Identification of muscle-specific calpain and beta-sarcoglycan genes in progressive autosomal recessive muscular dystrophies.

The autosomal recessive forms of limb-girdle muscular dystrophies are encoded by at least five distinct genes. The work performed towards the identification of two of these is summarized in this report. This success illustrates the growing importance of genetics in modern nosology.

Médecine interne générale en pratique hospitalière: l'année 2011 mise en perspective par les chefs de clinique [Hospital-based internal medicine: year 2011 in chief resident's perspective].

The year 2011 was full of significant advances in all areas of medicine. Whether small or large issues, they all have an impact on daily practice in general internal medicine. For example, intravenous administration of diuretics in heart failure shows no benefit. But double dose may improve symptoms faster. Direct Xa inhibitors are emerging as alternative to anti-vitamin K. beta-blockers reduce overall mortality in COPD and do not worsen lung function significantly. Each year, the chief residents from the Department of internal medicine at the University hospital of Lausanne meet to share their readings. Twelve new therapeutic considerations of 2011 are reviewed here.

Muscle protein waste in tumor-bearing rats is effectively antagonized by a beta 2-adrenergic agonist (clenbuterol). Role of the ATP-ubiquitin-dependent proteolytic pathway.

Tissue protein hypercatabolism (TPH) is a most important feature in cancer cachexia, particularly with regard to the skeletal muscle. The rat ascites hepatoma Yoshida AH-130 is a very suitable model system for studying the mechanisms involved in the processes that lead to tissue depletion, since it induces in the host a rapid and progressive muscle waste mainly due to TPH (Tessitore, L., G. Bonelli, and F. M. Baccino. 1987. Biochem. J. 241:153-159). Detectable plasma levels of tumor necrosis factor-alpha associated with marked perturbations in the hormonal homeostasis have been shown to concur in forcing metabolism into a catabolic setting (Tessitore, L., P. Costelli, and F. M. Baccino. 1993. Br. J. Cancer. 67:15-23). The present study was directed to investigate if beta 2-adrenergic agonists, which are known to favor skeletal muscle hypertrophy, could effectively antagonize the enhanced muscle protein breakdown in this cancer cachexia model. One such agent, i.e., clenbuterol, indeed largely prevented skeletal muscle waste in AH-130-bearing rats by restoring protein degradative rates close to control values. This normalization of protein breakdown rates was achieved through a decrease of the hyperactivation of the ATP-ubiquitin-dependent proteolytic pathway, as previously demonstrated in our laboratory (Llovera, M., C. García-Martínez, N. Agell, M. Marzábal, F. J. López-Soriano, and J. M. Argilés. 1994. FEBS (Fed. Eur. Biochem. Soc.) Lett. 338:311-318). By contrast, the drug did not exert any measurable effect on various parenchymal organs, nor did it modify the plasma level of corticosterone and insulin, which were increased and decreased, respectively, in the tumor hosts. The present data give new insights into the mechanisms by which clenbuterol exerts its preventive effect on muscle protein waste and seem to warrant the implementation of experimental protocols involving the use of clenbuterol or alike drugs in the treatment of pathological states involving TPH, particularly in skeletal muscle and heart, such as in the present model of cancer cachexia.

Critical roles of PPAR beta/delta in keratinocyte response to inflammation.

The immediate response to skin injury is the release of inflammatory signals. It is shown here, by use of cultures of primary keratinocytes from wild-type and PPAR beta/delta(-/-) mice, that such signals including TNF-alpha and IFN-gamma, induce keratinocyte differentiation. This cytokine-dependent cell differentiation pathway requires up-regulation of the PPAR beta/delta gene via the stress-associated kinase cascade, which targets an AP-1 site in the PPAR beta/delta promoter. In addition, the pro-inflammatory cytokines also initiate the production of endogenous PPAR beta/delta ligands, which are essential for PPAR beta/delta activation and action. Activated PPAR beta/delta regulates the expression of genes associated with apoptosis resulting in an increased resistance of cultured keratinocytes to cell death. This effect is also observed in vivo during wound healing after an injury, as shown in dorsal skin of PPAR beta/delta(+/+) and PPAR beta/delta(+/-) mice.

Muscle protein waste in tumor-bearing rats is effectively antagonized by a beta 2-adrenergic agonist (clenbuterol). Role of the ATP-ubiquitin-dependent proteolytic pathway.

