Networking Notch : regulation of Notch traffic and signaling crosstalk

Utvecklingen av flercelliga organismer är en mångfacetterad process som kräver kommunikation celler emellan. Under utvecklingen av en organism måste cellerna göra vissa val, vilket bestämmer riktningen för deras fortsatta utveckling. Utgående från dessa val erhåller cellerna egenskaper som är karaktäristiska för olika celltyper. Notch-signalräckan är en viktig reglerare av valet mellan olika cellöden. Notch-signalräckan aktiveras när Notch-receptorer som uttrycks på ytan av en cell binder till Notch-ligander som uttrycks på ytan av en annan närliggande cell. Denna avhandling belyser mekanismerna som reglerar omsättningen av såväl Notch-receptorer som -ligander till och från cellmembranen, samt ökar förståelsen för hur dessa mekanismer påverkar Notch-medierade cellöden i stamceller. Internalisering av Notch receptorer anses nödvändigt för fullständig aktivering av Notch-signalvägen. De bakomliggande molekylära mekanismerna är dock fortfarande oklara. Vi har upptäckt att atypiskt protein kinas Cζ (aPKCζ) reglerar internaliseringen av Notch-receptorer. aPKCζ fosforylerar Notch, vilket leder till receptorns internalisering, men effekten är beroende av receptorns signaleringsstatus. Vi visar att aPKCζ reglerar Notch-signaleringen och styr både neuroners och muskelcellers differentiering. Ytterligare har vi analyserat samspelet mellan cellskelettet och Notch-signalvägen. Våra resultat visar att intermediärfilamenten, en del av cellskelettet, är viktiga reglerare av Notch-signaleringen både under neuronal och vaskulär utveckling. Intermediärfilamenten vimentin och GFAP reglerar uttrycket av Notch-ligander vid cellmembranen i hjärnans stödceller, astrocyterna, och påverkar därmed neuronala stamcellers cellödesbeslut. Vimentin är även viktigt reglerare av Notch-signalräckan vid angiogenesen. Celler som saknar vimentin uppvisar avvikande Notch-signalering emedan möss som saknar vimentin påvisar en fördröjd utveckling av vaskulaturen under embryonalstadiet. ------------------------------------------------- Monisoluisten organismien kehittyminen on monimutkainen prosessi, joka vaatii viestintää solujen välillä. Kehittymisen aikana solut joutuvat tiettyjen valintojen eteen, mitkä tulevat määrittämään niiden erilaistumisen suunnan. Solut omaksuvat solutyypille ominaisia ominaisuuksia näihin valintoihin perustuen Notch-signalointireitti säätelee solujen erilaistumista eri suuntiin. Notch-signalointireitti aktivoituu, kun Notch-reseptori yhden solun pinnalla sitoo Notch-ligandin toisen, viereisen solun solukalvolla. Tutkimukseni lisää tuntemusta Notch-reseptoreiden ja ligandien solun sisäisestä liikennöinnistä ja sitä säätelevistä mekanismeista, sekä tämän säätelyn vaikutuksista kantasulojen erilaistumiseen. Notch-signalointireitin aktivoituminen vaatii reseptoreiden ja ligandien sisäistämisen solukalvolta, mutta taustalla olevat ja sisäistymistä säätelevät mekanismit ovat vielä epäselviä. Tutkimukseni osoittaa, että atyyppinen proteiinikinaasi Cζ (aPKCζ) säätelee Notch-reseptoreiden endosytoosia. Endosytoosin lopputulos riippuu siitä onko reseptori aktivoitunut ligandin välityksellä vai ei. Tuloksemme osoittavat aPKCζ säätelevän Notch-signalointia ja kontrolloivan sekä hermosolujen, että lihassolujen erilaistumista. Analysoimme myös Notch-signaloinnin ja solun tukirangan vuorovaikutuksia. Välikokoiset filamentit, jotka ovat osa tukirankaa, säätelevät Notch-signalointia neuronaalisen erilaistumisen sekä verisuonten uudismuodostumisen aikana. Vimentiini ja GFAP ovat välikokoisia säikeitä, jotka säätelevät Notch-ligandien ekspressiota astrosyyttien, eli aivojen hermotukisolujen solukalvolla. Vimentiini säätelee myös Notch-signalointireittiä angiogeneesin aikana. Vimentiiniä vailla olevilla soluilla ilmenee heikentynyttä Notch-signalointia, joka voidaan liittää hiirillä ilmenevään vimenttiinin puutteesta johtuvaan viivästyneeseen verisuonien kehitykseen.

