Oxidants positively or negatively regulate nuclear factor kappaB in a context-dependent manner.

Redox-based mechanisms play critical roles in the regulation of multiple cellular functions. NF-kappaB, a master regulator of inflammation, is an inducible transcription factor generally considered to be redox-sensitive, but the modes of interactions between oxidant stress and NF-kappaB are incompletely defined. Here, we show that oxidants can either amplify or suppress NF-kappaB activation in vitro by interfering both with positive and negative signals in the NF-kappaB pathway. NF-kappaB activation was evaluated in lung A549 epithelial cells stimulated with tumor necrosis factor alpha (TNFalpha), either alone or in combination with various oxidant species, including hydrogen peroxide or peroxynitrite. Exposure to oxidants after TNFalpha stimulation produced a robust and long lasting hyperactivation of NF-kappaB by preventing resynthesis of the NF-kappaB inhibitor IkappaB, thereby abrogating the major negative feedback loop of NF-kappaB. This effect was related to continuous activation of inhibitor of kappaB kinase (IKK), due to persistent IKK phosphorylation consecutive to oxidant-mediated inactivation of protein phosphatase 2A. In contrast, exposure to oxidants before TNFalpha stimulation impaired IKK phosphorylation and activation, leading to complete prevention of NF-kappaB activation. Comparable effects were obtained when interleukin-1beta was used instead of TNFalpha as the NF-kappaB activator. This study demonstrates that the influence of oxidants on NF-kappaB is entirely context-dependent, and that the final outcome (activation versus inhibition) depends on a balanced inhibition of protein phosphatase 2A and IKK by oxidant species. Our findings provide a new conceptual framework to understand the role of oxidant stress during inflammatory processes.

Antigen Receptor Signaling to NF-kappa B via CARMA1, BCL10, and MALT1

The signaling pathway controlling antigen receptor-induced regulation of the transcription factor NF-kappa B plays a key role in lymphocyte activation and development and the generation of lymphomas. Work of the past decade has led to dramatic progress in the identification and characterization of new players in the pathway. Moreover, novel enzymatic activities relevant for this pathway have been discovered, which represent interesting drug targets for immuno-suppression or lymphoma treatment. Here, we summarize these findings and give an outlook on interesting open issues that need to be addressed in the future.

Characterization of a cAMP-regulated enhancer-binding protein.

The transcription regulation of many hormone genes is modulated by intracellular second messengers such as cAMP. The cAMP response element binding protein, CREB, binds to the 8 base pair CRE enhancer, TGACGTCA, that is found in the 5'-flank of certain genes including those for somatostatin and the alpha-subunit of human chorionic gonadotropin. The recent characterization of CREB and CREB-related cDNA clones, combined with Southwesterns and Northern blot analyses, reveals a family of transcription factors that dimerize via a leucine zipper motif and bind to the CRE through positively charged basic regions. The CREB cDNA encoding a 327 residue protein is transcriptionally activated via phosphorylation by protein kinases, including the cAMP-dependent protein kinase-A.

Function and regulation of the scaffold protein IB1/JIP-1 in the uro-genital tract.

