Assemblage oligomérique des récepteurs couplés aux protéines G avec les RAMPs

Les récepteurs couplés aux protéines G (RCPGs) constituent la plus grande classe de récepteurs membranaires impliqués dans la transmission des signaux extracellulaires. Traditionnellement, la transmission de la signalisation par les RCPGs implique l’activation d’une protéine G hétéro-trimérique qui pourra à son tour moduler l’activité de divers effecteurs intracellulaires. Ce schéma classique de signalisation s’est complexifié au fils des années et l’on sait maintenant qu’en plus d’interagir avec les protéines G, les RCPGs s’associent avec une panoplie d’autres protéines afin de transmettre adéquatement les signaux extracellulaires. En particulier, la découverte d’une famille de protéines transmembranaires modulant la fonction des RCPGs, baptisées protéines modifiant l’activité des récepteurs (« receptor activity-modifying proteins » ; RAMPs), a changé la façon de concevoir la signalisation par certains RCPGs. Dans le cas du récepteur similaire au récepteur de la calcitonine (« calcitonin-like receptor » ; CLR), l’association avec les RAMPs permet l’acheminement à la surface cellulaire du récepteur tout en modulant ses propriétés pharmacologiques. Lorsqu’il est associé avec RAMP1, le CLR fonctionne comme un récepteur du peptide relié au gène de la calcitonine (« calcitonin gene-related peptide » ; CGRP), alors qu’il devient un récepteur de l’adrénomedulline lorsqu’il interagit avec RAMP2 ou RAMP3. D’autre part, en plus d’interagir avec des protéines accessoires transmembranaires telles les RAMPs, les RCPGs peuvent aussi s’associer entre eux pour former des oligomères de récepteurs. Dans cette thèse, nous nous sommes penchés sur les interactions entre les RCPGs et les RAMPs, et plus particulièrement sur l’interrelation entre ce type d’association RCPG/RAMP et l’assemblage en oligomères de récepteurs, en utilisant le récepteur du CGRP comme modèle d’étude. Une première étude nous a tout d’abord permis de confirmer l’interaction entre le récepteur CLR et RAMP1, dans un contexte de cellules vivantes. Nous avons démontré que ce complexe CLR/RAMP1 active la protéine G et recrute la protéine de signalisation -arrestine suite à une stimulation par le CGRP. Ensuite, nous avons déterminé que même s’il doit obligatoirement former un hétéro-oligomère avec les RAMPs pour être actif, le CLR conserve malgré tout sa capacité à interagir avec d’autres RCPGs. En plus d’observer la présence d’homo-oligomère de CLR, nous avons constaté que tout comme les RCPGs, les RAMPs peuvent eux-aussi s’associer entre eux pour former des complexes oligomériques pouvant comprendre différents sous-types (RAMP1/RAMP2 et RAMP1/RAMP3). Cette observation de la présence d’homo-oligomères de CLR et de RAMP1, nous a amené à nous questionner sur la stœchiométrie d’interaction du complexe CLR/RAMP1. Dans une deuxième étude ayant pour but d’établir la composition moléculaire du récepteur CGRP1 in vivo, nous avons développé une nouvelle approche permettant l’étude de l’interaction entre trois protéines dans un contexte de cellules vivantes. Cette technique baptisée BRET/BiFC, est basée sur le transfert d’énergie de résonance de bioluminescence entre un donneur luminescent, la Renilla luciférase, et un accepteur fluorescent, la protéine fluorescente jaune (YFP), reconstituée suite au ré-assemblage de ces deux fragments. En utilisant cette approche, nous avons pu déterminer que le récepteur CGRP1 est constitué d’un homo-oligomère de CLR interagissant avec un monomère de RAMP1. En démontrant un assemblage oligomérique asymétrique pour le récepteur CGRP1 à partir d’une nouvelle approche biophysique, nous croyons que les travaux présentés dans cette thèse ont contribué à élargir nos connaissances sur le fonctionnement de la grande famille des RCPGs, et seront utile à la poursuite des recherches sur les complexes protéiques impliqués dans la signalisation.