Tissue protein hypercatabolism (TPH) is a most important feature in cancer cachexia, particularly with regard to the skeletal muscle. The rat ascites hepatoma Yoshida AH-130 is a very suitable model system for studying the mechanisms involved in the processes that lead to tissue depletion, since it induces in the host a rapid and progressive muscle waste mainly due to TPH (Tessitore, L., G. Bonelli, and F. M. Baccino. 1987. Biochem. J. 241:153-159). Detectable plasma levels of tumor necrosis factor-alpha associated with marked perturbations in the hormonal homeostasis have been shown to concur in forcing metabolism into a catabolic setting (Tessitore, L., P. Costelli, and F. M. Baccino. 1993. Br. J. Cancer. 67:15-23). The present study was directed to investigate if beta 2-adrenergic agonists, which are known to favor skeletal muscle hypertrophy, could effectively antagonize the enhanced muscle protein breakdown in this cancer cachexia model. One such agent, i.e., clenbuterol, indeed largely prevented skeletal muscle waste in AH-130-bearing rats by restoring protein degradative rates close to control values. This normalization of protein breakdown rates was achieved through a decrease of the hyperactivation of the ATP-ubiquitin-dependent proteolytic pathway, as previously demonstrated in our laboratory (Llovera, M., C. García-Martínez, N. Agell, M. Marzábal, F. J. López-Soriano, and J. M. Argilés. 1994. FEBS (Fed. Eur. Biochem. Soc.) Lett. 338:311-318). By contrast, the drug did not exert any measurable effect on various parenchymal organs, nor did it modify the plasma level of corticosterone and insulin, which were increased and decreased, respectively, in the tumor hosts. The present data give new insights into the mechanisms by which clenbuterol exerts its preventive effect on muscle protein waste and seem to warrant the implementation of experimental protocols involving the use of clenbuterol or alike drugs in the treatment of pathological states involving TPH, particularly in skeletal muscle and heart, such as in the present model of cancer cachexia.

Mechanisms involved in the maintenance of inbreeding depression in gynodioecious "Silene vulgaris" (Caryophyllaceae): an experimental investigation

