Activin a inhibits antigen-induced allergy in murine epicutaneous sensitization.

Activin A, a member of the TGFβ superfamily, is involved in physiological processes such as cell differentiation, tissue homeostasis, wound healing, reproduction, and in pathological conditions, such as fibrosis, cancer, and asthma. Activin enhances mast cell maturation, as well as regulatory T-cell and Langerhans cell differentiation. In this study we investigated the potential role of activin in epicutaneous sensitization with ovalbumin (OVA), notably with respect to its effect on known Th2-polarization. For this purpose, transgenic mice overexpressing activin in keratinocytes and their wild-type (WT) controls were sensitized epicutaneously with OVA. Skin biopsies were analyzed with regard to histopathological features and mRNA expression of pro-inflammatory and Th1/Th2 cytokines, and Ig levels were measured in the serum. Unexpectedly, activin overexpressing animals were protected from Th2-cytokine expression and induction of OVA-specific IgE levels compared to WT animals. On the other hand, transgenic mice were more susceptible to inflammation compared to WT littermates after tape-stripping and saline (vehicle) or OVA application, as shown by increased pro-inflammatory cytokine mRNA levels and neutrophil accumulation at the site of the treatment. We conclude that activin protects from antigen-induced cutaneous Th2-polarization through modulation of the immune response. These findings highlight the role of activin in cutaneous sensitization, allergy, and in skin homeostasis.

The death domain-containing protein Unc5CL is a novel MyD88-independent activator of the pro-inflammatory IRAK signaling cascade.

The family of death domain (DD)-containing proteins are involved in many cellular processes, including apoptosis, inflammation and development. One of these molecules, the adapter protein MyD88, is a key factor in innate and adaptive immunity that integrates signals from the Toll-like receptor/interleukin (IL)-1 receptor (TLR/IL-1R) superfamily by providing an activation platform for IL-1R-associated kinases (IRAKs). Here we show that the DD-containing protein Unc5CL (also known as ZUD) is involved in a novel MyD88-independent mode of IRAK signaling that culminates in the activation of the transcription factor nuclear factor kappa B (NF-κB) and c-Jun N-terminal kinase. Unc5CL required IRAK1, IRAK4 and TNF receptor-associated factor 6 but not MyD88 for its ability to activate these pathways. Interestingly, the protein is constitutively autoproteolytically processed, and is anchored by its N-terminus specifically to the apical face of mucosal epithelial cells. Transcriptional profiling identified mainly chemokines, including IL-8, CXCL1 and CCL20 as Unc5CL target genes. Its prominent expression in mucosal tissues, as well as its ability to induce a pro-inflammatory program in cells, suggests that Unc5CL is a factor in epithelial inflammation and immunity as well as a candidate gene involved in mucosal diseases such as inflammatory bowel disease.

Increased connexin43 expression in human sphenous veins in culture is associated with intimal hyperplasia