Innate immunity genes as determinants of resistance/susceptibility to human disease : studies in leukemia patients

La leucémie lymphoblastique aiguë des cellules Pré-B (B-ALL) reste le type de cancer le plus souvent diagnostiqué chez les enfants. Des études ont montré que des déterminants génétiques jouent un rôle important dans la susceptibilité/résistance au développement de ce cancer. À cet égard, les gènes Killer-cell Immunoglobulin-like Receptor (KIR) sont d'une importance particulière. Ces gènes sont fortement polymorphiques et codent pour des récepteurs qui contrôlent l’activité fonctionnelle des cellules Natural Killer (NK). Notre hypothèse est que les gènes activateurs des KIR s’associent avec la résistance innée pour développer la B-ALL. Afin d'évaluer cette hypothèse, nous avons entrepris une étude de cas-contrôles chez des enfants canadiens-français dans laquelle nous avons utilisé l'ADN génomique de 100 patients atteints de B-ALL ainsi que l’ADN de 245 individus sains. La présence ou l'absence de chaque gène KIR a été détectée par PCR en utilisant des amorces de séquences spécifiques. Nous avons trouvé que la présence des gènes KIR activateurs est significativement diminuée chez les enfants leucémiques par rapport aux témoins. En outre, le nombre de ces gènes a aussi montré une association significative linéaire avec la résistance au développement d’une B-ALL. Cela suggère des effets additifs de ces gènes permettant de conférer une protection contre ce cancer. Ces résultats pourraient être utiles afin de déceler de façon précoce les enfants ayant un risque de développer cette leucémie. Enfin, des stratégies thérapeutiques basées sur les récepteurs KIR pourraient être envisagées et s'avérer utiles concernant le traitement de ce cancer chez les enfants.

Influence des facteurs immuno-modulateurs d'origine placentaire sur la différenciation et la maturation des cellules dendritiques plasmacytoïdes

Les cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDC) sont des cellules dendritiques spécialisées, aussi connues sous le nom de cellules productrices d’interféron-α (IFN-α). Les pDC jouent un rôle essentiel dans l’induction de la réponse immunitaire antivirale, en reconnaissant les antigènes viraux via les Toll-like receptors (TLR) 7 et 9. Toutefois, les pDC du sang de cordon sont incapables de produire de l’IFN-α en réponse à une stimulation du TLR9, mais leur maturation en cellules présentatrices d’antigènes est normale. Dans le cadre de ce travail, nous nous sommes intéressés aux effets des facteurs immuno-régulateurs sécrétés par le placenta sur la différenciation et la fonction des pDC. Nous avons analysé l’effet, seules ou en combinaison, de la progestérone (PG), de l'interleukine (IL)-10 et du tumor growth factor (TGF)-β sur la différenciation et la fonction des pDC. Nous démontrons qu’à des niveaux supra-physiologiques ces trois facteurs modulent la différenciation et la production d’IFN-α des pDC. À des niveaux observés dans le sang de cordon, ces facteurs ont peu d’impact sur les pDC lorsque utilisés individuellement. Toutefois lorsque utilisés en combinaison, ils diminuent la production d’IFN-α. Nous avons aussi démontré que la PG, l’IL-10 et le TGF-β n’induisent pas l’expression des micro-ARN 146a et 155 par les pDC. Finalement nous démontrons que les niveaux de ces molécules sont plus élevés dans le sang de cordon que dans le sang d’adulte. Nos résultats révèlent le rôle important des facteurs immuno-régulateurs sécrétés par le placenta sur la fonction des pDC et en conséquence, sur la réponse immunitaire fœtale et néonatale.