Summary Gynodioecy, the joint occurrence of females and hermaphrodites within natural populations, is a widely studied mating system ever since Darwin (1877). It is an exceptional mating system because continuous selection is necessary to maintain it. Since females only reproduce through ovules whereas hermaphrodites transmit genes through ovules and pollen, larger female fitness, in terms of seed output, is required to allow their maintenance. Two non-exclusive mechanisms can account for the maintenance of females. First, as females do not produce pollen they can reallocate their resources towards a higher ovule production. Second, hermaphrodites can self- and cross-fertilize whereas females are obligate outcrossers. Thus hermaphrodites should partly suffer from inbreeding depression (i.e.: the fitness decline of inbred relative to outbred individuals) and thereby produce less fit progeny than females. This thesis investigated the effects of self- and cross-fertilization of heimaphrodites over two consecutive generations. Inbreeding depression increased across the successive stages of the life- cycle (i.e.: from "seed traits" to "reproductive traits") displaying large inbreeding depression estimates (up to 0.76). This investigation not only detected large inbreeding depression estimates but also detected mechanisms involved in the maintenance of inbreeding depression. For instance cryptic self-incompatibility which is here a larger in vivo pollen performance of distant pollen compared to self-pollen; the expression of inbreeding depression especially in late life-cycle stages, and the appearance of females in the progeny of selfed hermaphrodites. The female biased sex ratio in the progeny of selfed hermaphrodites was a surprising result and could either come from the sex determining mechanisms (complex nucleo-cytoplasmic interaction(s)) and/or from inbreeding depression. Indeed, we not only got females and hermaphrodites but also partial male-sterile (PMS) individuals (i.e.: individuals with differing number of viable stamens). We detected that inbred pollen bearing plants (excluding females) have less viable stamens per flower than outbred plants. A positive correlation was detected between inbreeding depression for the number of viable stamens per flower and the difference in sex ratio between inbred and outbred individuals. A positive relationship was also detected between inbreeding depression for pollen viability and inbreeding depression for number of viable stamens per flower. Each correlation can either account for pleiotropic effects (a major gene acting on the two considered traits) or linkage disequilibrium between genes controlling each of the two related traits. If we hypothesize that these correlations are due to a major gene with pleiotropic effects, the positive relationship between inbreeding depression for number of viable stamens per flower and inbreeding depression for pollen viability showed that deleterious alleles present on a major gene coding for pollen production and viability depressed male fitness within inbred plants. The positive relationship between sex ratio difference between inbred and outbred individuals and inbreeding depression for number of viable stamens per flower indicates that (1) either number of viable stamens per flower is, in addition to inbreeding, also affected by the loci coding for sex determinism or, (2) the presence of females within the progeny of selfed hermaphrodites is a consequence of large inbreeding depression inhibiting pollen production, or (3) sex is here determined by a combination of loci coding for sex expression and inbreeding depression for male reproductive traits. In conclusion, Silene vulgaris has been shown to be a good model for understanding the evolution of mating systems that promote outbreeding. Résumé La gynodïoécie est définie comme étant la présence simultanée d'hermaphrodites et de femelles au sein de populations naturelles d'une même espèce. Ce système de reproduction a toujours fasciné le monde scientifique depuis Darwin, comme en témoigne ses écrits (1876, 1877) sur les systèmes de reproduction chez les plantes. Les femelles ne transmettent leurs gènes qu'à travers leurs ovules alors que les hermaphrodites transmettent leurs gènes à la fois par la voie mâle (le pollen) et la voie femelle (les ovules). La condition pour que la gynodïoécie se maintienne nécessite donc une fitness de la fonction femelle plus élevée chez les femelles que chez les hermaphrodites. Deux mécanismes mutuellement non exclusifs peuvent expliquer le maintien des femelles au sein de ces populations gynodioïques. D'une part, les femelles peuvent réallouer les ressources non utilisées pour la production de pollen et peuvent par conséquent produire plus d'ovules. D'autre part, la reproduction des femelles ne peut se faire que par allo-fécondation alors que les hermaphrodites, peuvent se reproduire à la fois par auto- et allo-fécondation. L'autofécondation s'accompagne en général d'une diminution de fitness de la descendance relativement à la progéniture issue d'allo-fécondation ; ce phénomène est connu sous le nom de dépression de consanguinité. Cette thèse avait pour but de mettre en évidence une éventuelle dépression de consanguinité chez Silene vulgaris, une espèce gynodioïque. Des hermaphrodites, issus de trois vallées alpines, ont été auto- et allo¬fécondés sur deux générations successives. La dépression de consanguinité pouvant s'exprimer à tous les stades de vie d'un individu, plusieurs traits de fitness, allant du nombre de graines par fruit à la production de gamètes ont été mesurés sur différents stades de vie successifs. L'estimation de la dépression de consanguinité totale atteignait des valeurs allant de 0.52 à 0.76 selon la vallée considérée, ce qui indiquerait que les hermaphrodites ont tout intérêt à limiter l'autofécondation et que les femelles ne devraient pas avoir de peine à subsister dans les vallées étudiées. Par la même occasion des mécanismes diminuant la purge potentielle du fardeau génétique, et permettant ainsi le maintien du « niveau » de dépression de consanguinité et par conséquence le maintien de la gynodïoécie ont été mis en évidence. En effet, nos résultats montrent que la dépression de consanguinité s'exprimait tard dans le cycle de vie permettant ainsi à un certain nombre individus consanguins de transmettre leurs allèles délétères à la génération suivante. D'autre part, la croissance in vivo des tubes polliniques d'auto-pollen était plus lente que celle de l'allo-pollen et donc en situation de compétition directe, les ovules devraient plutôt être issus d'allo-fécondation, diminuant ainsi les chances de purges d'allèles délétères. Enfin, l'apparition de femelles dans la progéniture d'hermaphrodites autofécondés diminue aussi les chances de purge d'allèles délétères. Il nous a été impossible de déterminer si l'apparition de femelles dans la descendance d'hermaphrodites autofécondés était due au déterminisme génétique du sexe ou si la différence de sexe ratio entre la descendance auto- et allo-fécondée était due à une éventuelle dépression de consanguinité inhibant la production de pollen. Nous avons observé que S. vulgaris ne présentaient pas uniquement des hermaphrodites et des femelles mais aussi toute sorte d'individus intermédiaires avec un nombre variable d'étamines viables. Nous avons pu mettre' en évidence des corrélations positives entre (1) la différence de sexe ratio (la proportion d'individus produisant du pollen) entre individus consanguins et non consanguins et une estimation de la dépression de consanguinité pour le nombre d'étamines viables d'individus produisant du pollen, ainsi qu'entre (2) la dépression de consanguinité pour le nombre d'étamines viables et celle estimée pour la viabilité du pollen. Chaque corrélation indique soit l'effet d'un (ou plusieurs) gène(s) pléiotropique(s), soit un déséquilibre de liaison entre les gènes. En considérant que ces corrélations sont le résultat d'effet pléiotropiques, la relation entre le nombre d'étamines viables par fleur et la viabilité du pollen, indiquerait un effet négatif de la consanguinité sur la production et la viabilité du pollen due partiellement à un gène majeur. La seconde corrélation indiquerait soit que les gènes responsables de la détermination du sexe agissent aussi sur l'expression de la fonction mâle soit que l'expression du sexe est sujette à la dépression de consanguinité, ou encore un mélange des deux. Aux regards de ces résultats, Silene vulgaris s'est avéré être un bon modèle de compréhension de l'évolution des systèmes de reproduction vers la séparation des sexes.