Modulation of TGF-β signaling by Hypoxia

A tumor is a fast-growing malignant tissue. This creates areas inside the tumor that are distant from local blood vessels to be able to get enough oxygen. This hypoxic condition activates a transcription factor called hypoxia inducible factor (HIF). HIF responses help a cell to adapt to decreased oxygen by activating glycolytic and angiogenesis pathways and by regulating apoptotic responses. Hypoxia drives the upregulation of a growth factor called transforming growth factor beta (TGF-beta). Similar to a hypoxia response, TGF is an important regulator of cell fate. TGF-β and HIF pathways regulate partially overlapping target genes. This regulation can also be cooperative. The TGF-beta signal is initiated by activation of plasma membrane receptors that then activate effector proteins called small mothers against decapentaplegic (Smad) homologs. In healthy tissue, TGF-β keeps cell proliferation and growth under control. During cancer progression, TGF-beta has shown a dual role, whereby it inhibits initial tumor formation but, conversely, in an existent tumor, TGF-beta drives malignant progression. Along with HIF and TGF-beta also protein dephosphorylation is an important regulatory mechanism of cell fate. Protein dephosphorylation is catalyzed by protein phosphatases such as Protein phosphatase 2A (PP2A). PP2A is a ubiquitous phosphatase that can exist in various active forms. PP2A can specifically regulate TGF-beta signaling either by enhancing or inhibiting the receptor activity. This work demonstrates that during hypoxia, PP2A is able to fine-tune TGF-beta signal by specifically targeting Smad3 effector in a Smad7-dependent manner. Inactivation of Smad3 in hypoxia leads to malignant conversion of TGF-beta signaling.

Targeting oncogenic signaling proteins : new insights using a FRET-based chemical biology approach

Cancer affects more than 20 million people each year and this rate is increasing globally. The Ras/MAPK-pathway is one of the best-studied cancer signaling pathways. Ras proteins are mutated in almost 20% of all human cancers and despite numerous efforts, no effective therapy that specifically targets Ras is available to date. It is now well established that Ras proteins laterally segregate on the plasma membrane into transient nanoscale signaling complexes called nanoclusters. These Ras nanoclusters are essential for the high-fidelity signal transmission. Disruption of nanoclustering leads to reduction in Ras activity and signaling, therefore targeting nanoclusters opens up important new therapeutic possibilities in cancer. This work describes three different studies exploring the idea of membrane protein nanoclusters as novel anti-cancer drug targets. It is focused on the design and implementation of a simple, cell-based Förster Resonance Energy Transfer (FRET)-biosensor screening platform to identify compounds that affect Ras membrane organization and nanoclustering. Chemical libraries from different sources were tested and a number of potential hit molecules were validated on full-length oncogenic proteins using a combination of imaging, biochemical and transformation assays. In the first study, a small chemical library was screened using H-ras derived FRET-biosensors. Surprisingly from this screen, commonly used protein synthesis inhibitors (PSIs) were found to specifically increase H-ras nanoclustering and downstream signalling in a H-ras dependent manner. Using a representative PSI, increase in H-ras activity was shown to induce cancer stem cell (CSC)-enriched mammosphere formation and tumor growth of breast cancer cells. Moreover, PSIs do not increase K-ras nanoclustering, making this screening approach suitable for identifying Ras isoform-specific inhibitors. In the second study, a nanoncluster-directed screen using both H- and K-ras derived FRET biosensors identified CSC inhibitor salinomycin to specifically inhibit K-ras nanocluster organization and downstream signaling. A K-ras nanoclusteringassociated gene signature was established that predicts the drug sensitivity of cancer cells to CSC inhibitors. Interestingly, almost 8% of patient tumor samples in the The Cancer Genome Atlas (TCGA) database had the above gene signature and were associated with a significantly higher mortality. From this mechanistic insight, an additional microbial metabolite screen on H- and K-ras biosensors identified ophiobolin A and conglobatin A to specifically affect K-ras nanoclustering and to act as potential breast CSC inhibitors. In the third study, the Ras FRET-biosensor principle was used to investigate membrane anchorage and nanoclustering of myristoylated proteins such as heterotrimeric G-proteins, Yes- and Src-kinases. Furthermore, Yes-biosensor was validated to be a suitable platform for performing chemical and genetic screens to identify myristoylation inhibitors. The results of this thesis demonstrate the potential of the Ras-derived FRETbiosensor platform to differentiate and identify Ras-isoform specfic inhibitors. The results also highlight that most of the inhibitors identified predominantly perturb Ras subcellular distribution and membrane organization through some novel and yet unknown mechanisms. The results give new insights into the role of Ras nanoclusters as promising new molecular targets in cancer and in stem cells.