Le rôle du CD40 homodimère dans la réponse immunitaire

Le CD40 est une glycoprotéine transmembranaire de type I, appartenant à la famille des TNFRs, exprimée à la surface des cellules immunitaires, hématopoïétiques, vasculaires, épithéliales, et d’autres types de cellules, y compris les cellules tumorales. Le CD40 ne possédant pas de domaine kinase, pour induire un signal il interagit directement ou indirectement avec des protéines adaptatrices telles que les TRAFs et les JAKs. L’interaction du CD40 avec son principal ligand, le CD154, joue un rôle primordial dans la régulation de la réponse immunitaire et le maintien de l’homéostasie. L’activation du CD40 à la surface des cellules B augmente leur capacité de présentation d’antigène, en plus d’induire la prolifération, la commutation isotypique et l’apoptose. Les patients souffrant de mutations au niveau du gène codant pour le CD40 ou de son ligand sont immunosupprimés et sensibles à des infections opportunistes. Des études ont montré que le CD40 comme d’autres membres de la famille des TNFRs est capable de former des homodimères. Plus récemment, on a montré que la formation du CD40 homodimère est le résultat de son engagement sur les cellules B. En plus, cette homodimérisation du CD40 est importante pour la phosphorylation de l’Akt. L’interaction CD40/CD154 peut avoir un rôle direct dans l’immunothérapie par l’induction de l’apoptose de certaines cellules cancéreuses ou un rôle indirect en activant les cellules présentatrices d’antigènes (CPA) afin d'augmenter l’efficacité de l’activation des cellules T cytotoxiques. Nos résultats montrent que l’induction de la mort cellulaire par le CD40 requiert la perméabilisation du lysosome, la libération de la cathepsine B, la présence de ROS et une interaction avec le TRAF6, cette mort cellulaire programmée est plus importante en présence de la forme monomérique du CD40, muté au niveau de la cystéine 238. Par ailleurs, l’homodimérisation du CD40 requerrait sa translocation vers les radeaux lipidiques et nécessiterait la présence des ROS. Cette homodimérisation du CD40 semble être importante pour l’activation des cellules B par le biais de l’induction de l’expression du CD23, CD69 et CD80. De plus, nos résultats montrent pour la première fois une implication du CD40 homodimère dans l’induction du CD23 par le biais du TLR4. Nos résultats soulignent l’importance du CD40 homodimère dans certaines voies de signalisation. Ainsi, ils mettent en évidence le rôle de la Cys-238 dans la coopération entre des récepteurs de la réponse immunitaire innée et adaptative. Toutes ces données permettraient une meilleure compréhension de certaines voies de signalisation impliquées dans plusieurs maladies auto-immunes et faisant objet de plusieurs essais thérapeutiques.

Susceptibilidad genética para el desarrollo de la sepsis bacteriana grave y choque séptico

Objetivo: presentar el estado del arte de las investigaciones que, hasta el momento, relacionan el polimorfismo genético del paciente con la evolución de la sepsis, como herramienta diagnóstica y un nuevo enfoque terapéutico de esta condición. Los conceptos actuales basados en investigaciones sostienen que el polimorfismo genético del individuo es relevante en la evolución de la enfermedad y en la respuesta efectiva al tratamiento del paciente en estado crítico, en especial con sepsis bacteriana y choque séptico. Materiales y métodos: se revisó literatura indexada que relaciona los factores genéticos con la evolución de algunas enfermedades del paciente en estado crítico. Resultados: las características particulares de la enfermedad estarían influenciadas por el acervo genético del paciente, condicionando en gran medida la respuesta patofisiológica. Se ha evidenciado la susceptibilidad genética de algunos individuos a desarrollar infección; estos individuos con un tratamiento similar no evolucionan de igual forma, desencadenándose una sepsis bacteriana grave y choque séptico. El polimorfismo en los genes que codifican por el factor de necrosis tumoral -α (TNF-α) las interlucinas- 1 (IL-1), IL-6, IL-10, el factor soluble CD-14, los receptores similares a Toll y el inhibidor tipo 1 del activador del plasminógeno estaría asociado con el desarrollo de sepsis grave y choque séptico, en particular las mutaciones TNF-α 308 G/A, PAI-1 4G/4G, IL-6 174 G/C. Conclusiones: el conocimiento de la susceptibilidad genética, los factores de riesgo y el buen funcionamiento del sistema inmune de cada persona ayudan a reducir y compensar las complicaciones de la sepsis bacteriana. Es claro que el tratamiento oportuno individualizado en los pacientes con sepsis se asocia con disminución de la mortalidad y con reducción en el deterioro de la respuesta inflamatoria.