Involvement of the RasGAP derived fragment N in the resistance of pancreatic beta cells towards apoptosis

RESUME DESTINE AUX NON SCIENTIFIQUESLe diabète est une maladie associée à un excès de glucose (sucre) dans le sang. Le taux de glucose sanguin augmente lorsque l'action d'une hormone, l'insuline, responsable du transport du glucose du sang vers les tissus de l'organisme diminue, ou lorsque les quantités d'insuline à disposition sont inadéquates.L'une des causes communes entre les deux grands types de diabète connus, le type 1 et le type 2, est la disparition des cellules beta du pancréas, spécialisées dans la sécrétion d'insuline, par mort cellulaire programmée aussi appelée apoptose. Alors que dans le diabète de type 1, la destruction des cellules beta est causée par notre propre système immunitaire, dans le diabète de type 2, la mort de ces cellules, est principalement causée par des concentrations élevées de graisses saturés ou de molécules impliquées dans l'inflammation que l'on rencontre en quantités augmentées chez les personnes obèses. Etant donné l'augmentation épidémique du nombre de personnes obèses de par le monde, on estime que le nombre de personnes diabétiques (dont une majorité sont des diabétiques de type 2), va passer de 171 million en l'an 2000, à 366 million en l'an 2030, expliquant la nécessité absolue de mettre au point de nouvelles stratégies thérapeutique pour combattre cette maladie.L'apoptose est un processus complexe dont la dérégulation induit de nombreuses affections allant du cancer jusqu'au diabète. L'activation de caspase 3, une protéine clé contrôlant la mort cellulaire, était connue pour systématiquement mener à la mort cellulaire programmée. Ces dernières années, notre laboratoire a décrit des mécanismes de survie qui sont activés par caspase 3 et qui expliquent sans doute pourquoi son activation ne mène pas systématiquement à la mort cellulaire. Lorsqu'elle est faiblement activée, caspase 3 clive une autre protéine appelée RasGAP en deux protéines plus courtes dont l'une, appelée le fragment Ν a la particularité de protéger les cellules contre l'apoptose.Durant ma thèse, j'ai été impliqué dans divers projets destinés à mieux comprendre comment le fragment Ν protégeait les cellules contre l'apoptose et à savoir s'il pouvait être utilisé comme outil thérapeutique dans les conditions de survenue d'un diabète expérimental. C'est dans ce but que nous avons créé une souris transgénique, appelée RIP-N, exprimant le fragment Ν spécifiquement dans les cellules beta. Comme attendu, les cellules beta de ces souris étaient plus résistantes à la mort induite par des composés connus pour induire le diabète, comme certaines molécules induisant l'inflammation ou les graisses saturées. Nous avons ensuite pu montrer que les souris RIP-N étaient plus résistantes à la survenue d'un diabète expérimental que ce soit par l'injection d'une drogue induisant l'apoptose des cellules beta, que ce soit dans un fond génétique caractérisé par une attaque spontanée des cellules beta par le système immunitaire ou dans le contexte d'un diabète de type 2 induit par l'obésité. Dans plusieurs des modèles animaux étudiés, nous avons pu montrer que le fragment Ν protégeait les cellules en activant une voie protectrice bien connue impliquant successivement les protéines Ras, PI3K et Akt ainsi qu'en bloquant la capacité d'Akt d'activer le facteur NFKB, connu pour être délétère pour la survie de la cellule beta. La capacité qu'a le fragment Ν d'activer Akt tout en prévenant l'activation de NFKB par Akt est par conséquent particulièrement intéressante dans l'intégration des signaux régulant la mort cellulaire dans le contexte de la survenue d'un diabète.La perspective d'utiliser le fragment Ν comme outil thérapeutique dépendra de notre capacité à activer les signaux protecteurs induits par le fragment Ν depuis l'extérieur de la cellule ou de dériver des peptides perméables aux cellules possédant les propriétés du fragment N.2 SUMMARYDiabetes mellitus is an illness associated with excess blood glucose. Blood glucose levels raise when the action of insulin decreases or when insulin is provided in inappropriate amounts. In type 1 diabetes (T1D) as well as in type 2 diabetes (T2D), the insulin secreting beta cells in the pancreas undergo controlled cell death also called apoptosis. Whereas in T1D, beta cells are killed by the immune system, in T2D, they are killed by several factors, among which are increased blood glucose levels, increased levels of harmful lipids or pro-inflammatory cytokines that are released by the dysfunctional fat tissue of obese people. Given the epidemic increase in the number of obese people throughout the world, the number of diabetic people (a majority of which are type 2 diabetes) is estimated to rise from 171 million affected people in the year 2000 to 366 million in 2030 explaining the absolute requirement for new therapies to fight the disease.Apoptosis is a very complex process whose deregulation leads to a wide range of diseases going from cancer to diabetes. Caspase 3 although known as a key molecule controlling apoptosis, has been shown to have various other functions. In the past few years, our laboratory has described a survival mechanism, that takes place at low caspase activity and that might explain how cells that activate their caspases for reasons other than apoptosis survive. In such conditions, caspase 3 cleaves another protein called RasGAP into two shorter proteins, one of which, called fragment N, protects cells from apoptosis.We decided to check whether fragment Ν could be used as a therapeutical tool in the context of diabetes inducing conditions. We thus derived a transgenic mouse line, called RIP-N, in which the expression of fragment Ν is restricted to beta cells. As expected, the beta cells of these mice were more resistant ex-vivo to cell death induced by diabetes inducing factors. We then showed that the RIP-N transgenic mice were resistant to streptozotocin induced diabetes, a mouse model mimicking type 1 diabetes, which correlated to fewer number of apoptotic beta cells in the pancreas of the transgenic mice compared to their controls. The RIP-N transgene also delayed overt diabetes development in the NOD background, a mouse model of autoimmune type 1 diabetes, and delayed the occurrence of obesity induced hyperglycemia in a mouse model of type 2-like diabetes. Interestingly, fragment Ν was mediating its protection by activating the protective Akt kinase, and by blocking the detrimental NFKB factor. Our future ability to activate the protective signals elicited by fragment Ν from the outside of cells or to derive cell permeable peptides bearing the protective properties of fragment Ν might condition our ability to use this protein as a therapeutic tool.3 RESUMELe diabète est une maladie associée à un excès de glucose plasmatique. La glycémie augmente lorsque l'action de l'insuline diminue ou lorsque les quantités d'insuline à disposition sont inadéquates. Dans le diabète de type 1 (D1) comme dans le diabète de type 2 (D2), les cellules beta du pancréas subissent la mort cellulaire programmée aussi appelée apoptose. Alors que dans le D1 les cellules beta sont tuées par le système immunitaire, dans le D2 elles sont tuées par divers facteurs parmi lesquels on trouve des concentrations élevées de glucose, d'acides gras saturés ou de cytokines pro-inflammatoires qui sont sécrétées en concentrations augmentées par le tissu adipeux dysfonctionnel des personnes obèses. Etant donné l'augmentation épidémique du nombre de personnes obèses de par le monde, on estime que le nombre de personnes diabétiques (dont une majorité sont des diabétiques de type 2), va passer de 171 million en l'an 2000, à 366 million en l'an 2030, justifiant la nécessité absolue de mettre au point de nouvelles stratégies thérapeutique pour combattre cette maladie.L'apoptose est un processus complexe dont la dérégulation induit de nombreuses affections allant du cancer jusqu'au diabète. Caspase 3, bien que connue comme étant une protéine clé contrôlant l'apoptose a bien d'autres fonctions démontrées. Ces dernières années, notre laboratoire a décrit un mécanisme de survie qui est activé lorsque caspase 3 est faiblement activée et qui explique probablement comment des cellules qui ont activé leurs caspases pour une autre raison que l'apoptose peuvent survivre. Dans ces conditions, caspase 3 clive une autre protéine appelée RasGAP en deux protéines plus courtes dont l'une, appelée le fragment Ν a la particularité de protéger les cellules contre l'apoptose.Nous avons donc décidé de vérifier si le fragment Ν pouvait être utilisé comme outil thérapeutique dans les conditions de survenue d'un diabète expérimental. Pour se faire, nous avons créé une souris transgénique, appelée RIP-N, exprimant le fragment Ν spécifiquement dans les cellules beta. Comme attendu, les cellules beta de ces souris étaient plus résistantes ex-vivo à la mort induite par des facteurs pro-diabétogènes. Nous avons ensuite pu montrer que les souris RIP-N étaient plus résistantes à la survenue d'un diabète induit par la streptozotocine, un drogue mimant la survenue d'un D1 et que ceci était corrélée à une diminution du nombre de cellules en apoptose dans le pancréas des souris transgéniques comparé à leurs contrôles. L'expression du transgène a aussi eu pour effet de retarder la survenue d'un diabète franc dans le fond génétique NOD, un modèle génétique de diabète de type 1 auto-immun, ainsi que de retarder la survenue d'une hyperglycémie dans un modèle murin de diabète de type 2 induit par l'obésité. Dans plusieurs des modèles animaux étudiés, nous avons pu montrer que le fragment Ν protégeait les cellules en activant la kinase protectrice Akt ainsi qu'en bloquant le facteur délétère NFKB. La perspective d'utiliser le fragment Ν comme outil thérapeutique dépendra de notre capacité à activer les signaux protecteurs induits par le fragment Ν depuis l'extérieur de la cellule ou de dériver des peptides perméables aux cellules possédant les propriétés du fragment