Validation of ice skating protocol to predict aerobic power in hockey players

Validation ofan Ice Skating Protocol to Predict Aerobic Power in Hockey Players In assessing the physiological capacity of ice hockey players, researchers have often reported the outcomes from different anaerobic skate tests, and the general physical fitness of participants. However, with respect to measuring the aerobic power of ice hockey players, few studies have reported a sport-specific protocol, and currently there is a lack of cohort-specific information describing aerobic power based on evaluations using an on-ice protocol. The Faught Aerobic Skating Test (FAST) uses an on-ice continuous skating protocol to induce a physical stress on a participant's aerobic energy system. The FAST incorporates the principle of increasing workloads at measured time intervals during a continuous skating exercise. Regression analysis was used to determine the estimate of aerobic power within gender and age level. Data were collected on 532 hockey players, (males=384, females=148) ranging in age between 9 and 25 years. Participants completed a laboratory test to measure aerobic power using a modified Bruce protocol, and the on-ice FAST. Regression equations were developed for six male and female, age-specific cohorts separately. The most consistent predictors were weight and final stage completed on the FAST. These results support the application of the FAST to estimate aerobic power among hockey players with R^ values ranging from 0.174 to 0.396 and SEE ranging from 5.65 to 8.58 ml kg' min'' depending on the cohort. Thus we conclude that FAST to be an accurate predictor of aerobic power in age and gender-specific hockey playing cohorts.

Evaluation of a stage II screening protocol for prostate cancer

In 2003, prostate cancer (PCa) is estimated to be the most commonly diagnosed cancer and third leading cause of cancer death in Canada. During PCa population screening, approximately 25% of patients with a normal digital rectal examination (DRE) and intermediate serum prostate specific antigen (PSA) level have PCa. Since all patients typically undergo biopsy, it is expected that approximately 75% of these procedures are unnecessary. The purpose of this study was to compare the degree of efficacy of clinical tests and algorithms in stage II screening for PCa while preventing unnecessary biopsies from occurring. The sample consisted of 201 consecutive men who were suspected of PCa based on the results of a DRE and serum PSA. These men were referred for venipuncture and transrectal ultrasound (TRUS). Clinical tests included TRUS, agespecific reference range PSA (Age-PSA), prostate specific antigen density (PSAD), and free-to-total prostate specific antigen ratio (%fPSA). Clinical results were evaluated individually and within algorithms. Cutoffs of 0.12 and 0.15 ng/ml/cc were employed for PSAD. Cutoffs that would provide a minimum sensitivity of 0.90 and 0.95, respectively were utilized for %fPSA. Statistical analysis included ROC curve analysis, calculated sensitivity (Sens), specificity (Spec), and positive likelihood ratio (LR), with corresponding confidence intervals (Cl). The %fPSA, at a 23% cutoff ({ Sens=0.92; CI, 0.06}, {Spec=0.4l; CI, 0.09}, {LR=1.56; CI, O.ll}), proved to be the most efficacious independent clinical test. The combination of PSAD (cutoff 0.15 ng/ml/cc) and %fPSA (cutoff 23%) ({Sens=0.93; CI, 0.06}, {Spec=0.38; CI, 0.08}, {LR=1.50; CI, 0.10}) was the most efficacious clinical algorithm. This study advocates the use of %fPSA at a cutoff of 23% when screening patients with an intermediate serum PSA and benign DRE.