RESUME Ce mémoire de thèse traite de l'étude de la « scaffold »protéine ou protéine «échafaud», « Islet-Brain1/ JNK Interacting Protein 1 » (IB1/JIP-1) dans la vessie et la prostate, deux organes importants de l'appareil uro-genital. Cette protéine, mise en évidence dans notre laboratoire à la fin des année 90, a été reconnue pour réguler la voie de signalisation des « Mitogen-Activated Protein Kinases » (MAPKs), et en particulier de la MAPK appelée c-Jun N-terminal Kinase (JNK). Le réseau de voie de signalisation permet aux cellules de percevoir les changements dans le milieu extracellulaire et de permettre une réponse appropriée à ces différents stimuli. La connaissance des voies de signalisation a permis de mettre en évidence leur rôle crucial tant dans l'homéostase des tissus sains que dans des processus pathologiques comme l'oncogenèse. Parmi une vingtaine de voie de signalisation, la voie de signalisation des «MAPKinases » est une des plus importantes et a été montrée pour participer à diverses fonctions cellulaires telles que la différentiation, la motilité, la division et la mort cellulaire. La voie de signalisation des « MAPKinases » est typiquement constituée d'un module de trois kinases qui s'activent séquentiellement par phosphorylation. On note la présence d'une MAPK, d'un activateur de MAPK et d'un activateur de l'activateur de MAPK. Une fois la MAPK activée, elle permettra la régulation de différentes cibles dont certain facteur de transcription. Chez les mammifères, il existe 3 grands groupes de MAPKs : the extracellular signal-regulated kinase 1 and 2 (ERK 1/2) cascade, qui régule préférentiellement la croissance et la différentiation cellulaire, ainsi que les cascades JNK et p38 qui régulent préférentiellement la réponse à différents stress cellulaires telle que l'inflammation ou l'apoptose. JNK est activé par différents stress cellulaire telle que les cytokines inflammatoires. JNK est également requis au cours du développement embryonnaire et contribue à la mort (apoptose) ou à la prolifération cellulaire. Plusieurs études ont mis en évidence le rôle de JNK durant le processus tumoral, sans que son rôle soit clairement identifié. JNK pourrait avoir des fonctions différentes durant l'initiation puis de la progression tumorale. Chez les mammifères, les voies de signalisation intracellulaires forment un réseau complexe et elles interagissent entre elles, ce qui permet aux cellules une réponse adéquate aux multitudes de stimuli existants dans les organismes pluricellulaires. Parmi plusieurs mécanismes de régulation, les protéines dites « scaffold » ou «échafaud » jouent un rôle crucial dans l'homéostase de la voie de signalisation des «MAPKinase ». L'introduction revoit brièvement ces différents aspects, de la voie de signalisation des «MAPKinase et des connaissance sur IB1/JIP-1. Les premières études effectuées sur IB1/JIP-1 ont montré une expression relativement spécifique de cette protéine dans certains types de neurones ainsi que dans la cellule beta-sécrétrice d'insuline. IB1/JIP-1 régule la voie de signalisation JNK par interaction avec les différents composants du module, modifiant ainsi le spectre de substrats activés par JNK. La fonction précise de IB1/JIP-1 n'était pas encore élucidée, mais plusieurs travaux mettaient en lumière un rôle dans la régulation, et la sous-location cellulaire des composants de la voie de signalisation JNK, ainsi que dans la survie cellulaire à certain stress. Cette expression relativement spécifique est intrigante car elle suggère que sa présence serait nécessaire à une régulation spécifique de la MAPKinase JNK ou à certaines autres fonctions cellulaires également spécifiques de certains tissus. Le premier but de ce travail a consisté à mettre en évidence l'expression de IB1/JIP-1 dans l'appareil uro-génital et plus particulièrement dans la vessie et la prostate. Nos résultats ont montré que IB1/JIP-1 est spécifiquement exprimé au niveau de l'urothélium vésical, mais pas dans le muscle lisse. Il en est de même au niveau de la prostate où IB1/JIP-1 est exprimé spécifiquement au niveau de l'épithélium sécrétoire et absent au niveau du stroma fibro-musculaire. La vessie et la prostate sont des organes ou l'activité JNK pourrait être crucial tant dans l' homeostase tissulaire que dans le développement de pathologies bénignes ou malignes. La vessie et la prostate sont le siège fréquent de tumeur. La base pour le développement du cancer est complexe et implique plusieurs anomalies génétiques. Ce processus complexe lié au développement tumoral est encore loin d`être complètement élucidé, raison pour laquelle il est crucial de poursuivre l'étude des différents gènes pouvant être impliqué dans ces processus ou pouvant être utilisé comme outil thérapeutique. Dans l'urothelium de la vessie, la fonction de la MAPK JNK n'a été que très peu étudiée. Il existe quelques études, in vitro, suggérant une implication possible de cette voie de signalisation dans des processus telle que le développement ou la progression tumorale. Le chapitre 1 décrit une étude in vivo dans la vessie un modèle de stress mécanique, connu pour activer les MAPKinase. La dilatation vésicale, due à une obstruction urétrale, a mis en évidence une diminution de l'expression de IB1/JIP-1 ainsi qu'une activation de la MAPKinase JNK. Dans ce modèle, la régulation de IB1/JIP-1, par l'intermédiaire d'un vecteur viral, a permis de démontrer que IB1/JIP-1 régulait l'activité de JNK dans ce tissu. Pour poursuivre l'étude de cette fonction d' IB1/JIP-1 dans l'urothélium, nous avons investigué l'activité JNK dans des souris génétiquement modifiées et porteuse d'une délétion de 1 des 2 allèles du gène codant pour IB1/JIP-1, avec un contenu en IB1/JIP-1 diminué de moitié. L'activation de JNK est également augmentée dans l'urothelium au repos de ces souris, ce qui confirme la fonction régulatrice de JNK par IB1/JIP-1. Ces résultats ont permis de mettre en évidence un rôle critique de celle-ci dans l'homéostase de I`urothelium et suggère une nouvelle cible pour réguler la voie de signalisation dans ce tissu. En outre, la modulation des niveaux d'expression d'IB1/JIP-1 dans la vessie, in vivo, par l'intermédiaire de vecteurs viraux s'est révélée réalisable et indique un moyen élégant pour développer une thérapie génique dans cet organe. Un autre élément de ce travail de thèse, révélée au chapitre 2, a été d'étudier la régulation dans la vessie de rat de la communication intercellulaire de type « GAP ». Les cellules adjacentes partagent des ions, messagers secondaires et des petits métabolites par l'intermédiaire de canaux intercellulaire qui forment les jonctions de type « GAP ». Ce type de communications intercellulaire permet une activité cellulaire coordonnée, une caractéristique importante pour l'homéostase des organismes multicellulaire. Ce type de communication intercellulaire est formé de 2 demi-canaux appelés connexons. Chaque connexon est formé de six protéines appelées connexins (Cx). Il existe environ vingt connexines différentes nommées par leur poids moléculaire respectif. Les jonctions de type canaux "GAP" permettent aux cellules de communiquer avec les cellules voisines au quelles elles sont mécaniquement ou électriquement couplées. La vessie peut être particulièrement dépendante de la communication intercellulaire par les canaux « Gap » qui permettrait de coordonner la réponse de la musculature ainsi que de l'urothélium à l'augmentation de la pression transmurale du à l'accumulation d'urine, situation fréquemment observée dans le cadre de l'hyperplasie bénigne de la prostate. Dans la vessie de rat, la connexine26 est exprimée uniquement dans l'urothelium. La Cx26, a été montrée pour être un possible « tumor suppressor gene » dans le cancer de vessie. Une augmentation de la Cx26 ainsi que du couplage des cellules urothéliales a été démontré dans notre modèle de stress mécanique sur la vessie de rat et est dépendante de 2 éléments de réponses connues pour interagir avec AP-1. La régulation de IB1/JIP-1 a permis de montrer que celle-ci régulait l'activité JNK, ainsi que l'activité du facteur de transcription AP-1, composé de c-Jun lui-même cible de JNK. Cette réduction de l'activité de AP-1 est associée à une diminution de l'expression du transcipt de la Cx26. En résumé, la Cx26 pourrait être régulée par le complexe AP-1 lui-même dépendant du contenu en IB1/JIP-1. Dans le chapitre 3, l'étude de IB1/J1P-1 s'est portée sur la prostate. Cet organe, siège fréquent de pathologie telle que le cancer ou l'hyperplasie bénigne de la prostate, exprime IB1/JIP-1 au niveau de son épithélium sécrétoire. Cette expression est maintenue dans une lignée cellulaire humaine largement étudiée est reconnue comme un modèle adéquat de cellules tumorales de type androgène-sensible. IB1/JIP-1 a été investigué dans un modèle in vitro d'apoptose en réponse à un agent appelé N-(4-hydroxyphenyl)retinamide (4-HPR) qui induit une activation de la MAPK JNK ainsi que également un diminution du contenu en IB1/JIP-1. La surexpression de IB1/JIP-1 en utilisant à nouveau des virus comme vecteur a démontré que IB1/JIP-1 était capable de réguler l'activité de JNK ainsi que les taux d'apoptose. Dans le cancer de la prostate, certains travaux ont montré que la différentiation neuroendocrine des cellules tumorales est associée à la progression tumorale et à la perte de sensibilité aux androgènes. Ce travail a permis de dévoiler l'augmentation d'expression de IB1/JIP-1 dans un modèle de neurodifferentiation des cellules d'une lignée prostatique humaine (LNCaP). Les mécanismes qui permettent une expression spécifique de IB1/JIP-1 ont été partiellement investiguée dans notre laboratoire. Son promoteur humain contient un « Neuron Restricive Silencer Element » (NRSE) connu pour se lier a répresseur transcriptionel appelé « RE-1 Silencer Transcription Factor » ou « Neuron Restrictive Silencer Factor » (REST/NRSF). NRSF/REST est capable de réprimer l'expression de gènes neuronaux en dehors du système neuronal. Il prend part à la différentiation terminale des gènes neuronaux. Dans le chapitre 3, on observe que l'activité de REST/NRSF est diminuée dans les cellules LNCaP qui se transdifferencient de manière neuroendocrine, et que REST/NRSF est capable de moduler l'expression de ces gènes cibles dans ce type cellulaire. Ces travaux laissent suggérer que NRSF/REST participe à l'acquisition du phénotype neuroendocrinien et pourrait être une cible pour réguler ce phénomène. En conclusion, ce travail de thèse présente l'expression de IB1/JIP-1 dans 2 organes de l'appareil uro-génital ; la vessie et la prostate. La fonction de IB1/JIP-1 a été étudiée in vivo dans la vessie de rat, ce qui a mis en évidence sa fonction régulatrice de l'activité de la MAPKinase JNK, et de l'activité du facteur de transcription AP-1 ; ainsi que sa possible implication régulatrice de gène cible tel que la Connexin 26 (Cx26). AP-1 et la Cx26 pourraient jouer un rôle dans le processus oncologique, tant dans le control de l'invasion cellulaire ou le control de la croissance cellulaire. Dans la prostate, IB1/JIP-1 régule également l'activité JNK; crucial dans la transmission de certains stimulis pro-apoptotiques. Dans un modèle de transdifférenciation neuroendocrinienne, phénotype possiblement lié au caractère agressif du cancer de la prostate, l'expression de IB1/JIP-1 est augmenté, suggérant soit un rôle possible dans le développement du phénotype neuronal ou une implication dans une fonction anti-apoptotique. Ce travail a donc permis d'élargir nos connaissances sur la régulation et le control de la voie de signalisation des MAPKinases par IB1/JIP-1, qui pourrait avoir encore d'autres fonctions dans ces tissus.