Analysis of the alternative pathways for the beta-oxidation of unsaturated fatty acids using transgenic plants synthesizing polyhydroxyalkanoates in peroxisomes.

Degradation of fatty acids having cis-double bonds on even-numbered carbons requires the presence of auxiliary enzymes in addition to the enzymes of the core beta-oxidation cycle. Two alternative pathways have been described to degrade these fatty acids. One pathway involves the participation of the enzymes 2, 4-dienoyl-coenzyme A (CoA) reductase and Delta(3)-Delta(2)-enoyl-CoA isomerase, whereas the second involves the epimerization of R-3-hydroxyacyl-CoA via a 3-hydroxyacyl-CoA epimerase or the action of two stereo-specific enoyl-CoA hydratases. Although degradation of these fatty acids in bacteria and mammalian peroxisomes was shown to involve mainly the reductase-isomerase pathway, previous analysis of the relative activity of the enoyl-CoA hydratase II (also called R-3-hydroxyacyl-CoA hydro-lyase) and 2,4-dienoyl-CoA reductase in plants indicated that degradation occurred mainly through the epimerase pathway. We have examined the implication of both pathways in transgenic Arabidopsis expressing the polyhydroxyalkanoate synthase from Pseudomonas aeruginosa in peroxisomes and producing polyhydroxyalkanoate from the 3-hydroxyacyl-CoA intermediates of the beta-oxidation cycle. Analysis of the polyhydroxyalkanoate synthesized in plants grown in media containing cis-10-heptadecenoic or cis-10-pentadecenoic acids revealed a significant contribution of both the reductase-isomerase and epimerase pathways to the degradation of these fatty acids.

