexpression. This study identifies a potentially important relationship between two endogenous peptidergic signalling systems involved in the regulation of growth and function of the hypertrophic heart.

Pancreatic-specific expression of the glucose transporter type 2 gene: identification of cis-elements and islet-specific trans-acting factors.

A defect in glucose sensing of the pancreatic beta-cells has been observed in several animal models of type II diabetes and has been correlated with a reduced gene expression of the glucose transporter type 2 (Glut2). In a transgenic mouse model, expression of Glut2 antisense RNA in pancreatic beta-cells has recently been shown to be associated with an impaired glucose-induced insulin secretion and the development of diabetes. To identify factors that may be involved in the specific decrease of Glut2 in the beta-cells of the diabetic animal, an attempt was made to localize the cis-elements and trans-acting factors involved in the control of Glut2 expression in the endocrine pancreas. It was demonstrated by transient transfection studies that only 338 base pairs (bp) of the murine Glut2 proximal promoter are needed for reporter gene expression in pancreatic islet-derived cell lines, whereas no activity was detected in nonpancreatic cells. Three cis-elements, GTI, GTII, and GTIII, have been identified by DNAse I footprinting and gel retardation experiments within these 338 bp. GTI and GTIII bind distinct but ubiquitously expressed trans-acting factors. On the other hand, nuclear proteins specifically expressed in pancreatic cell lines interact with GTII, and their relative abundance correlates with endogenous Glut2 expression. These GTII-binding factors correspond to nuclear proteins of 180 and 90 kilodaltons as defined by Southwestern analysis. The 180-kilodalton factor is present in pancreatic beta-cell lines but not in an alpha-cell line. Mutation of the GTI or GTIII cis-elements decreases transcriptional activity directed by the 338-bp promoter, whereas mutation of GTII increases gene transcription. Thus negative and positive regulatory sequences are identified within the proximal 338 bp of the GLUT2 promoter and may participate in the islet-specific expression of the gene by binding beta-cell specific trans-acting factors.