The roles of PKCδ and Src kinases in the glucocorticoid induction and the TGF-β superinduction of the mouse mammary tumor virus transcription in B lymphocytes

Résumé : Le virus tumoral de la glande mammaire de la souris (MMTV) est un rétrovirus provoquant le développement de tumeurs dans les glandes mammaires des souris susceptibles femelles. Au cours de son évolution, le virus s'est adapté et s'exprime dans des cellules spécialisées. Les lymphocytes B sont les premières cellules infectées et elles sont essentielles pour la propagation de l'infection aux glandes mammaires. Dans notre étude, le virus MMTV a été utilisé afin d'examiner les voies de signalisation induites par les glucocorticoïdes (dexaméthasone (dex), une hormone stéroïdienne) et le transforming growth factor-f3 (TGF-P, une cytokine), deux molécules impliquées dans l'activation de la transcription à partir du promoteur du MMTV dans les cellules B. Le TGF-P seul n'influence pas l'activité du promoteur du MMTV. Par contre, en synergie avec dex, le TGF-P provoque une super-induction de l'expression du promoteur par rapport à une stimulation par le glucocorticoïde seul. Cette super-induction est régulée par une famille de protéines, les Smads. Ainsi, dans les lymphocytes B, l'utilisation du MMTV a permis de mettre en évidence une nouvelle synergie entre les glueocortieoïdes et le TGF-p. pans ce travail, l'utilisation d'inhibiteurs pharmacologiques et de mutants « dominant-négatifs » nous a pet mis de démontrer qu'une Protéine Kinase C delta (PKC5) active est impliquée dans la transduction du signal lors de la réponse au dex ainsi que celle au TGF-P. Néanmoins, la PKC5 est régulée différemment dans chaque voie spécifique : la voie du TGF-p nécessitait l'activation du PKC5 par diacylglycerol (DAG) et la phosphorylation de tyrosines spécifiques, alors que la voie impliquant les glucocorticoïdes ne le nécessitait pas. Nous avons aussi démontré qu'une tyrosine kinase de la famille Src est responsable de la phosphorylation des tyrosines sur la PKC5. Les essais de kinase in vitro nous ont permis de découvrir que plusieurs Src kinases peuvent phosphoryler la PKC6 dans les cellules B et qu'elles étaient constitutivement actives. Enfin, nous avons montré qu'il existe une interaction protéine - protéine induite par dex, entre le récepteur aux glucocorticoïdes (GR) et la PKC5 dans les cellules B, une association qui n'a pas été démontrée auparavant. Par ailleurs, nous avons analysé les domaines d'interactions entre PKC5 et GR en utilisant les essais de «GST pull-down». Nos résultats montrent que le domaine régulateur de la PKC5 et celui qui interagit avec l'ADN du GR sont impliqués. En résumé, nous avons trouvé que dans une lignée lymphocytaire B, le virus MMTV utilise des mécanismes pour réguler à la fois la transcription et la voie de signalisation qui sont différents de ceux utilisés dans les cellules mammaires épithéliales et les fibroblastes. Nos découvertes pourraient être utilisées comme modèles pour l'étude de gènes cellulaires impliqués dans des processus tels qu'inflammation, immunité ou cancérogénèse. Summary: Mouse Mammary Tumor Virus (MMTV) is a retrovirus that causes tumors in the mammary glands of susceptible female mice and has adapted evolutionarily to be expressed in specialized cells. The B lymphocytes are the first cells to be infected by the MMTV and are essential for the spread of infection to the mammary glands. Here, we used the MMTV as a model system to investigate the signalling cascade induced by giucocorticoids (dexamethasone, "dex", a steroid hormone), and by Transforming Growth Factor-beta (TGF-P, a cytokine) leading to its transcriptional activation in B lymphocytes. By itself, TGF-I3 does not affect the basal activity of the MMTV promoter. However, TGF-13 significantly increases glucocorticoid-induced expression, through its effectors, the Smad factors. Thus, MMTV in B cells demonstrates a novel synergism between glucocorticoids and TGF-16. In this thesis project, we present evidence, based on the use of pharmacological inhibitors and of dominant-negative mutants, that an active Protein Kinase C delta (PKC6) is required as a signal transducer for the dex response and for the TGF-P superinduction as well. The PKC6 is differentially regulated in each specific pathway: whereas the TGF-13 superinduction required PKC6 to be activated by diacylglycerol (DAG) and to be phosphorylated at specific tyrosine residues, the glueocorticoid-induced pathway did not. We also showed that a protein tyrosine kinase of the Src family is responsible for the phosphorylation of tyrosines on PKC6. By performing in vitro kinase assays, we found that several Src kinases of B cells were able to phosphorylate PKC6 and that they were constitutively active. Finally, we demonstrate a dex-dependent functional protein-protein interaction between the glucocorticoid receptor (GR) and PKC6 in B cells, an association that has not been previously described. We further analysed the interacting domains of PKG6 and GR using in vitro GST pull-down assays, whereby the regulatory domain of PKC6 and the extended DNA-binding domain of the GR were involved. In summary, we found that in B-lymphoid cell lines, MMTV uses novel mechanisms of transcriptional control and signal transduction that are different from those at work in mammary epithelial or fibroblastic cells. These findings will be used as model for cellular genes involved in cellular processes such as immune functions, inflammation, or oncogenic transformation that may have a similar pattern of regulation.