Critical roles of the nuclear receptor PPARbeta (peroxisome-proliferator-activated receptor beta) in skin wound healing.

The PPARs (peroxisome-proliferator-activated receptors) alpha, beta/delta and gamma belong to the nuclear hormone receptor superfamily. While all three receptors are undetectable in adult mouse interfollicular epidermis, PPARbeta expression and activity is strongly re-activated by inflammatory stimuli during epidermal injury. The pro-inflammatory cytokine TNFalpha (tumour necrosis factor alpha) stimulates transcription of the PPARbeta gene via an activator protein-1 site in its promoter and it also triggers the production of PPARbeta ligands in keratinocytes. This increase of PPARbeta activity in these cells up-regulates the expression of integrin-linked kinase and 3-phosphoinositide-dependent kinase-1, which phosphorylates protein kinase B-alpha (Akt1). The resulting increase in Akt1 activity suppresses apoptosis and ensures the presence of a sufficient number of viable keratinocytes at the wound margin for re-epithelialization. Together, these observations reveal that PPARbeta takes on multiple roles and contributes favourably to the process of wound closure.

An essential role for the stalk region of CD8 beta in the coreceptor function of CD8.

The CD8alphabeta heterodimer is integral to the selection of the class I-restricted lineage in the thymus; however, the contribution of the CD8beta chain to coreceptor function is poorly understood. To understand whether the CD8beta membrane proximal stalk region played a role in coreceptor function, we substituted it with the corresponding sequence from the CD8alpha polypeptide and expressed the hybrid molecule in transgenic mice in place of endogenous CD8beta. Although the stalk-swapped CD8beta was expressed on the cell surface as a disulfide-bonded heterodimer at equivalent levels of expression to an endogenous CD8beta molecule, it failed to restore selection of CD8(+) class I MHC-restricted T cells and it altered the response of peripheral T cells. Thus, the stalk region of the CD8beta polypeptide has an essential role in ensuring functionality of the CD8alphabeta heterodimer and its replacement compromises the interaction of CD8 with peptide-MHC complexes.

Peroxisome Proliferator-Activated Receptor beta/delta in the Brain: Facts and Hypothesis.

peroxisome proliferator-activated receptors (PPARs) are nuclear receptors acting as lipid sensors. Besides its metabolic activity in peripheral organs, the PPAR beta/delta isotype is highly expressed in the brain and its deletion in mice induces a brain developmental defect. Nevertheless, exploration of PPARbeta action in the central nervous system remains sketchy. The lipid content alteration observed in PPARbeta null brains and the positive action of PPARbeta agonists on oligodendrocyte differentiation, a process characterized by lipid accumulation, suggest that PPARbeta acts on the fatty acids and/or cholesterol metabolisms in the brain. PPARbeta could also regulate central inflammation and antioxidant mechanisms in the damaged brain. Even if not fully understood, the neuroprotective effect of PPARbeta agonists highlights their potential benefit to treat various acute or chronic neurological disorders. In this perspective, we need to better understand the basic function of PPARbeta in the brain. This review proposes different leads for future researches.

Activity of beta-glucosidase and levels of isoflavone glucosides in soybean cultivars affected by the environment

The enzyme beta-glucosidase hydrolyses the isoflavone glucosides developing aglycones, which are compounds with anticancer effects, that are also related with the astringency observed in soybean flavor. Due to the importance of this enzyme, a study was carried out to determine beta-glucosidase activity in soybean (Glycine max (L.) Merrill) cultivars with different contents of isoflavone glucosides (enzyme substrate). The enzyme activity was determined in 51 soybean cultivars sowed in Londrina (latitude 23ºS), in Paraná State, Brazil, and in the cultivar IAS 5 from soybean production regions of different Brazilian states. Among the cultivars, a range of variability of 176.1 to 96.3 units of enzyme activity (cultivars IAC-2 and Embrapa 2, respectively) was observed. A significant variability among cultivars could suggest genetic differences. In the states of Rio Grande do Sul, Paraná and Mato Grosso do Sul, the cultivar IAS 5 presented similar average of beta-glucosidase activity: 132.1, 131.9 and 132.5 units, respectively. Among locations in the states, the cultivar IAS 5 presented a variability for enzyme activity from 138.8 to 124.8 units, which were statistically different. In spite of statistics, the numerical values were not too different to assume that environmental conditions affected enzyme activity. A non-significative correlation for isoflavone glucoside concentrations and enzyme activity was observed among cultivars.