Endosomal proteolysis regulates calcitonin gene-related peptide responses in mesenteric arteries

Background and Purpose: Calcitonin gene‐related peptide (CGRP) is a potent vasodilator, implicated in the pathogenesis of migraine. CGRP activates a receptor complex comprising, calcitonin receptor‐like receptor (CLR) and receptor activity‐modifying protein 1 (RAMP1). In vitro studies indicate recycling of CLR•RAMP1 is regulated by degradation of CGRP in early endosomes by endothelin‐converting enzyme‐1 (ECE‐1). However, it is not known if ECE‐1 regulates the resensitization of CGRP‐induced responses in functional arterial tissue. Experimental Approach: CLR, ECE‐1a‐d and RAMP1 expression in rat mesenteric artery smooth muscle cells (RMA‐SMCs) and mesenteric arteries was analyzed by RT‐PCR and by immunofluorescence and confocal microscopy. CGRP‐induced signaling in cells was examined by measuring cAMP production and ERK activation. CGRP‐induced relaxation of arteries was measured by isometric wire myography. ECE‐1 was inhibited using the specific inhibitor, SM‐19712. Key Results: RMA‐SMCs and arteries contained mRNA for CLR, ECE‐1a‐d and RAMP1. ECE‐1 was present in early endosomes of RMA‐SMCs and in the smooth muscle layer of arteries. CGRP induced endothelium‐independent relaxation of arteries. ECE‐1 inhibition had no effect on initial CGRP‐induced responses but reduced cAMP generation in RMA‐SMCs and vasodilation in mesenteric arteries responses to subsequent CGRP challenges. Conclusions and Implications: ECE‐1 regulates the resensitization of responses to CGRP in RMA‐SMCs and mesenteric arteries. CGRP‐induced relaxation does not involve endothelium‐derived pathways. This is the first report of ECE‐1 regulating CGRP responses in SMCs and arteries. ECE‐1 inhibitors may attenuate an important vasodilatory pathway, implicated in primary headaches and may represent a new therapeutic approach for the treatment of migraine.

SOcK, MiSTs, MASK and STicKs: the GCKIII (germinal centre kinase III) kinases and their heterologous protein–protein interactions