A study of the translational regulation exerted by some neuroactive substances on the expression of the monocarboxylate transporter MCT2 in cultured cortical neurons

Summary of the thesis Glucose has been considered the major, if not the exclusive, energy substrate for the brain. But under certain conditions other substrates, namely monocarboxylates (lactate, pyruvate, and ketone bodies), can contribute significantly to satisfy brain energy demands. These monocarboxylates need to be transported across the blood brain barrier as well as out of astrocytes into the extracellular space and taken up into neurons. It has been shown that monocarboxylates are transported by a family of proton-linked transporters called monocarboxylate transporters (MCTs). In the central nervous system, MCT2 is the predominant neuronal form and little is known about the regulation of its expression. The neurotransmitter noradrenaline (NA) was shown previously to enhance the expression of MCT2 in cultured cortical neurons via a translational mechanism. Here, we demonstrate that two other substances, namely, insulin and IGF-1 enhance MCT2 protein expression in cultured mouse cortical neurons in a time- and concentrationdependent manner without affecting MCT2 mRNA levels. This result confirmed that MCT2 protein expression is translationally regulated and extend the observation to different types of neuroactive substances. Then we sought to determine by which signaling pathway(s) NA, insulin and IGF-1 can induce MCT2 protein expression. First, we observed by Western blot that all three substances cause activation of the MAP kinase ERK as well as the kinase Akt via their phosphorylation. Moreover, the mTOR/S6K pathway which is known to play an important role in translation initiation regulation was also strongly stimulated by all three substances. Second, we sought to determine the implication of these signaling pathways on the NA-, insulin- and IGF-1-induced enhancement of MCT2 protein expression and used specific inhibitors of these signaling pathways. We observed that the Pia kinase and mTOR inhibitors LY294002 and rapamycin respectively, strongly prevent the enhancement. of MCT2 expression caused by either NA, insulin ar IGF-1. In contrast, the MEK inhibitor PD98059 and the p38 MAP kinase inhibitor SB202190 had only a slight effect on the enhancement of MCT2 expression in all three cases. These results suggest that NA, insulin and IGF-1 regulate MCT2 protein expression by a common mechanism most likely involving the Akt/PKB pathway and translational activation via mTOR. In conclusion, considering the roles of NA, insulin and IGF-1 in synaptic plasticity, the tight translational regulation of MCT2 expression by these substances may represent a common mechanism through which supply of potentiated synapses with nonglucose energy substrates can be adapted to the level of activity. Résumé du travail de thèse Le glucose représente le substrat énergétique majeur pour le cerveau. Cependant, dans certaines conditions physiologiques ou pathologiques, le cerveau a la capacité d'utiliser des substrats énergétiques appartenant à la classe des monocarboxylates (lactate, pyruvate et corps cétoniques) afin de satisfaire ses besoins énergétiques. Ces monocarboxylates doivent être transportés à travers la barrière hématoencéphalique mais aussi hors des astrocytes vers l'espace extracellulaire puis re-captés par les neurones. Leur transport est assuré par une famille de transporteurs spécifiques, protons-dépendants, appelés transporteurs aux monocarboxylates (MCTs). Dans le système nerveux central, les neurones expriment principalement l'isoforme MCT2 mais peu d'informations sont disponibles concernant la régulation de son expression. Il a été montré que le neurotransmetteur noradrénaline (NA) augmente l'expression de MCT2 dans les cultures de neurones corticaux de souris par le biais d'un mécanisme de régulation traductionnel. La présente étude nous a permis de démontrer que deux autres substances, l'insuline et 17GF-1, induisent une augmentation de la protéine MCT2 dans ces mêmes cultures selon un décours temporel et une gamme de concentrations particulière. Etonnamment, aucun changement n'a été observé concernant les niveaux d'ARNm de MCT2. Ce résultat .confirme que la protéine MCT2 est régulée de manière traductionnelle et révèle que différentes substances neuro-actives peuvent réguler l'expression de MCT2. Compte tenu de ces observations, nous avons voulu déterminer par quelle(s) voie(s) de signalisation la NA, l'insuline et l'IGF-1 exercent leur effet sur l'expression de MCT2. Dans un premier temps, nous avons pu observer par Western blot que ces trois substances activent la MAP kinase ERK ainsi que la kinase Akt via leur phasphorylation. De plus, la voie mTOR/S6K, connue pour son implication dans la régulation de l'initiation de la traduction est aussi fortement activée par ces trois substances. Dans un second temps, nous avons voulu déterminer I implication de chacune de ces voies de signalisation dans l'augmentation de l'expression de la protéine MCT2 observée après stimulation à la NA, à l'insuline et à l'IGF-1. Pour ce faire, nous avons utilisé des inhibiteurs spécifiques de chacune de ces voies. (Vous avons observé que les inhibiteurs des voies PI3 kinase et mTOR (LY294002 et rapamycin respectivement), prévenaient fortement l'augmentation de l'expression de MCT2 induite par la NA, l'insuline ou (IGF-1. A l'inverse, les inhibitions de la MAP kinase .kinase MEK ainsi que de la MAP kinase p38 (par l'utilisation des inhibiteurs spécifiques PD98059 et SB202190 respectivement) n'ont eu qu'un léger effet dans ces mêmes conditions. Ces résultats suggèrent que la NA, 'l'insuline et I~GF-1 régulent l'expression de la protéine MCT2 par un mécanisme commun impliquant probablement la voie Akt/PKB et l'activation de la traduction via mTOR. En conclusion, considérant l'implication de la NA, de l'insuline et de I`IGF-1 dans la plasticité synaptique, le contrôle traductionnel étroit exercé par ces substances sur l'expression de MCT2 pourrait être un moyen d'alimenter en substrats énergétiques autres que le glucose les synapses activées et également d'adapter l'approvisionnement en substrats énergétiques au niveau d'activité. Résumé « grand public » Le cerveau est un organe qui réalise des tâches complexes nécessitant un apport important en énergie. La principale source d'énergie du cerveau est le glucose. Bien que le cerveau ne représente que 2% de la masse corporelle, il consomme à lui seul plus de 25% du glucose et 20% de l'oxygène provenant de la circulation sanguine. La nécessité d'un tel apport en énergie réside dans la nature -même du fonctionnement des milliards de neurones qui utilisent des signaux électriques et chimiques pour communiquer entre eux. Hormis l'utilisation massive du glucose comme source d'énergie, le cerveau est capable de consommer d'autres substrats énergétiques dans certaines conditions physiologiques ou pathologiques. Les monocarboxylates (lactate, pyruvate et corps cétoniques) font partie de ces autres sources d'énergie. Contrairement au glucose, les monocarboxylates ne diffusent pas facilement de la circulation sanguine vers les neurones. Afin de pouvoir être consommés par les neurones, ils doivent être transportés par un système adapté. Ce sont des transporteurs appelés transporteurs aux monocarboxylates ou MCT qui permettent le passage de ces substrats énergétiques du sang vers les neurones. Le but de ce travail de thèse a été de comprendre comment est régulée l'expression de MCT2, l'un de ces transporteurs exprimé spécifiquement à la surface des neurones. Cette étude nous a permis de mettre en évidence que le neurotransmetteur noradrénaline ainsi que les hormones insuline et IGF-1 (insulinlike growth factor-1) sont capables d'induire une augmentation d'expression de MCT2 à la surface des neurones en culture. Nous avons ensuite voulu déterminer par quels mécanismes de signalisation ces substances agissent sur l'expression de MCT2. Nous avons pu observer que la surexpression de la protéine MCT2 est due à une augmentation d'activité traductionnelle (la traduction étant une des étapes qui permet la synthèse des protéines) induite par le biais d'une voie de signalisation particulière. En conclusion, lorsque la noradrénaline, l'insuline ou 17GF-1 agissent sur les neurones, la traduction de la protéine MCT2 est activée et on observe une augmentation de l'expression de MCT2. Ce mécanisme pourrait permettre d'augmenter l'apport énergétique au niveau des neurones en augmentant le nombre de transporteurs pour les substrats énergétiques que sont les monocarboxylates. D'un point de vue physiologique, cette régulation d'expression pourrait jouer un rôle primordial dans des situations d'apprentissage et de mémorisation. Sur le plan pathologique, cela pourrait permettre de prévenir les dommages causes aux neurones dans certains cas d'atteintes cérébrales.