Résumé Objectif : L'hyperplasie intimale est un processus de remodelage vasculaire qui apparaît après une lésion vasculaire. Les mécanismes impliqués dans l'hyperplasie intimale sont la prolifération, la dédifférentiation et la migration des cellules musculaires lisses depuis la média vers l'espace sous-intimal. Nous avons émis l'hypothèse que les jonctions communicantes de type gap, qui coordonnent certains processus physiologiques tels que la croissance et la différentiation cellulaire, pouvaient participer au développement de l'hyperplasie intimale. Méthodes : Des segments de veines saphènes humaines prélevées chirurgicalement lors de pontages, ont été ouverts longitudinalement avec la surface luminale placée vers le haut et maintenus en culture pendant 14 jours. Des fragments veineux ont été préparés pour une évaluation histologique, pour des mesures de l'épaisseur de la néointima, et pour des analyses immunocytochimiques de l'ARN messager ainsi que des protéines. Résultats : Parmi les 4 connexines (Cxs 37, 40, 43 et 45) qui forment les jonctions communicantes dans les veines, nous avons focalisé notre étude sur l'expression des Cxs 43 et 40; nous avons démontré que la Cx43 est exprimée dans les cellules musculaires lisses et les cellules endothéliales alors que la Cx40 est uniquement présente dans l'endothélium. Après 14 jours en culture, des analyses histomorphométriques ont montré une augmentation significative de l'épaisseur de l'intima démontrant la présence d'hyperplasie intimale. Une analyse temporelle a révélé une augmentation progressive de la Cx43 jusqu'à une augmentation maximale de six à huit fois au niveau de l'ARN messager et des protéines après 14 jours en culture. Au contraire, l'expression de la Cx40 n'était pas modifiée. Des analyses par immunofluorescence ont montré également une augmentation de la Cx43 dans les membranes des cellules musculaires lisses de la média. Le développement de l'hyperplasie intimale in vitro est diminué en présence de fluvastatin et cette diminution est associée à une réduction de l'expression de la Cx43. Conclusions : Ces données démontrent que la Cx43 est augmentée in vitro pendant le processus d'hyperplasie intimale et que la fluvastatin prévient cette induction. Ces résultats suggèrent un rôle crucial joué par la communication intercellulaire impliquant la Cx43 dans la veine humaine durant le développement de l'hyperplasie intimale. Abstract Objective: Intimal hyperplasia is a vascular remodelling process that occurs after a vascular injury. The mechanisms involved in intimal hyperplasia are proliferation, dedifferentiation, and migration of medial smooth muscle cells towards the subintimal space. We postulated that gap junctions, which coordinate physiologic processes such as cell growth and differentiation, might participate in the development of intimal hyperplasia. connexin43 (Cx43) expression levels may be altered in intimal hyperplasia, and we therefore evaluated the regulated expression of Cx43 in human saphenous veins in culture in the presence or not of fluvastatin, an inhibitor of 3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A reductase activity. Methods: Segments of harvested human saphenous veins, obtained at the time of bypass graft, were opened longitudinally with the luminal surface uppermost and maintained in culture for 14 days. Vein fragments were then processed for histologic examination, neointimal thickness measurements, immunocytochemistry, RNA, and proteins analysis. Results: Of the four connexins (Cx37, 40, 43, and 45), we focused on Cx43 and Cx40, which we found by real-time polymerase chain reaction to be expressed in the saphenous vein because they are the predominant connexins expressed by smooth muscle cells and endothelial cells. Afrer 14 days of culture, histomorphometric analysis showed a significant increase in the intimal thickness as observed during the process of intimal hyperplasia. Atime-course analysis revealed a progressive upregulation of Cx43 to reach a maximal increase of sixfold to eightfold at both transcript and protein levels after 14 days in culture. In contrast, the expression of Cx40, abundantly expressed in the endothelial cells, was not altered. Immunofluorescence showed a large increase in Cx43 within smooth muscle cell membranes of the media layer. The development of intimal hyperplasia in vitro was decreased in presence of fluvastatin and was associated with reduced Cx43 expression. Conclusions: These data show that Cx43 is increased in vitro during the process of intimal hyperplasia and that fluvastatin could prevent this induction, supporting a critical role for Cx43-mediated gap-junctional communication in the human vein during the development of intimal hyperplasia. (J Vasc Surg 2005;41:1043-52.)

EWS-FLI-1 modulates miRNA145 and SOX2 expression to initiate mesenchymal stem cell reprogramming toward Ewing sarcoma cancer stem cells.

Cancer stem cells (CSCs) display plasticity and self-renewal properties reminiscent of normal tissue stem cells, but the events responsible for their emergence remain obscure. We recently identified CSCs in Ewing sarcoma family tumors (ESFTs) and showed that they retain mesenchymal stem cell (MSC) plasticity. In the present study, we addressed the mechanisms that underlie ESFT CSC development. We show that the EWS-FLI-1 fusion gene, associated with 85%-90% of ESFTs and believed to initiate their pathogenesis, induces expression of the embryonic stem cell (ESC) genes OCT4, SOX2, and NANOG in human pediatric MSCs (hpMSCs) but not in their adult counterparts. Moreover, under appropriate culture conditions, hpMSCs expressing EWS-FLI-1 generate a cell subpopulation displaying ESFT CSC features in vitro. We further demonstrate that induction of the ESFT CSC phenotype is the result of the combined effect of EWS-FLI-1 on its target gene expression and repression of microRNA-145 (miRNA145) promoter activity. Finally, we provide evidence that EWS-FLI-1 and miRNA-145 function in a mutually repressive feedback loop and identify their common target gene, SOX2, in addition to miRNA145 itself, as key players in ESFT cell differentiation and tumorigenicity. Our observations provide insight for the first time into the mechanisms whereby a single oncogene can reprogram primary cells to display a CSC phenotype.

Smad3 signaling is required for satellite cell function and myogenic differentiation of myoblasts.