TIME COURSE OF SIGNALING PROCESSES INVOLVED WITH EXTRACELLULAR OSMOTIC - INDUCED GLUCOSE UPTAKE IN MAMMALIAN SKELETAL MUSCLE

Extracellular hyper-osmotic (HYPER) stress increases glucose uptake to defend cell volume, when compared to iso-osmotic (ISO) conditions in skeletal muscle. The purpose of this study was to determine a time course for changes in common signaling proteins involved in glucose uptake during acute hyper-osmotic stress in isolated mammalian skeletal muscle. Rat extensor digitorum longus (EDL) muscles were excised and incubated in a media formulated to mimic ISO (290 ± 10 mmol/kg) or HYPER (400 ± 10 mmol/kg) extracellular condition (Sigma Media-199). Signaling mechanisms were investigated by determining the phosphorylation states of Akt, AMPK, AS160, cPKC and ERK after 30, 45 and 60 minutes of incubation. AS160 was found to be significantly more phosphorylated in HYPER conditions compared to ISO after 30 minutes (p<0.01). It is speculated that AS160 phosphorylation increases glucose transporter 4 (GLUT4) content at the cell surface thereby facilitating an increase in glucose uptake under hyper-osmotic stress.

The effect of a segmental, localized lower limb cooling protocol on muscular strength and balance

The human neuromuscular system is susceptible to changes within the thermal environment. Cold extrinsic temperatures can significantly reduce muscle and nervous system function and communication, which can have consequences for motor performance. A repeated measures design protocol exposed participants to a 12°C cold water immersion (CWI) up to the ankle, knee, and hip to determine the effect that reduced skin and muscle temperature had on balance and strength task execution. Although a linear reduction in the ability to perform balance tasks was seen from the control condition through to the hip CWI, results from the study indicated a significant reduction in dynamic balance (Star Excursion Balance Test reach distance) performance from only the hip CWI (P<0.05). This reduced performance could have been due to an increase in joint stiffness, increased agonist-antagonist co-contraction, and/or reduced isokinetic muscular strength. Reduced physical performance due to cold temperature could negatively impact outdoor recreational athletics.

The role of microRNAs and retinoid signaling during spinal cord regeneration in the adult newt.

The molecular events after spinal cord injury that lead to the establishment of a permissive environment and epimorphic regeneration remain unclear. Two molecular pathway regulators that may converge to create a spinal cord regeneration-permissive environment in the urodele are retinoic acid (RA) and microRNAs (miRNAs). Recent evidence suggests that RARβ-mediated signaling is necessary for tail and caudal spinal cord regeneration in the adult newt. MicroRNAs are attractive candidates as mediators of retinoid signaling during regeneration, as their pleiotropic effects are vital in situations where global changes in gene expression are required. Thus, the overall aim of this thesis was to determine if miRNAs are involved in tail and caudal spinal cord regeneration in the adult newt, and if they act as regulators and/or effectors of retinoid signaling during this process. I have demonstrated here, for the first time, that multiple miRNAs are dysregulated in response to spinal cord injury in the adult newt, as well as in response to inhibition of retinoid signaling. Two of these miRNAs, miR-133a and miR-1, appear to target RARβ2 transcripts both in vivo and in vitro. Inhibition of RA signaling via RARβ with a selective antagonist, LE135, alters the pattern of expression of these miRNAs, which leads to an inhibition of tail regeneration. These data are indicative of a negative feed back loop, albeit potentially an indirect one. I also aimed to examine which miRNAs are affected by inhibiting RA synthesis during regeneration, and provided a long list of miRNAs that are dysregulated. These data provide the foundation for future studies on the putative roles of these miRNAs, as well as their function in retinoid signaling. Overall, these studies provide the first evidence for a role for miRNAs as mediators of retinoid signaling during caudal spinal cord regeneration in any system.

Credibility and Signaling in Disinflation- a Cross Country Examination

This paper develops a model of money demand where the opportunity cost of holding money is subject to regime changes. The regimes are fully characterized by the mean and variance of inflation and are assumed to be the result of alternative government policies. Agents are unable to directly observe whether government actions are indeed consistent with the inflation rate targeted as part of a stabilization program but can construct probability inferences on the basis of available observations of inflation and money growth. Government announcements are assumed to provide agents with additional, possibly truthful information regarding the regime. This specification is estimated and tested using data from the Israeli and Argentine high inflation periods. Results indicate the successful stabilization program implemented in Israel in July 1985 was more credible than either the earlier Israeli attempt in November 1984 or the Argentine programs. Government’s signaling might substantially simplify the inference problem and increase the speed of learning on the part of the agents. However, under certain conditions, it might increase the volatility of inflation. After the introduction of an inflation stabilization plan, the welfare gains from a temporary increase in real balances might be high enough to induce agents to raise their real balances in the short-term, even if they are uncertain about the nature of government policy and the eventual outcome of the stabilization attempt. Statistically, the model restrictions cannot be rejected at the 1% significance level.