Study of Vaccinia and Cowpox viruses' replication in Rac1-N17 dominant-negative cells

Interfering with cellular signal transduction pathways is a common strategy used by many viruses to create a propitious intracellular environment for an efficient replication. Our group has been studying cellular signalling pathways activated by the orthopoxviruses Vaccinia (VACV) and Cowpox (CPXV) and their significance to viral replication. In the present study our aim was to investigate whether the GTPase Rac1 was an upstream signal that led to the activation of MEK/ERK1/2, JNK1/2 or Akt pathways upon VACV or CPXV' infections. Therefore, we generated stable murine fibroblasts exhibiting negative dominance to Rac1-N17 to evaluate viral growth and the phosphorylation status of ERK1/2, JNK1/2 and Akt. Our results demonstrated that VACV replication, but not CPXV, was affected in dominant-negative (DN) Rac1-N17 cell lines in which viral yield was reduced in about 10-fold. Viral late gene expression, but not early, was also reduced. Furthermore, our data showed that Akt phosphorylation was diminished upon VACV infection in DN Rac1-N17 cells, suggesting that Rac1 participates in the phosphoinositide-3 kinase pathway leading to the activation of Akt. In conclusion, our results indicate that while Rac1 indeed plays a role in VACV biology, perhaps another GTPase may be involved in CPXV replication.

Peroxisome proliferator-activated receptor-beta signaling contributes to enhanced proliferation of hepatic stellate cells.

BACKGROUND & AIMS: The peroxisome proliferator-activated nuclear receptors (PPAR-alpha, PPAR-beta, and PPAR-gamma), which modulate the expression of genes involved in energy homeostasis, cell cycle, and immune function, may play a role in hepatic stellate cell activation. Previous studies focused on the decreased expression of PPAR-gamma in hepatic stellate cell activation but did not investigate the expression and role of the PPAR-alpha and -beta isotypes. The aim of this study was to evaluate the expression of the different PPARs during hepatic stellate cell activation in vitro and in situ and to analyze possible factors that might contribute to their expression. In a second part of the study, the effect of a PPAR-beta agonist on acute liver injury was evaluated. METHODS: The effects of PPAR isotype-specific ligands on hepatic stellate cell transition were evaluated by bromodeoxyuridine incorporation, gel shifts, immunoprecipitation, and use of antisense PPAR-beta RNA-expressing adenoviruses. Tumor necrosis factor alpha-induced PPAR-beta phosphorylation and expression was evaluated by metabolic labeling and by using specific P38 inhibitors. RESULTS: Hepatic stellate cells constitutively express high levels of PPAR-beta, which become further induced during culture activation and in vivo fibrogenesis. No significant expression of PPAR-alpha or -gamma was found. Stimulation of the P38 mitogen-activated protein kinase pathway modulated the expression of PPAR-beta. Transcriptional activation of PPAR-beta by L165041 enhanced hepatic stellate cell proliferation. Treatment of rats with a single bolus of CCl(4) in combination with L165041 further enhanced the expression of fibrotic markers. CONCLUSIONS: PPAR-beta is an important signal-transducing factor contributing to hepatic stellate cell proliferation during acute and chronic liver inflammation.