TGF-β and myostatin are the two most important regulators of muscle growth. Both growth factors have been shown to signal through a Smad3-dependent pathway. However to date, the role of Smad3 in muscle growth and differentiation is not investigated. Here, we demonstrate that Smad3-null mice have decreased muscle mass and pronounced skeletal muscle atrophy. Consistent with this, we also find increased protein ubiquitination and elevated levels of the ubiquitin E3 ligase MuRF1 in muscle tissue isolated from Smad3-null mice. Loss of Smad3 also led to defective satellite cell (SC) functionality. Smad3-null SCs showed reduced propensity for self-renewal, which may lead to a progressive loss of SC number. Indeed, decreased SC number was observed in skeletal muscle from Smad3-null mice showing signs of severe muscle wasting. Further in vitro analysis of primary myoblast cultures identified that Smad3-null myoblasts exhibit impaired proliferation, differentiation and fusion, resulting in the formation of atrophied myotubes. A search for the molecular mechanism revealed that loss of Smad3 results in increased myostatin expression in Smad3-null muscle and myoblasts. Given that myostatin is a negative regulator, we hypothesize that increased myostatin levels are responsible for the atrophic phenotype in Smad3-null mice. Consistent with this theory, inactivation of myostatin in Smad3-null mice rescues the muscle atrophy phenotype.

The Hippo Transducer YAP1 Transforms Activated Satellite Cells and Is a Potent Effector of Embryonal Rhabdomyosarcoma Formation.

The role of the Hippo pathway effector YAP1 in soft tissue sarcomas is poorly defined. Here we report that YAP1 activity is elevated in human embryonal rhabdomyosarcoma (ERMS). In mice, sustained YAP1 hyperactivity in activated, but not quiescent, satellite cells induces ERMS with high penetrance and short latency. Via its transcriptional program with TEAD1, YAP1 directly regulates several major hallmarks of ERMS. YAP1-TEAD1 upregulate pro-proliferative and oncogenic genes and maintain the ERMS differentiation block by interfering with MYOD1 and MEF2 pro-differentiation activities. Normalization of YAP1 expression reduces tumor burden in human ERMS xenografts and allows YAP1-driven ERMS to differentiate in situ. Collectively, our results identify YAP1 as a potent ERMS oncogenic driver and a promising target for differentiation therapy.

Functions of peroxisome proliferator-activated receptors (PPAR) in skin homeostasis.

The peroxisome proliferator-activated receptors (PPAR) are ligand-activated transcription factors that belong to the nuclear hormone receptor family. Three isotypes (PPAR alpha, PPAR beta or delta, and PPAR gamma) with distinct tissue distributions and cellular functions have been found in vertebrates. All three PPAR isotypes are expressed in rodent and human skin. They were initially investigated for a possible function in the establishment of the permeability barrier in skin because of their known function in lipid metabolism in other cell types. In vitro studies using specific PPAR agonists and in vivo gene disruption approaches in mice indeed suggest an important contribution of PPAR alpha in the formation of the epidermal barrier and in sebocyte differentiation. The PPAR gamma isotype plays a role in stimulating sebocyte development and lipogenesis, but does not appear to contribute to epidermal tissue differentiation. The third isotype, PPAR beta, regulates the late stages of sebaceous cell differentiation, and is the most effective isotype in stimulating lipid production in these cells, both in rodents and in humans. In addition, PPAR beta activation has pro-differentiating effects in keratinocytes under normal and inflammatory conditions. Finally, preliminary studies also point to a potential role of PPAR in hair follicle growth and in melanocyte differentiation. By their diverse biological effects on cell proliferation and differentiation in the skin, PPAR agonists or antagonists may offer interesting opportunities for the treatment of various skin disorders characterized by inflammation, cell hyperproliferation, and aberrant differentiation.

The p63 target HBP1 is required for skin differentiation and stratification.