Signaling of angiotensin II-induced vascular protein synthesis in conduit and resistance arteries in vivo

Affiliation: Faculté de pharmacie, Université de Montréal & Institut de recherches cliniques de Montréal

Formation and differentiation of multiple mesenchymal lineages during lung development is regulated by {beta}-catenin signaling.

BACKGROUND: The role of ss-catenin signaling in mesodermal lineage formation and differentiation has been elusive. METHODOLOGY: To define the role of ss-catenin signaling in these processes, we used a Dermo1(Twist2)(Cre/+) line to target a floxed beta-catenin allele, throughout the embryonic mesenchyme. Strikingly, the Dermo1(Cre/+); beta-catenin(f/-) conditional Knock Out embryos largely phenocopy Pitx1(-/-)/Pitx2(-/-) double knockout embryos, suggesting that ss-catenin signaling in the mesenchyme depends mostly on the PITX family of transcription factors. We have dissected this relationship further in the developing lungs and find that mesenchymal deletion of beta-catenin differentially affects two major mesenchymal lineages. The amplification but not differentiation of Fgf10-expressing parabronchial smooth muscle progenitor cells is drastically reduced. In the angioblast-endothelial lineage, however, only differentiation into mature endothelial cells is impaired. CONCLUSION: Taken together these findings reveal a hierarchy of gene activity involving ss-catenin and PITX, as important regulators of mesenchymal cell proliferation and differentiation.

Identification and characterization of the transcriptional targets of the WNT/β-catenin signaling pathway in granulosa cells

Les Wnts représentent une famille de glycoprotéines de signalisation qui sont connues pour les nombreux rôles qu'ils jouent durant le développement embryonnaire et dans la cancerogénèse. Plusieurs Wnts, leurs récepteurs (Fzd) et d'autres composants des voies de signalisation des Wnt sont exprimés dans l’ovaire postnatal, et il a été démontré que l’expression de certains de ces gènes est régulée pendant le développement et l'ovulation/luteinization folliculaires. Toutefois, leurs rôles physiologiques dans l’ovaire demeurent mal définis. Pour étudier le rôle de WNT4 dans le développement folliculaire, nous avons entrepris d’identifier ses cibles transcriptionnels dans les cellules de la granulosa. Pour ce faire, nous avons employé la souris Catnbflox(ex3)/flox(ex3), chez laquelle une activation constitutive de la voie de Wnt/β-catenin a lieu suite à l’action de la recombinare Cre. Des cellules de la granulosa de ces souris ont été mises en culture et infectées avec un adenovirus pour causer la surexpression de WNT4 ou l’expression de Cre. L’ARN a alors été extrait de ces cellules et analysé par micro-puce. Les résultats ont démontré qu’une forte proportion des gènes induits par WNT4 étaient des gènes impliqués dans la réponse cellulaire au stress. Presque tous gènes induits par WNT4 ont également été induits par Cre, indiquant que WNT4 signale via la voie Wnt/β-catenin dans ces cellules. Nos résultats suggèrent donc que WNT4 favorise la survie des follicules par l’induction de gènes de réponse au stress dans les cellules de la granulosa, augmentant ainsi la résistance cellulaire à l'apoptose.

The importance of the Hedgehog signaling pathway at the level of the blood-brain barrier