CD8beta endows CD8 with efficient coreceptor function by coupling T cell receptor/CD3 to raft-associated CD8/p56(lck) complexes.

The extraordinary sensitivity of CD8+ T cells to recognize antigen impinges to a large extent on the coreceptor CD8. While several studies have shown that the CD8beta chain endows CD8 with efficient coreceptor function, the molecular basis for this is enigmatic. Here we report that cell-associated CD8alphabeta, but not CD8alphaalpha or soluble CD8alphabeta, substantially increases the avidity of T cell receptor (TCR)-ligand binding. To elucidate how the cytoplasmic and transmembrane portions of CD8beta endow CD8 with efficient coreceptor function, we examined T1.4 T cell hybridomas transfected with various CD8beta constructs. T1.4 hybridomas recognize a photoreactive Plasmodium berghei circumsporozoite (PbCS) peptide derivative (PbCS (4-azidobezoic acid [ABA])) in the context of H-2K(d), and permit assessment of TCR-ligand binding by TCR photoaffinity labeling. We find that the cytoplasmic portion of CD8beta, mainly due to its palmitoylation, mediates partitioning of CD8 in lipid rafts, where it efficiently associates with p56(lck). In addition, the cytoplasmic portion of CD8beta mediates constitutive association of CD8 with TCR/CD3. The resulting TCR-CD8 adducts exhibit high affinity for major histocompatibility complex (MHC)-peptide. Importantly, because CD8alphabeta partitions in rafts, its interaction with TCR/CD3 promotes raft association of TCR/CD3. Engagement of these TCR/CD3-CD8/lck adducts by multimeric MHC-peptide induces activation of p56(lck) in rafts, which in turn phosphorylates CD3 and initiates T cell activation.

Oleoylethanolamide enhances β-adrenergic-mediated thermogenesis and white-to-brown adipocyte phenotype in epididymal white adipose tissue in rat.

β-adrenergic receptor activation promotes brown adipose tissue (BAT) β-oxidation and thermogenesis by burning fatty acids during uncoupling respiration. Oleoylethanolamide (OEA) can inhibit feeding and stimulate lipolysis by activating peroxisome proliferator-activating receptor-α (PPARα) in white adipose tissue (WAT). Here we explore whether PPARα activation potentiates the effect of β3-adrenergic stimulation on energy balance mediated by the respective agonists OEA and CL316243. The effect of this pharmacological association on feeding, thermogenesis, β-oxidation, and lipid and cholesterol metabolism in epididymal (e)WAT was monitored. CL316243 (1 mg/kg) and OEA (5 mg/kg) co-administration over 6 days enhanced the reduction of both food intake and body weight gain, increased the energy expenditure and reduced the respiratory quotient (VCO2/VO2). This negative energy balance agreed with decreased fat mass and increased BAT weight and temperature, as well as with lowered plasma levels of triglycerides, cholesterol, nonessential fatty acids (NEFAs), and the adipokines leptin and TNF-α. Regarding eWAT, CL316243 and OEA treatment elevated levels of the thermogenic factors PPARα and UCP1, reduced p38-MAPK phosphorylation, and promoted brown-like features in the white adipocytes: the mitochondrial (Cox4i1, Cox4i2) and BAT (Fgf21, Prdm16) genes were overexpressed in eWAT. The enhancement of the fatty-acid β-oxidation factors Cpt1b and Acox1 in eWAT was accompanied by an upregulation of de novo lipogenesis and reduced expression of the unsaturated-fatty-acid-synthesis enzyme gene, Scd1. We propose that the combination of β-adrenergic and PPARα receptor agonists promotes therapeutic adipocyte remodelling in eWAT, and therefore has a potential clinical utility in the treatment of obesity.

Characterization of SKI-1/S1P-mediated processing of Arenavirus glycoprotein precursors