Genetic experiments established that p63 is crucial for the development and maintenance of pluristratified epithelia. In the RNA interference (RNAi) screening for targets of p63 in keratinocytes, we identified the transcription factor, High Mobility Group (HMG) box protein 1 (HBP1). HBP1 is an HMG-containing repressor transiently induced during differentiation of several cell lineages. We investigated the relationship between the two factors: using RNAi, overexpression, chromatin immunoprecipitations and transient transfections with reporter constructs, we established that HBP1 is directly repressed by p63. This was further confirmed in vivo by evaluating expression in p63 knockout mice and in transgenics expressing p63 in basal keratinocytes. Consistent with these findings, expression of HBP1 increases upon differentiation of primary keratinocytes and HaCaT cells in culture, and it is higher in the upper layers of human skin. Inactivation of HBP1 by RNAi prevents differentiation of keratinocytes and stratification of organotypic skin cultures. Finally, we analyzed the keratinocyte transcriptomes after HBP1 RNAi; in addition to repression of growth-promoting genes, unexpected activation of differentiation genes was uncovered, coexisting with repression of other genes involved in epithelial cornification. Our data indicate that suppression of HBP1 is part of the growth-promoting strategy of p63 in the lower layers of epidermis and that HBP1 temporally coordinates expression of genes involved in stratification, leading to the formation of the skin barrier.

A link between FXYD3 (Mat-8)-mediated Na,K-ATPase regulation and differentiation of Caco-2 intestinal epithelial cells.

FXYD3 (Mat-8) proteins are regulators of Na,K-ATPase. In normal tissue, FXYD3 is mainly expressed in stomach and colon, but it is also overexpressed in cancer cells, suggesting a role in tumorogenesis. We show that FXYD3 silencing has no effect on cell proliferation but promotes cell apoptosis and prevents cell differentiation of human colon adenocarcinoma cells (Caco-2), which is reflected by a reduction in alkaline phosphatase and villin expression, a change in several other differentiation markers, and a decrease in transepithelial resistance. Inhibition of cell differentiation in FXYD3-deficient cells is accompanied by an increase in the apparent Na+ and K+ affinities of Na,K-ATPase, reflecting the absence of Na,K-pump regulation by FXYD3. In addition, we observe a decrease in the maximal Na,K-ATPase activity due to a decrease in its turnover number, which correlates with a change in Na,K-ATPase isozyme expression that is characteristic of cancer cells. Overall, our results suggest an important role of FXYD3 in cell differentiation of Caco-2 cells. One possibility is that FXYD3 silencing prevents proper regulation of Na,K-ATPase, which leads to perturbation of cellular Na+ and K+ homeostasis and changes in the expression of Na,K-ATPase isozymes, whose functional properties are incompatible with Caco-2 cell differentiation.

Maintenance of neuronal expression of calbindin by a muscular extract in cultures of chick dorsal root ganglion cells.

Calbindin D-28K is a calcium-binding protein which is expressed by subpopulations of dorsal root ganglion cells cultured from 10-day-old (E10) chick embryos. After 7 or 10 days of culture, more than 20% of the ganglion cells are immunostained by an anticalbindin-antiserum; however, after 14 days of culture, the proportion drops to 10%. This fall can be prevented by addition of muscle extract to cultures at 10 days. Thus the transitory expression of calbindin-immunoreactivity by responsive sensory neurons would be not only induced but also maintained by a differentiation factor of muscular origin.