Peroxisome proliferator activated receptor BETA/DELTA as a central player in the skin response to ultra-violets radiation

Previous studies in the lab of Dr. Liliane Michalik, have shown thai the nuclear hormone receptor Peroxisome Proliferator Activated Receptor beta/delta (PPARß/ö) is an important regulator of skin homeostasis, being involved in the regulation of keratinocyte differentiation, inflammation, apoptosis, arid mouse skin wound healing. Studies of PPARß/ö knock out mice have suggested a possible role for this receptor in cancer. However, contradictory observations of the role for PPARß/ö on tumor growth have been published, depending on cellular contexts and biological models. Given the controversial role of PPARß/ö in skin carcinoma development, the main aim of this PhD work has been to further explore the implication of PPARß/ö in skin response to UV and skin tumor growth. This PhD dissertation is divided in four chapters. The first chapter describes the core part of the project, where I explored the changes in miRNA expression in the skin upon chronic UV irradiation of PPARß/ö wild type and knock-out mice. This analysis shed light on a miRNA- PPARß/ö signature and also predicted thai miR-21-3p (previously named miR-21*) is a key regulator of the PPARß/ö-dependent UV response in the pre-lesiona! skin. Using mice acutely UV-irradiated, ! further demonstrated that miR-21-3p is indirectly regulated by PPARß/ö through activation of Transforming Growth Factor (TGFß)-1 under UV exposure. I also show that miR-21-3p is deregulated in human cutaneous squamous celi carcinoma. In cultured keratinocytes, application of a miR-21 -3p mimic oligonucleotide sequence leads to the regulation of lipid metabolism-related pathway. In the second chapter, I demonstrate that the usage of an mRNA/miRNA combined bioinformatics analysis leads to the discovery of important pathways involved in the PPARß/ö-miRNA response of the skin to chronic UV irradiation, indeed, I validated angiogenesis and lipid metabolism as important functions regulated by PPARß/ö in this context. In the third chapter, we demonstrate that PPARß/5 knockout mice have decreased cutaneous squamous cell carcinomas incidence compared to wild type mice and that PPARß/5 directly activates the cSrc kinase gene. In the last chapter, we review novel insights into PPAR functions in keratinocytes and liver, with emphasis on PPARß/ö but also on PPARa. In summary, this PhD study shows that i) PPARß/5 is able to regulate biological function through regulation of miRNAs, and specifically through miR-21-3p, the passenger miRNA of the oncomiR miR-21, and that ii) the PPARß/5-dependent skin response to UV involves the regulation of angiogenesis and lipid metabolism. Furthermore, the bioinformatics study highlights the relevance of performing integrated mRNA and miRNA genome-wide studies in order to better screen mRNAs and/or miRNAs of interest in the biological context of diseases. - Des études préalables dans le laboratoire du Dr. Liliane Michalik ont démontré que le récepteur nucléaire PPARß/5 est un régulateur important de l'homéostasie de la peau, étant impliqué dans la régulation de la différenciation des keratinocytes, dans l'inflammation, dans l'apoptose et dans la cicatrisation de la peau chez !a souris. L'étude de souris knock-out pour le gène PPARß/5, ont suggérées un rôle possible de ce récepteur dans le cancer. Cependant, des observations opposées ont été publiées suggérant un rôle pro- ou anti- cancer selon le tissue impliqué et le type- cellulaire. En considérant cette controverse autour du rôle de PPARß/5 dans le développement des cancers de la peau, le but principal de mon projet de recherche aura été d'approfondir l'exploration du rôle de PPARß/5 dans la réponse de la peau aux UVs et dans le développement du cancer. Cette dissertation de thèse est divisée en quatre parties. Une première partie, représentant le coeur de mon travail de recherche, décrit la découverte de l'implication des microRNAs (rniRNAs) dans la réponse aux UVs de PPARß/ö et plus spécifiquement l'implication du miRNA miR- 21 -3p (précédemment nommé miR-21*). En étudiant un modèle de souris irradiées de manière aigüe aux UVs, nous montrons que ia régulation de miR-21-3p est PPARß/ö-däpenaante et que cette régulation à lieu par l'intermédiaire du facteur de transcription TGFß-1. Dans des cultures de keratinocytes Humains, la transfecticn d'une séquence oligonucléotidique similaire à celle de miR-21-3p (mimic), montre l'implication de rniR-21-3p dans des fonctions importantes pour le développement des cancers telles que le métabolisme des lipides. Dans un second chapitre, nous montrons que l'usage d'une méthode bioinformatique combinant l'expression des ARN messagers et des miRNAs permet de mettre en évidence des fonctions biologiques importantes lors de ia réponse de PPARß/ö à l'irradiation chronique. L'angiogenèse, le stress oxydatif et le métabolisme des lipides font partie de ces fonctions régulées par PPARß/5 dans la peau irradiée aux UVs. Nous mettons également en évidence la régulation du gène LpcatS par PPARß/5 dans la peau irradiée aux UV ainsi que dans des keratinocytes humains suggérant un rôle pour PPARß/5 dans le remodelage des lipides membranaires. Dans une troisième partie, nous établissons un lien entre la régulation de l'oncogène Src et l'activation de PPARß/5 dans les carcinomes spinocellulaires de la peau. Finalement dans un quatrième chapitre, nous faisons une revue des dernières recherches portées sur le rôle de PPARß/5 et de PPARa dans le foie et ia peau. En résumé ce projet de thèse représente un avancement pour la recherche sur rimplication de PPARß/5 dans la réponse aux UVs de la peau. Pour la première fois, un lien est établi entre ce facteur de transcription et la régulation de microRNAs dans le cadre du carcinome spinocellulare. Jusqu'alors resté dans l'ombre de rniR-21-5p, miR-21-3p est en fait fortement augmenté à la fois dans un modèle de souris d'irradiation aux UVs ainsi que dans ie carcinome spinocellulare chez i'humain. De nouvelles fonctions biologiques pour PPARß/5 ont été également mises en évidence dans ce travail, comme la régulation de l'angiogenèse ou du métabolisme des lipides dans Sa peau. De plus cette dissertation valorise l'intérêt d'une association entre le travail de laboratoire et celui de la bioinformatique.