La barrière hémato-encéphalique (BHE) protège le système nerveux central (SNC) en contrôlant le passage des substances sanguines et des cellules immunitaires. La BHE est formée de cellules endothéliales liées ensemble par des jonctions serrées et ses fonctions sont maintenues par des astrocytes, celles ci sécrétant un nombre de facteurs essentiels. Une analyse protéomique de radeaux lipidiques de cellules endothéliales de la BHE humaine a identifié la présence de la voie de signalisation Hedgehog (Hh), une voie souvent liées à des processus de développement embryologique ainsi qu’au niveau des tissus adultes. Suite à nos expériences, j’ai déterminé que les astrocytes produisent et secrètent le ligand Sonic Hh (Shh) et que les cellules endothéliales humaines en cultures primaires expriment le récepteur Patched (Ptch)-1, le co-récepteur Smoothened (Smo) et le facteur de transcription Gli-1. De plus, l’activation de la voie Hh augmente l’étanchéité des cellules endothéliales de la BHE in vitro. Le blocage de l’activation de la voie Hh en utilisant l’antagoniste cyclopamine ainsi qu’en utilisant des souris Shh déficientes (-/-) diminue l’expression des protéines de jonctions serrées, claudin-5, occcludin, et ZO-1. La voie de signalisation s’est aussi montrée comme étant immunomodulatoire, puisque l’activation de la voie dans les cellules endothéliales de la BHE diminue l’expression de surface des molécules d’adhésion ICAM-1 et VCAM-1, ainsi que la sécrétion des chimiokines pro-inflammatoires IL-8/CXCL8 et MCP-1/CCL2, créant une diminution de la migration des lymphocytes CD4+ à travers une monocouche de cellules endothéliales de la BHE. Des traitements avec des cytokines pro-inflammatoires TNF-α and IFN-γ in vitro, augmente la production de Shh par les astrocytes ainsi que l’expression de surface de Ptch-1 et de Smo. Dans des lésions actives de la sclérose en plaques (SEP), où la BHE est plus perméable, les astrocytes hypertrophiques augmentent leur expression de Shh. Par contre, les cellules endothéliales de la BHE n’augmentent pas leur expression de Ptch-1 ou Smo, suggérant une dysfonction dans la voie de signalisation Hh. Ces résultats montrent que la voie de signalisation Hh promeut les propriétés de la BHE, et qu’un environnement d’inflammation pourrait potentiellement dérégler la BHE en affectant la voie de signalisation Hh des cellules endothéliales.

Endothelin-1 and H2O2-induced signaling in vascular smooth muscle cells : modulation by CaMKII and Nitric oxide