Arenaviruses are rodent-born world-wide distributed negative strand RNA viruses that comprise a number of important human pathogens including Lassa virus (LASV) which causes more than 3 00'000 infections annually in Western Africa. Lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV) is the prototypic member of the arenavirus family, which is divided in two major subgroups according to serological properties and geographical distribution, the Old World and New World arenaviruses. The envelope glycoprotein precursors (GPCs) of arenaviruses have to undergo proteolytic processing to acquire biological function and to be incorporated into progeny virions. A cellular enzyme is responsible for this processing: the Subtilisin Kexin Isozyme-1 or Site-1 protease (SKI- 1/S1P). In this thesis we have studied the relationship between SKI-1/S1P and the envelope GPs of arenaviruses. In a first project, we investigated the molecular interactions between SKI-1/SIP and arenavirus GPCs. Using SKI-1/SIP mutants, we confirmed previously published observations locating LCMV GPC and LASV GPC processing in the Late Golgi/TGN and ER/cis-Golgi, respectively. A single mutation in the cleavage site of LCMV was sufficient to re-locate SKI- 1/SIP-mediated processing from the late Golgi/TGN to the ER/cis-Golgi. We then demonstrated that the transmembrane domain, the C-terminal tail and the phosphorylation sites of SKI-1/S1P are dispensable for GPC processing. Additionally we identified a SKI- 1/S1P mutant defective for autoprocessing at site Β, B' that was selectively impaired in processing of viral GPCs but not cellular substrates. We also showed that a soluble variant of SKI-1/SIΡ was unable to cleave envelope GPs at the cell surface when added in the culture medium. This study highlighted a new target for small molecule inhibitors that would specifically impair GPC but not cellular substrate processing. In a second project, we identified and characterized two residues: LASV GPC Y253 and SKI-1/S1P Y285 that are important for the SKI-1/SIP-mediated LASV GPC cleavage. An alignment of GPC sequences revealed a conserved aromatic residue in P7 position in the GPCs of Old World and Clade C of New World arenaviruses. Mutations in GPC at position P7 impaired processing efficiency. In SKI-1/S1P, mutating Y285 into A negatively affected processing of substrates containing aromatic residues in P7, without affecting others. This property could be used to develop specific drugs targeting SKI-1/SIP-mediated cleavage of LASV GPC without affecting cellular substrates. As a third project we studied the role of the SKI-1/SIP-mediated processing and the unusual stable signal peptide (SSP) for the folding and secretion of soluble forms of the ectodomain of LASV and LCMV glycoproteins. We provide evidence that the transmembrane domain and the cytosolic tail are crucial for the stability of the prefusion conformation of arenavirus GP and that the SSP is required for transport and processing of full-length GP, but not the soluble ectodomain per se. Taken together, these results will lead to a better understanding of the complex interactions between arenavirus GPCs and SKI-1/S IP, paving the avenue for the development of novel anti-arenaviral therapeutics. - Les Arenavirus sont des virus à ARN négatif distribués mondialement et portés par les rongeurs. Cette famille de virus comprend des virus hautement pathogènes pour l'homme comme le virus de Lassa (LASV) qui cause plus de 300Ό00 infections par année en Afrique de l'Ouest. Le virus de la chorioméningite lymphocytaire (LCMV) est le représentant de cette famille qui est divisée en deux sous-groupes selon des critères sérologiques et de distributions géographiques: arenavirus du Nouveau et de l'Ancien monde. Les glycoprotéines d'enveloppe de ces virus (GPCs) doivent être clivées pour être incorporées dans le virus et ainsi lui permettre d'être infectieux. Une enzyme cellulaire est responsable de ce clivage : la Subtilisin Kexin Isozyme-1 ou protéase Site-1 (SKI-l/SlP). Dans cette thèse, nous avons étudié la relation entre cette enzyme cellulaire et les GPs des arenavirus. Dans un premier temps, nous avons étudié les interactions moléculaires entre SKI- 1/S1P et GPC. A l'aide de mutants de SKI-l/SlP, nous avons confirmé des résultats précédemment publiés montrant que les glycoprotéines d'enveloppe de LASV sont clivés dans le réticulum endoplasmique/cis-Golgi alors que celles de LCMV sont clivées dans le Golgi tardif/TGN. Une seule mutation dans le site de clivage de la glycoprotéine de LCMV est suffisante pour changer le compartiment cellulaire dans lequel est clivée cette glycoprotéine. Ensuite, nous avons démontré que le domaine transmembranaire, la partie cytosolique C-terminale ainsi que les sites de phosphorylations de cette enzyme ne sont pas indispensables pour permettre le clivage de GPC. De plus, nous avons identifié un mutant de SKI-l/SlP dans lequel Γ autoprocessing au site B,B' est impossible, incapable de cliver GPC mais toujours pleinement fonctionnelle envers ses substrats cellulaires. Nous avons également démontré qu'une forme soluble de SKI-l/SlP ajoutée dans le milieu de culture n'est pas capable de couper GPC à la surface de la cellule. Cette étude a défini une nouvelle cible potentielle pour un médicament qui inhiberait le clivage des glycoprotéines des arenavirus sans affecter les processus normaux de la cellule. Dans un second project, nous avons identifié deux acides aminés, LASV GPC Y253 et SKI-l/SlP Y285, qui sont important pour le clivage de LASV GPC. Un alignement des séquences de clivage des GPCs a montré qu'un résidu aromatique est conservé en position P7 du site de clivage chez tous les arenavirus de l'Ancien monde et dans le clade C des arenavirus du Nouveau monde. Une mutation de cet acide aminée dans GPC réduit l'efficacité de clivage par SKI-l/SlP. Mutation de la tyrosine 285 de SKI-l/SlP en alanine affecte négativement le clivage des substrats contenant un résidu aromatique en position P7 sans affecter les autres. Cette propriété pourrait être utilisée pour le développement de médicaments spécifiques ciblant le clivage de GPC. Finalement, nous avons étudié le rôle du processing accomplit par SKI-l/SlP et du signal peptide pour le pliage et la sécrétion de formes solubles des glycoprotéines de LASV et LCMV. Nous avons montré que le domaine transmembranaire et la partie cytosolique de GP sont crucials pour la stabilité de la conformation pre-fusionnelle des GPs et que SSP est nécessaire pour le transport et le processing de GP, mais pas de son ecto-domaine soluble. En conclusion, les résultats obtenus durant cette thèse permettrons de mieux comprendre les interactions complexes entre SKI-l/SlP et les glycoprotéines des arenavirus, ouvrant le chemin pour le développement de nouveaux médicaments anti-arénaviraux.

In vivo therapeutic synergism of anti-epidermal growth factor receptor and anti-HER2 monoclonal antibodies against pancreatic carcinomas.

PURPOSE: Pancreatic carcinoma is highly resistant to therapy. Epidermal growth factor receptor (EGFR) and HER2 have been reported to be both dysregulated in this cancer. To evaluate the in vivo effect of binding both EGFR and HER2 with two therapeutic humanized monoclonal antibodies (mAb), we treated human pancreatic carcinoma xenografts, expressing high EGFR and low HER2 levels. EXPERIMENTAL DESIGN: Nude mice, bearing xenografts of BxPC-3 or MiaPaCa-2 human pancreatic carcinoma cell lines, were injected twice weekly for 4 weeks with different doses of anti-EGFR (matuzumab) and anti-HER2 (trastuzumab) mAbs either alone or in combination. The effect of the two mAbs, on HER receptor phosphorylation, was also studied in vitro by Western blot analysis. RESULTS: The combined mAb treatment significantly inhibited tumor progression of the BxPC-3 xenografts compared with single mAb injection (P = 0.006) or no treatment (P = 0.0004) and specifically induced some complete remissions. The two mAbs had more antitumor effect than 4-fold greater doses of each mAb. The significant synergistic effect of the two mAbs was confirmed on the MiaPaCa-2 xenograft and on another type of carcinoma, SK-OV-3 ovarian carcinoma xenografts. In vitro, the cooperative effect of the two mAbs was associated with a decrease in EGFR and HER2 receptor phosphorylation. CONCLUSIONS: Anti-HER2 mAb has a synergistic therapeutic effect when combined with an anti-EGFR mAb on pancreatic carcinomas with low HER2 expression. These observations may open the way to the use of these two mAbs in a large panel of carcinomas expressing different levels of the two HER receptors.