The IL-4 rapidly produced in BALB/c mice after infection with Leishmania major down-regulates IL-12 receptor beta 2-chain expression on CD4+ T cells resulting in a state of unresponsiveness to IL-12.

Within 1 day of infection with Leishmania major, susceptible BALB/c mice produce a burst of IL-4 in their draining lymph nodes, resulting in a state of unresponsiveness to IL-12 in parasite-specific CD4+ T cells within 48 h. In this report we examined the molecular mechanism underlying this IL-12 unresponsiveness. Extinction of IL-12 signaling in BALB/c mice is due to a rapid down-regulation of IL-12R beta2-chain mRNA expression in CD4+ T cells. In contrast, IL-12R beta2-chain mRNA expression was maintained on CD4+ T cells from resistant C57BL/6 mice. The down-regulation of the IL-12R beta2-chain mRNA expression in BALB/c CD4+ T cells is a consequence of the early IL-4 production. In this murine model of infection, a strict correlation is shown in vivo between expression of the IL-12R beta2-chain in CD4+ T cells and the development of a Th1 response and down-regulation of the mRNA beta2-chain expression and the maturation of a Th2 response. Treatment of BALB/c mice with IFN-gamma, even when IL-4 has been produced for 48 h, resulted in maintenance of IL-12R beta2-chain mRNA expression and IL-12 responsiveness. The data presented here support the hypothesis that the genetically determined susceptibility of BALB/c mice to infection with L. major is primarily based on an up-regulation of IL-4 production, which secondarily induces extinction of IL-12 signaling.

Distinct effects of inflammation on gliosis, osmohomeostasis, and vascular integrity during amyloid beta-induced retinal degeneration.

In normal retinas, amyloid-β (Aβ) accumulates in the subretinal space, at the interface of the retinal pigment epithelium, and the photoreceptor outer segments. However, the molecular and cellular effects of subretinal Aβ remain inadequately elucidated. We previously showed that subretinal injection of Aβ(1-42) induces retinal inflammation, followed by photoreceptor cell death. The retinal Müller glial (RMG) cells, which are the principal retinal glial cells, are metabolically coupled to photoreceptors. Their role in the maintenance of retinal water/potassium and glutamate homeostasis makes them important players in photoreceptor survival. This study investigated the effects of subretinal Aβ(1-42) on RMG cells and of Aβ(1-42)-induced inflammation on retinal homeostasis. RMG cell gliosis (upregulation of GFAP, vimentin, and nestin) on day 1 postinjection and a proinflammatory phenotype were the first signs of retinal alteration induced by Aβ(1-42). On day 3, we detected modifications in the protein expression patterns of cyclooxygenase 2 (COX-2), glutamine synthetase (GS), Kir4.1 [the inwardly rectifying potassium (Kir) channel], and aquaporin (AQP)-4 water channels in RMG cells and of the photoreceptor-associated AQP-1. The integrity of the blood-retina barrier was compromised and retinal edema developed. Aβ(1-42) induced endoplasmic reticulum stress associated with sustained upregulation of the proapoptotic factors of the unfolded protein response and persistent photoreceptor apoptosis. Indomethacin treatment decreased inflammation and reversed the Aβ(1-42)-induced gliosis and modifications in the expression patterns of COX-2, Kir4.1, and AQP-1, but not of AQP-4 or GS. Nor did it improve edema. Our study pinpoints the adaptive response to Aβ of specific RMG cell functions.