Study of a sialyltransferase ST3GAL6, in adipogenesis and obesity

RésuméL'obésité et les maladies métaboliques qui lui sont associées tels que le diabète ou les maladies cardiovasculaires ont un impact épidémiologique croissant. Ainsi, les mécanismes moléculaires se produisant dans le tissu adipeux en expansion font l'objet de nombreuses investigations. Dans ce contexte, nous nous sommes particulièrement intéressés à l'adipogénèse, le procédé permettant la formation d'adipocytes matures et fonctionnels. Le gène St3gal6 code pour une enzyme appelée β-galactosidase a2,3-sialyltransferase 6 et participant à la voie de glycosylation. Cette protéine appartient à la famille des a2,3- sialyltransferases dont la fonction principale est de transférer un acide sialique à l'extrémité de chaînes glycosidiques présentes sur les glycoprotéines et les glycolipides. Dans une précédente étude de transcriptomique réalisée chez la souris, St3gal6 a été décrit comme un gène dont l'expression est augmentée dans le tissu adipeux blanc d'animaux en surpoids et dont l'expression est normalisée après une perte de poids. Afin d'étudier le rôle potentiel de St3gal6 dans le développement du tissu adipeux, nous nous sommes intéressés à la régulation de son expression en cas d'obésité ainsi qu'à ses effets sur l'adipogénèse. Nous avons d'abord montré que St3gal6 s'exprime aussi bien dans le tissu adipeux blanc que dans le tissu adipeux brun. Puis nous avons confirmé dans deux différents modèles animaux que l'expression de St3gal6 dans le tissu adipeux était augmentée en cas d'obésité. Nous avons aussi observé in vitro une induction de St3gal6 dans des adipocytes traités par des cytokines pro-inflammatoires sécrétées dans le tissu adipeux d'individus obèses. Enfin, parmi les six membres que compte la famille des a2,3-sialyltransferases, St3gal6 est celui dont l'expression est la plus significativement induite en situation d'obésité. En outre, au cours de la différenciation des adipocytes blancs et bruns, l'expression de St3gal6 est augmentée et son inhibition réduit le potentiel de maturation des adipocytes qui accumulent moins de lipides. A l'inverse, la surexpression de St3gal6 dans des préadipocytes blancs augmente leur taux de différenciation in vitro; la formation de gouttelettes lipidiques et l'expression de genes spécifiques de l'adipocyte mature sont accrues. Enfin, le traitement d'adipocytes blancs in vitro avec un inhibiteur pharmacologique des a2,3-sialyltransferases ou une sialidase clivant les résidus sialylés montre qu'un défaut de a2,3-sialylation affectant les adipocytes diminue leur potentiel adipogénique. Par conséquent, ces résultats suggèrent que St3gal6 est impliqué dans la voie de différenciation des adipocytes et que cette a2,3-sialylation joue un rôle dans le remodelage du tissu adipeux induit par l'obésité.AbstractIn order to better understand molecular events occurring in obesity and leading to its associated complications, we were interested in the biology of adipose tissue and particularly in the study of adipogenesis, the process by which new mature adipocytes develop and accumulate lipids.The β-galactosidase a2,3-sialyltransferase 6 (St3gal6) gene encodes for an enzyme involved in post-translational protein glycosylation. Thereby, St3gal6 enzyme belongs to the a2,3sialyltransferase family whose function is to add sialic acids at outer position on glycosidic chain of glycoproteins or glycolipids. Previously, in mouse, St3gal6 has been described as a gene whose expression in white adipose tissue is increased in overweighted animals and normalized after weight loss. Therefore, we have assumed that St3gal6 may play a role in adipose tissue development and in tissue remodelling triggered by obesity. First we show that St3gal6 is expressed in white but also in brown adipose tissue. St3gal6 upregulation upon weight gain was confirmed in two mouse models of obesity namely diet- induced and genetically-induced obesity. We also report that St3gal6 is induced by pro¬inflammatory cytokines known to be oversecreted in adipose tissue during obesity. Furthermore, St3gal6 is the a2,3-sialyltransferase whose expression is more markedly induced in adipose tissue. In addition, we demonstrate that St3gl6 expression is progressively increased in late stages of white and brown adipogenesis while St3gal6 knockdown inhibits adipocyte differentiation in vitro. Conversely, St3gal6 overexpression in a white preadipocyte cell line increases lipid accumulation during differentiation process and enhances gene expression of mature white adipocyte markers. Finally, using an a2-3 sialyltransferase inhibitor and a sialidase treatment on white adipocyte cell line, we observe that a decreased a2,3-sialylation impairs adipocyte differentiation in vitro. Altogether, these result suggest that St3gal6 plays a role in adipogenesis and in tissue remodelling associated with obesity likely through its enzymatic activity of a2,3-sialylation. Thus, a2,3-sialylation appears as a novel pathway of interest whose precise molecular mechanisms remain to be elucidated in the context of adipose tissue development and adipocyte functions.

Establishment of models to study mouse and human retinogenesis "in vitro" : isolation and characterization of retinal stem cells