The GCKIII (germinal centre kinase III) subfamily of the mammalian Ste20 (sterile 20)-like group of serine/threonine protein kinases comprises SOK1 (Ste20-like/oxidant-stressresponse kinase 1), MST3 (mammalian Ste20-like kinase 3) and MST4. Initially, GCKIIIs were considered in the contexts of the regulation of mitogen-activated protein kinase cascades and apoptosis. More recently, their participation in multiprotein heterocomplexes has become apparent. In the present review, we discuss the structure and phosphorylation of GCKIIIs and then focus on their interactions with other proteins. GCKIIIs possess a highly-conserved, structured catalytic domain at the N-terminus and a less-well conserved C-terminal regulatory domain. GCKIIIs are activated by tonic autophosphorylation of a T-loop threonine residue and their phosphorylation is regulated primarily through protein serine/threonine phosphatases [especially PP2A (protein phosphatase 2A)]. The GCKIII regulatory domains are highly disorganized, but can interact with more structured proteins, particularly the CCM3 (cerebral cavernous malformation 3)/PDCD10 (programmed cell death 10) protein. We explore the role(s) of GCKIIIs (and CCM3/PDCD10) in STRIPAK (striatin-interacting phosphatase and kinase) complexes and their association with the cis-Golgi protein GOLGA2 (golgin A2; GM130). Recently, an interaction of GCKIIIs with MO25 has been identified. This exhibits similarities to the STRADα (STE20-related kinase adaptor α)–MO25 interaction (as in the LKB1–STRADα–MO25 heterotrimer) and, at least for MST3, the interaction may be enhanced by cis-autophosphorylation of its regulatory domain. In these various heterocomplexes, GCKIIIs associate with the Golgi apparatus, the centrosome and the nucleus, as well as with focal adhesions and cell junctions, and are probably involved in cell migration, polarity and proliferation. Finally, we consider the association of GCKIIIs with a number of human diseases, particularly cerebral cavernous malformations.

SLAP/SLAP2 prevent excessive platelet (hem)ITAM signaling in thrombosis and ischemic stroke in mice

Glycoprotein VI and C-type lectin-like receptor 2 are essential platelet activating receptors in hemostasis and thrombo-inflammatory disease, which signal through a (hem)immunoreceptor tyrosine-based activation motif (ITAM)-dependent pathway. The adapter molecules Src-like adapter proteins (SLAP and SLAP2) are involved in the regulation of immune cell surface expression and signaling, but their function in platelets is unknown. In this study, we show that platelets expressed both SLAP isoforms and that overexpression of either protein in a heterologous cell line almost completely inhibited glycoprotein VI and C-type lectin-like receptor 2 signaling. In mice, single deficiency of SLAP or SLAP2 had only moderate effects on platelet function, whereas double deficiency of both adapters resulted in markedly increased signal transduction, integrin activation, granule release, aggregation, procoagulant activity, and thrombin generation in response to (hem)ITAM-coupled, but not G protein-coupled, receptor activation. In vivo, constitutive SLAP/SLAP2 knockout mice displayed accelerated occlusive arterial thrombus formation and a dramatically worsened outcome after focal cerebral ischemia. This was attributed to the absence of both adapter proteins in platelets, as demonstrated by adoptive transfer of Slap(-/-)/Slap2(-/-) platelets into wild-type mice. Our results establish SLAP and SLAP2 as critical inhibitors of platelet (hem)ITAM signaling in the setting of arterial thrombosis and ischemic stroke.

CLEC-2 expression is maintained on activated platelets and on platelet microparticles

The C-type lectin-like receptor CLEC-2 mediates platelet activation through a hem-immunoreceptor tyrosine-based activation motif (hemITAM). CLEC-2 initiates a Src- and Syk-dependent signaling cascade that is closely related to that of the 2 platelet ITAM receptors: glycoprotein (GP)VI and FcγRIIa. Activation of either of the ITAM receptors induces shedding of GPVI and proteolysis of the ITAM domain in FcγRIIa. In the present study, we generated monoclonal antibodies against human CLEC-2 and used these to measure CLEC-2 expression on resting and stimulated platelets and on other hematopoietic cells. We show that CLEC-2 is restricted to platelets with an average copy number of ∼2000 per cell and that activation of CLEC-2 induces proteolytic cleavage of GPVI and FcγRIIa but not of itself. We further show that CLEC-2 and GPVI are expressed on CD41+ microparticles in megakaryocyte cultures and in platelet-rich plasma, which are predominantly derived from megakaryocytes in healthy donors, whereas microparticles derived from activated platelets only express CLEC-2. Patients with rheumatoid arthritis, an inflammatory disease associated with increased microparticle production, had raised plasma levels of microparticles that expressed CLEC-2 but not GPVI. Thus, CLEC-2, unlike platelet ITAM receptors, is not regulated by proteolysis and can be used to monitor platelet-derived microparticles.