Alterations in phosphatidylinositol 3-kinase activity and PTEN phosphatase in the prefrontal cortex of depressed suicide victims.

BACKGROUND: Recent studies have reported alterations in protein kinase B (PKB)/Akt and in its downstream target, glycogen synthase kinase 3β, in depression and suicide. The aim of the present study was to investigate possible impairment of the upstream regulators, namely phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) and PTEN. METHODS: The ventral prefrontal cortex (Brodmann's area 11) of 24 suicide victims and 24 drug-free nonsuicide subjects was used. The antemortem diagnoses of major depression disorder were obtained from the institutional records or psychological autopsy, and toxicological analyses were performed. Protein levels of PI3K and PTEN were assayed using the immunoblot method, and the kinase activity of PI3K and Akt was determined by phosphorylation of specific substrates. RESULTS: A decrease was observed in the enzymatic activity of PI3K [ANOVA: F(3, 44) = 9.20; p < 0.001] and Akt1 [ANOVA: F(3, 44) = 13.59; p < 0.001], without any change in protein levels, in both depressed suicide victims and depressed nonsuicide subjects (p < 0.01 and p < 0.002, respectively). PTEN protein levels were increased in the same groups [ANOVA: F(3, 44) = 10.5; p < 0.001]. No change was observed in nondepressed suicide victims. CONCLUSION: This study concludes that attenuation of kinase activity of PKB/Akt in depressed suicide victims may be due to the combined dysregulation of PTEN and PI3K resulting in insufficient phosphorylation of lipid second messengers. The effect is associated with major depression rather than with suicide per se. Given the cellular deficits reported in major depression, the study of enzymes involved in cell survival and neuroplasticity is particularly relevant to neurotrophic factor dysregulation in depression.

Evaluation of the antitumoral effect sunitinib eluting beads in VX2 liver tumour in a rabbit model.

Background: We demonstrated that DC Bead (Biocompatibles UK, Ltd) could be loaded with sunitinib and injected intra-arterially in the rabbit without unexpected toxicity. The purpose of this study is to evaluate the antitumoral effect of sunitinib eluting beads in the VX2 tumor model of liver cancer. Methods: VX2 tumors were implanted in the left liver lobe of New-Zealand white rabbits. Animals were assigned to 3 groups: Group 1 (n=6) received 1.5mg of sunitinib loaded in 0.05ml of 100-300um DC Bead, group 2 (n=5) received 0.05ml of 100-300um DC Bead, group 3 (n=5) received 0.05ml NaCl 0.9% in the left hepatic artery. One animal in each group was sacrificed at 24 hours and the others were followed for survival until day 15. Liver enzymes were measured daily. In group 1, plasmatic sunitinib concentration were measured daily by LC MS/MS tandem mass spectroscopy. At day 15 all living animals were sacrificed. After sacrifice, the livers were harvested for determination of the VEGF receptor tyrosine kinase activity by western blot and histopathological examination. Results: In group 1, no animals died during follow-up. In group 2, 2 animals died during follow-up on day x. In control group 3, 3 animals died during follow up on day x. In group 1 plasmatic sunitinib levels remained under therapeutic concentration throughout the experiment. Very high concentrations of sunitinib were measured in the liver tissue 24 and 15 days after embolization. Inhibition of the phosphorylation of the RTK was demonstrated at 24h and 15 days in groups 1. Sunitinib eluting beads seemed to penetrate in the tumor more effectively and there was more necrosis around the beads than their bland counterparts. Conclusions: Administration of sunitinib eluting beads in VX2 carrying rabbits resulted invery high drug concentrations at the site of embolization with minimal systemic passage. Despite the very high tissular sunitinib concentration we did not observe any additional toxicity with loaded beads. Sunitinib eluting beads inhibit the activation of RTK's triggered by ischemia and seem to prolong survival of the treated animals. Therefore we consider that local treatment with sunitinib may provide a promising approach for the treatment of liver cancer.

Leptin is an anti-apoptotic effector in placental cells involving p53 downregulation.

Leptin, a peripheral signal synthetized by the adipocyte to regulate energy metabolism, can also be produced by placenta, where it may work as an autocrine hormone. We have previously demonstrated that leptin promotes proliferation and survival of trophoblastic cells. In the present work, we aimed to study the molecular mechanisms that mediate the survival effect of leptin in placenta. We used the human placenta choriocarcinoma BeWo and first trimester Swan-71 cell lines, as well as human placental explants. We tested the late phase of apoptosis, triggered by serum deprivation, by studying the activation of Caspase-3 and DNA fragmentation. Recombinant human leptin added to BeWo cell line and human placental explants, showed a decrease on Caspase-3 activation. These effects were dose dependent. Maximal effect was achieved at 250 ng leptin/ml. Moreover, inhibition of endogenous leptin expression with 2 µM of an antisense oligonucleotide, reversed Caspase-3 diminution. We also found that the cleavage of Poly [ADP-ribose] polymerase-1 (PARP-1) was diminished in the presence of leptin. We analyzed the presence of low DNA fragments, products from apoptotic DNA cleavage. Placental explants cultivated in the absence of serum in the culture media increased the apoptotic cleavage of DNA and this effect was prevented by the addition of 100 ng leptin/ml. Taken together these results reinforce the survival effect exerted by leptin on placental cells. To improve the understanding of leptin mechanism in regulating the process of apoptosis we determined the expression of different intermediaries in the apoptosis cascade. We found that under serum deprivation conditions, leptin increased the anti-apoptotic BCL-2 protein expression, while downregulated the pro-apoptotic BAX and BID proteins expression in Swan-71 cells and placental explants. In both models leptin augmented BCL-2/BAX ratio. Moreover we have demonstrated that p53, one of the key cell cycle-signaling proteins, is downregulated in the presence of leptin under serum deprivation. On the other hand, we determined that leptin reduced the phosphorylation of Ser-46 p53 that plays a pivotal role for apoptotic signaling by p53. Our data suggest that the observed anti-apoptotic effect of leptin in placenta is in part mediated by the p53 pathway. In conclusion, we provide evidence that demonstrates that leptin is a trophic factor for trophoblastic cells.