SUMMARY IN FRENCH Les cellules souches sont des cellules indifférenciées capables a) de proliférer, b) de s'auto¬renouveller, c) de produire des cellules différenciées, postmitotiques et fonctionnelles (multipotencialité), et d) de régénérer le tissu après des lésions. Par exemple, les cellules de souches hematopoiétiques, situées dans la moelle osseuse, peuvent s'amplifier, se diviser et produire diverses cellules différenciées au cours de la vie, les cellules souches restant dans la moelle osseuse et consentant leur propriété. Les cellules souches intestinales, situées dans la crypte des microvillosités peuvent également régénérer tout l'intestin au cours de la vie. La rétine se compose de six classes de neurones et d'un type de cellule gliale. Tous ces types de cellules sont produits par un progéniteur rétinien. Le pic de production des photorécepteurs se situe autour des premiers jours postnatals chez la souris. A cette période la rétine contient les cellules hautement prolifératives. Dans cette étude, nous avons voulu analyser le phénotype de ces cellules et leur potentiel en tant que cellules souches ou progénitrices. Nous nous sommes également concentrés sur l'effet de certains facteurs épigéniques sur leur destin cellulaire. Nous avons observé que toutes les cellules prolifératives isolées à partir de neurorétines postnatales de souris expriment le marqueur de glie radiaire RC2, ainsi que des facteurs de transcription habituellement trouvés dans la glie radiaire (Mash1, Pax6), et répondent aux critères des cellules souches : une capacité élevée d'expansion, un état indifférencié, la multipotencialité (démontrée par analyse clonale). Nous avons étudié la différentiation des cellules dans différents milieux de culture. En l'absence de sérum, l'EGF induit l'expression de la β-tubulin-III, un marqueur neuronal, et l'acquisition d'une morphologie neuronale, ceci dans 15% des cellules présentes. Nous avons également analysé la prolifération de cellules. Seulement 20% des cellules incorporent le bromodéoxyuridine (BrdU) qui est un marqueur de division cellulaire. Ceci démontre que l'EGF induit la formation des neurones sans une progression massive du cycle cellulaire. Par ailleurs, une stimulation de 2h d'EGF est suffisante pour induire la différentiation neuronale. Certains des neurones formés sont des cellules ganglionnaires rétiniennes (GR), comme l'indique l'expression de marqueurs de cellules ganglionnaires (Ath5, Brn3b et mélanopsine), et dans de rare cas d'autres neurones rétiniens ont été observés (photorécepteurs (PR) et cellules bipolaires). Nous avons confirmé que les cellules souches rétiniennes tardives n'étaient pas restreintes au cours du temps et qu'elles conservent leur multipotencialité en étant capables de générer des neurones dits précoces (GR) ou tardifs (PR). Nos résultats prouvent que l'EGF est non seulement un facteur contrôlant le développement glial, comme précédemment démontré, mais également un facteur efficace de différentiation pour les neurones rétiniens, du moins in vitro. D'autre part, nous avons voulu établir si l'oeil adulte humain contient des cellules souches rétiniennes (CSRs). L'oeil de certains poissons ou amphibiens continue de croître pendant l'âge adulte du fait de l'activité persistante des cellules souches rétiniennes. Chez les poissons, le CSRs se situe dans la marge ciliaire (CM) à la périphérie de la rétine. Bien que l'oeil des mammifères ne se développe plus pendant la vie d'adulte, plusieurs groupes ont prouvé que l'oeil de mammifères adultes contient des cellules souches rétiniennes également dans la marge ciliaire plus précisément dans l'épithélium pigmenté et non dans la neurorétine. Ces CSRs répondent à certains critères des cellules souches. Nous avons identifié et caractérisé les cellules souches rétiniennes résidant dans l'oeil adulte humain. Nous avons prouvé qu'elles partagent les mêmes propriétés que leurs homologues chez les rongeurs c.-à-d. auto-renouvellement, amplification, et différenciation en neurones rétiniens in vitro et in vivo (démontré par immunocoloration et microarray). D'autre part, ces cellules peuvent être considérablement amplifiées, tout en conservant leur potentiel de cellules souches, comme indiqué par l'analyse de leur profil d'expression génique (microarray). Elles expriment également des gènes communs à diverses cellules souches: nucleostemin, nestin, Brni1, Notch2, ABCG2, c-kit et son ligand, aussi bien que cyclin D3 qui agit en aval de c-kit. Nous avons pu montré que Bmi1et Oct4 sont nécessaires pour la prolifération des CSRs confortant leur propriété de cellules souches. Nos données indiquent que la neurorétine postnatale chez la souris et l'épithélium pigmenté de la marge ciliaire chez l'humain adulte contiennent les cellules souches rétiniennes. En outre, nous avons développé un système qui permet d'amplifier et de cultiver facilement les CSRs. Ce modèle permet de disséquer les mécanismes impliqués lors de la retinogenèse. Par exemple, ce système peut être employé pour l'étude des substances ou des facteurs impliqués, par exemple, dans la survie ou dans la génération des cellules rétiniennes. Il peut également aider à disséquer