Syk-dependent phosphorylation of CLEC-2: a novel mechanism of hem-immunoreceptor tyrosine-based activation motif signalling

The C-type lectin-like receptor CLEC-2 signals via phosphorylation of a single cytoplasmic YXXL sequence known as a hem-immunoreceptor tyrosine-based activation motif (hemITAM). In this study, we show that phosphorylation of CLEC-2 by the snake toxin rhodocytin is abolished in the absence of the tyrosine kinase Syk but is not altered in the absence of the major platelet Src family kinases, Fyn, Lyn, and Src, or the tyrosine phosphatase CD148, which regulates the basal activity of Src family kinases. Further, phosphorylation of CLEC-2 by rhodocytin is not altered in the presence of the Src family kinase inhibitor PP2, even though PLCγ2 phosphorylation and platelet activation are abolished. A similar dependence of phosphorylation of CLEC-2 on Syk is also seen in response to stimulation by an IgG mAb to CLEC-2, although interestingly CLEC-2 phosphorylation is also reduced in the absence of Lyn. These results provide the first definitive evidence that Syk mediates phosphorylation of the CLEC-2 hemITAM receptor with Src family kinases playing a critical role further downstream through the regulation of Syk and other effector proteins, providing a new paradigm in signaling by YXXL-containing receptors.

Phosphorylation of CLEC-2 is dependent on lipid rafts, actin polymerization, secondary mediators, and Rac

The C-type lectin-like receptor 2 (CLEC-2) activates platelets through Src and Syk tyrosine kinases via a single cytoplasmic YxxL motif known as a hem immunoreceptor tyrosine-based activation motif (hemITAM). Here, we demonstrate using sucrose gradient ultracentrifugation and methyl-beta-cyclodextrin treatment that CLEC-2 translocates to lipid rafts upon ligand engagement and that translocation is essential for hemITAM phosphorylation and signal initiation. HemITAM phosphorylation, but not translocation, is also critically dependent on actin polymerization, Rac1 activation, and release of ADP and thromboxane A(2) (TxA(2)). The role of ADP and TxA(2) in mediating phosphorylation is dependent on ligand engagement and rac activation but is independent of platelet aggregation. In contrast, tyrosine phosphorylation of the GPVI-FcRgamma-chain ITAM, which has 2 YxxL motifs, is independent of actin polymerization and secondary mediators. These results reveal a unique series of proximal events in CLEC-2 phosphorylation involving actin polymerization, secondary mediators, and Rac activation.

Trophoblast phagocytic program: roles in different placental systems

Although not belonging to the class of professional phagocytes, in many species trophoblast cells exhibit intense phagocytic activity. The complete range of physiological functions of trophoblast phagocytosis has not yet been fully characterized. Close association between the trophoblast and nutrition was determined many years ago. Hubrecht (1889) when proposing for the first time the name trophoblast to the external layer of the blastocyst, directly established the nutritive significance of this embryonic layer. Indeed, histotrophic phagocytosis, i.e. the internalization of maternal cells and secreted materials, is considered an important function of the trophoblast before the completion of the placenta. Recently, however, unexpected characteristics of the trophoblast have significantly enhanced our understanding of this process. Roles in acquisition of space for embryo development, in tissue remodeling during implantation and placentation and in defense mechanisms are highlighting how this cellular activity may be relevant for the maternal-fetal relationship beyond its nutritional function.