L’endothéline-1 (ET-1) est un peptide vasoactif extrêmement puissant qui possède une forte activité mitogénique dans les cellules du muscle lisse vasculaire (VSMCs). Il a été démontré que l’ET-1 est impliquée dans plusieurs maladies cardio-vasculaires, comme l’athérosclérose, l'hypertension, la resténose après l'angioplastie, l’insuffisance cardiaque et l'arythmie. L’ET-1 exerce ses effets via plusieurs voies de signalisation qui incluent le Ca2+, les protéines kinases activées par les mitogènes (MAPKs) y compris les kinases régulées par les signaux extracellulaires (ERK1/2) et la voie de la phosphatidylinositol 3-kinase (PI-3K)/protein kinase B (PKB). Plusieurs études ont démontré que les dérivés réactifs de l'oxygène (ROS) peuvent jouer un rôle important dans la signalisation d’ERK1/2 et de PKB induite par plusieurs facteurs de croissance et hormones. Nous avons précédemment montré que l'ET-1 produit des ROS qui agissent comme médiateur de la signalisation cellulaire induite par l’ET-1. Le peroxyde d’hydrogène (H2O2), une molécule qui appartient à la famille des ROS, peut activer les voies de la MAPK et de la PKB dans les VSMCs. Par ailleurs, nos résultats suggèrent également que le Ca2+ et la calmoduline (CaM) sont essentiels pour la phosphorylation d’ERK1/2, de p38 et de PKB induite par le H2O2 dans les VSMCs. La Ca2+/CaM-dependent protein kinases II (CaMKII) est une sérine/thréonine protéine kinase multifonctionnelle activée par le Ca2+/CaM. Il a été montré que la CaMKII est impliquée dans les voies de signalisation induite par le H2O2 dans les cellules endothéliales. Cependant, le rôle de la CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de la proline-rich tyrosine kinase 2 (Pyk2) induite par l’ET-1 et le H2O2, de même que son rôle dans l’effet hypertrophique et prolifératif de l’ET-1 dans les VSMCs demeure inexploré. Le monoxyde d’azote (NO) est une molécule vasoactive impliquée dans la régulation de plusieurs réponses hormonales. Le NO peut moduler la signalisation contrôlant la croissance cellulaire induite par plusieurs agonistes d’où son rôle protecteur dans le système vasculaire. Des études ont montré que le NO peut inhiber la voie de Ras/Raf/ERK1/2 et la voie de PKB induite par le facteur de croissance endothélial (EGF) et l’angiotensine II (Ang II). Beaucoup d’autres travaux ont mis en évidence un cross-talk entre les voies de signalisation activées par l’ET-1 et le NO. La capacité du NO à inhiber la signalisation intracellulaire induite par l’ET-1 dans les VSMCs demeure inconnue. Le travail présenté dans cette thèse vise à déterminer le rôle du système Ca2+-CaM-CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1 et le H2O2 ainsi que son rôle dans la croissance et la prolifération cellulaire induites par l’ET-1 dans les VSMCs. Nous avons également testé le rôle du NO dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 ainsi que la synthèse protéique induite par l’ET-1. Dans la première partie de notre étude, nous avons examiné le rôle de la CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2 et de PKB induite par l’ET-1 dans les VSMCs en utilisant trois approches différentes i.e. l'usage d'inhibiteurs pharmacologiques, un peptide auto-inhibiteur de la CaMKII (CaMKII AIP) et la technique de siRNA. Nous avons démontré que la CaMKII est impliquée dans la phosphorylation d’ERK1/2 et de PKB induite par l’ET-1 dans les VSMCs. Des études précédentes ont montré à l’aide d’inhibiteurs pharmacologiques comme le KN-93 que l'Ang II et les agents induisant une augmentation de la concentration en Ca2+ intracellulaire comme l’ionomycine, provoquent la phosphorylation d’ERK1/2 via la CaM dans les VSMCs. Cependant, en utilisant différentes approches, nos études ont montré pour la première fois une implication de la CaMKII dans la phosphorylation d’ERK1/2 et de PKB induite par l’ET-1 dans les VSMCs. Nous avons également rapporté pour la première fois, un rôle crucial de la CaMKII dans la pathophysiologie vasculaire associée à l’ET-1 puisque l’activation de la CaMKII joue un rôle important dans l’hypertrophie et la croissance cellulaire. Dans la deuxième partie, à la lumière des études précédentes qui montraient que les ROS agissent comme médiateurs de la signalisation induite par l’ET-1 dans les VSMCs, nous avons examiné si la CaMKII est également impliquée dans l’activation des voies d’ERK1/2 et de PKB induite par le H2O2. En utilisant des approches pharmacologiques et moléculaires, nous avons montré, comme pour l’ET-1, que la CaMKII joue un rôle critique en amont de la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par le H2O2. Nous avons précédemment montré que la transactivation du récepteur de type I de l’insulin-like growth factor (IGF-1R) est nécessaire à l’activation de PKB induite par le H2O2. Pour cette raison, nous avons examiné l'effet de l'inhibition de la CaMKII par l’inhibiteur pharmacologique ou par le knock-down de la CaMKII sur la phosphorylation d’IGF-1R induite par le H2O2. Les résultats démontrent que la CaMKII joue un rôle critique en amont de la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et d’IGF-1R induite par le H2O2. Dans la troisième partie de notre étude, nous avons également examiné le mécanisme moléculaire par lequel le NO exerce ses effets anti-mitogéniques et anti-hypertrophiques dans la signalisation induite par l’ET-1. En testant l'effet de deux différents donneurs de NO (S-nitroso-N-acetylpenicillamine (SNAP), sodium nitroprusside (SNP)) et un inhibiteur de NO synthase, le N (G)-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME) dans la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1, nous avons observé que le NO a un effet inhibiteur sur la signalisation induite par l’ET-1 dans les VSMCs. Par ailleurs, le 8-Br-GMPc, un analogue du GMPc, a un effet similaire à celui des deux donneurs du NO, tandis que l’oxadiazole quinoxaline (ODQ), un inhibiteur de la guanylate cyclase soluble, inverse l'effet inhibiteur du NO. Nous concluons que le NO diminue la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1 d’une manière dépendante du GMPc. Le NO inhibe aussi les effets hypertrophiques de l’ET-1 puisque le traitement avec le SNAP diminue la synthèse des protéines induite par l’ET-1. En résumé, les études présentées dans cette thèse démontrent que l’ET-1 et le H2O2 sont des activateurs de la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 dans les VSMCs et que la CaMKII s’avère nécessaire pour ce processus, en agissant en amont de l’activation de IGF-1R induite par le H2O2 dans les VSMCs. Elles montrent également que le NO inhibe la phosphorylation d’ERK1/2, de PKB et de Pyk2 induite par l’ET-1. Enfin, nos travaux suggèrent aussi que l’activation de la CaMKII stimule la synthèse des protéines et de l’ADN induites par l’ET-1 alors que le NO inhibe la synthèse des protéines induite par ET-1. Mots clés: Endothéline ; Peroxyde d'hydrogène ; CaMKII ; Monoxyde d’azote ; Système vasculaire ; PKB; ERK1/2; IGF-1R; Hypertrophie.