la fonction de gènes ou les facteurs impliqués dans la restriction ou la spécification du destin cellulaire. En outre, dans les pays occidentaux, la rétinite pigmentaire (RP) touche 1 individu sur 3500 et la dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA) affecte 1 % à 3% de la population âgée de plus de 60 ans. La génération in vitro de cellules rétiniennes est aussi un outil prometteur pour fournir une source illimitée de cellules pour l'étude de transplantation cellulaire pour la rétine. SUMMARY IN ENGLISH Stem cells are defined as undifferentiated cells capable of a) proliferation, b) self maintenance (self-renewability), c) production of many differentiated functional postmitotic cells (multipotency), and d) regenerating tissue after injury. For instance, hematopoietic stem cells, located in bone marrow, can expand, divide and generate differentiated cells into the diverse lineages throughout life, the stem cells conserving their status. In the villi crypt, the intestinal stem cells are also able to regenerate the intestine during their life time. The retina is composed of six classes of neurons and one glial cell. All these cell types are produced by the retinal progenitor cell. The peak of photoreceptor production is reached around the first postnatal days in rodents. Thus, at this stage the retina contains highly proliferative cells. In our research, we analyzed the phenotype of these cells and their potential as possible progenitor or stem cells. We also focused on the effect of epigenic factor(s) and cell fate determination. All the proliferating cells isolated from mice postnatal neuroretina harbored the radial glia marker RC2, expressed transcription factors usually found in radial glia (Mash 1, Pax6), and met the criteria of stem cells: high capacity of expansion, maintenance of an undifferentiated state, and multipotency demonstrated by clonal analysis. We analyzed the differentiation seven days after the transfer of the cells in different culture media. In the absence of serum, EGF led to the expression of the neuronal marker β-tubulin-III, and the acquisition of neuronal morphology in 15% of the cells. Analysis of cell proliferation by bromodeoxyuridine incorporation revealed that EGF mainly induced the formation of neurons without stimulating massively cell cycle progression. Moreover, a pulse of 2h EGF stimulation was sufficient to induce neuronal differentiation. Some neurons were committed to the retinal ganglion cell (RGC) phenotype, as revealed by the expression of retinal ganglion markers (Ath5, Brn3b and melanopsin), and in few cases to other retinal phenotypes (photoreceptors (PRs) and bipolar cells). We confirmed that the late RSCs were not restricted over-time and conserved multipotentcy characteristics by generating retinal phenotypes that usually appear at early (RGC) or late (PRs) developmental stages. Our results show that EGF is not only a factor controlling glial development, as previously shown, but also a potent differentiation factor for retinal neurons, at least in vitro. On the other hand, we wanted to find out if the adult human eye contains retina stem cells. The eye of some fishes and amphibians continues to grow during adulthood due to the persistent activity of retinal stem cells (RSCs). In fish, the RSCs are located in the ciliary margin zone (CMZ) at the periphery of the retina. Although, the adult mammalian eye does not grow during adult life, several groups have shown that the adult mouse eye contains retinal stem cells in the homologous zone (i.e. the ciliary margin), in the pigmented epithelium and not in the neuroretina. These RSCs meet some criteria of stem cells. We identified and characterized the human retinal stem cells. We showed that they posses the same features as their rodent counterpart i.e. they self-renew, expand and differentiate into retinal neurons in vitro and in vivo (indicated by immunostaining and microarray analysis). Moreover, they can be greatly expanded while conserving their sternness potential as revealed by the gene expression profile analysis (microarray approach). They also expressed genes common to various stem cells: nucleostemin, nestin, Bmil , Notch2, ABCG2, c-kit and its ligand, as well as cyclin D3 which acts downstream of c-kit. Furthermore, Bmil and Oct-4 were required for RSC proliferation reinforcing their stem cell identity. Our data indicate that the mice postnatal neuroretina and the adult pigmented epithelium of adult human ciliary margin contain retinal stem cells. We developed a system to easily expand and culture RSCs that can be used to investigate the retinogenesis. For example, it can help to screen drugs or factors involved, for instance, in the survival or generation of retinal cells. This could help to dissect genes or factors involved in the restriction or specification of retinal cell fate. In Western countries, retinitis pigmentosa (RP) affects 1 out of 3'500 individuals and age-related macula degeneration (AMD) strikes 1 % to 3% of the population over 60. In vitro generation of retinal cells is thus a promising tool to provide an unlimited cell source for cellular transplantation studies in the retina.