TLR2 Is a Negative Regulator of Th17 Cells and Tissue Pathology in a Pulmonary Model of Fungal Infection

To study the role of TLR2 in a experimental model of chronic pulmonary infection, TLR2-deficient and wild-type mice were intratracheally infected with Paracoccidioides brasiliensis, a primary fungal pathogen. Compared with control, TLR2(-/-) mice developed a less severe pulmonary infection and decreased NO synthesis. Equivalent results were detected with in vitro-infected macrophages. Unexpectedly, despite the differences in fungal loads both mouse strains showed equivalent survival times and severe pulmonary inflammatory reactions. Studies on lung-infiltrating leukocytes of TLR2(-/-) mice demonstrated an increased presence of polymorphonuclear neutrophils that control fungal loads but were associated with diminished numbers of activated CD4(+) and CD8(+) T lymphocytes. TLR2 deficiency leads to minor differences in the levels of pulmonary type 1 and type 2 cytokines, but results in increased production of KC, a CXC chemokine involved in neutrophils chemotaxis, as well as TGF-beta, IL-6, IL-23, and IL-17 skewing T cell immunity to a Th17 pattern. In addition, the preferential Th17 immunity of TLR2(-/-) mice was associated with impaired expansion of regulatory CD4(+)CD25(+)FoxP3(+) T cells. This is the first study to show that TLR2 activation controls innate and adaptive immunity to P. brasiliensis infection. TLR2 deficiency results in increased Th17 immunity associated with diminished expansion of regulatory T cells and increased lung pathology due to unrestrained inflammatory reactions. The Journal of Immunology, 2009, 183: 1279-1290.

Innate immunity to Paracoccidioides brasiliensis infection

Innate immunity is based in pre-existing elements of the immune system that directly interact with all types of microbes leading to their destruction or growth inhibition. Several elements of this early defense mechanism act in concert to control initial pathogen growth and have profound effect on the adaptative immune response that further develops. Although most studies in paracoccidioidomycosis have been dedicated to understand cellular and humoral immune responses, innate immunity remains poorly defined. Hence, the main purpose of this review is to present and discuss some mechanisms of innate immunity developed by resistant and susceptible mice to Paracoccidioides brasiliensis infection, trying to understand how this initial host-pathogen interface interferes with the protective or deleterious adaptative immune response that will dictate disease outcome. An analysis of some mechanisms and mediators of innate immunity such as the activation of complement proteins, the microbicidal activity of natural killer cells and phagocytes, the production of inflammatory eicosanoids, cytokines, and chemokines among others, is presented trying to show the important role played by innate immunity in the host response to P. brasiliensis infection.

Inflammation of the Hypothalamus Leads to Defective Pancreatic Islet Function

Type 2 diabetes mellitus results from the complex association of insulin resistance and pancreatic beta-cell failure. Obesity is the main risk factor for type 2 diabetes mellitus, and recent studies have shown that, in diet-induced obesity, the hypothalamus becomes inflamed and dysfunctional, resulting in the loss of the perfect coupling between caloric intake and energy expenditure. Because pancreatic beta-cell function is, in part, under the control of the autonomic nervous system, we evaluated the role of hypothalamic inflammation in pancreatic islet function. In diet-induced obesity, the earliest markers of hypothalamic inflammation are present at 8 weeks after the beginning of the high fat diet; similarly, the loss of the first phase of insulin secretion is detected at the same time point and is restored following sympathectomy. Intracerebroventricular injection of a low dose of tumor necrosis factor a leads to a dysfunctional increase in insulin secretion and activates the expression of a number of markers of apoptosis in pancreatic islets. In addition, the injection of stearic acid intracerebroventricularly, which leads to hypothalamic inflammation through the activation of tau-like receptor-4 and endoplasmic reticulum stress, produces an impairment of insulin secretion, accompanied by increased expression of markers of apoptosis. The defective insulin secretion, in this case, is partially dependent on sympathetic signal-induced peroxisome proliferator receptor-gamma coactivator Delta a and uncoupling protein-2 expression and is restored after sympathectomy or following PGC1 alpha expression inhibition by an antisense oligonucleotide. Thus, the autonomic signals generated in concert with hypothalamic inflammation can impair pancreatic islet function, a phenomenon that may explain the early link between obesity and defective insulin secretion.