Complex interplay between LPS and IL-10 in dendritic cells: uncoupling of inflammatory chemokine receptors and positive effects on B cell chemokines

Abstract: Protective immune responses against pathogen invasion and transformed cells requires the coordinated action of distinct leukocyte subsets and soluble factors, overall termed immunological network. Among antigen-presenting cells (APC), a crucial role is played by dendritic cells (DC), which initiate, amplify and determine the outcome of the immune response. Micro-environmental conditions profoundly influence DC in such ways that the resulting immune response ranges from successful immune stimulation to abortive response or immune suppression. For instance, the presence in the milieu of anti-inflammatory cytokine interleukin-10 (IL-10) reverts most of the effects mediated on DC by even strong pro-inflammatory agents such as bacterial Lipopolysaccharide (LPS), in terms of differentiation, activation and functions. In an environment containing both LPS and IL-10, uncoupling of receptors for inflammatory chemokines already occurs after a few hours and in a reversible manner on DC, allowing scavenging of chemokines and, consequently, attenuation of the inflammatory process which could be deleterious to the organism. By studying the effects on DC of concomitant stimulation by LPS and IL-10 from the gene expression point of view, we were able to define four distinct transcriptional programs: A. the inhibition of inflammation and immunity, B. the regulation of tissue remodeling, C. the tuning of cytokine/growth factor receptors and G protein-coupled receptors, D. the stimulation of B cell function and lymphoid tissue neogenesis. Among the latter genes, we further demonstrated that IL-10 synergizes with Toll-like receptor ligands for the production of functionally active B cell attracting chemokine CXCL13. Our data provide evidence that the combined exposure of APC to LPS and IL-10, via the production of CXCL13, involves humoral immunity by attracting antibody-producing cells. It is well known that the persistent release of CXCL13 leads to the development of ectopic lymphoid tissue aggregates and production of high levels of antibodies, thus favoring the induction of auto-immunity. Our findings suggest that the IL-10 produced in chronic inflammatory conditions may promote lymphoid tissue neogenesis through increased release of CXCL13. IL-10 is an anti-inflammatory cytokine inhibiting cellular-mediated TH 1-polarized immune responses. In this study we demonstrate that IL- 10 strongly supports the development of humoral immunity. IL-10 and CXCL13 can thus be targets for specific therapies in auto-immune diseases.

New insights into the role of microRNAs in pancreatic ß-cell maturation and plasticity

Le diabète est une maladie chronique caractérisée par une élévation du taux de sucre dans le sang aussi appelé « glycémie » reflétant un état pathologique. L'élévation de la glycémie au long cours a des répercussions délétères sur nombreux de nos tissus et organes d'où l'apparition de complications sévères chez les sujets diabétiques pouvant atteindre les yeux, les reins, le système nerveux, le système cardiovasculaire et les membres inférieurs. La carence en une hormone essentielle à notre organisme, l'insuline, est au coeur du développement de la maladie. L'insuline induit la captation du glucose circulant dans le sang en excès suite à une prise alimentaire riche en glucides et favorise son utilisation et éventuellement son stockage dans les tissus tels que le foie, le tissu adipeux et les muscles. Ainsi, l'insuline est vitale pour réguler et maintenir stable notre niveau de glycémie. Les cellules bêta du pancréas sont les seules entités de notre corps capables de produire de l'insuline et une perte de fonctionnalité associée à leur destruction ont été mises en cause dans le processus pathologique du diabète de type 2. Cependant la pleine fonctionnalité et la maturation des cellules bêta n'apparaissent qu'après la naissance lorsque le pancréas en développement a atteint sa masse adulte définitive. Enfin, une fois la masse des cellules bêta définitive établie, leur nombre et volume restent relativement constants au cours de la vie adulte chez un sujet sain. Néanmoins, au cours de périodes critiques les besoins en insuline sont augmentés tel qu'observé chez les femmes enceintes et les personnes obèses qui ont une perte de sensibilité à l'insuline qui se traduit par la nécessité de sécréter plus d'insuline afin de maintenir une glycémie normale. Dans l'hypothèse où la compensation n'a pas lieu ou n'est pas aboutie, le diabète se développe. Le processus de maturation postnatale ainsi que les événements compensatoires sont donc des étapes essentielles et de nombreuses questions sont encore non résolues concernant l'identification des mécanismes les régulant. Parmi les acteurs potentiels figurent de petites molécules d'ARN découvertes récemment appelées microARNs et qui ont été rapidement suggérées très prometteuses dans l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques dans le cadre du diabète et d'autres pathologies. Les microARNs vont réguler l'expression de notre génome sans en modifier la séquence, phénomène également appelé épigénétique, ce qui résulte en des différences de comportement et de fonction cellulaires. Les microARNs sont donc susceptibles de jouer un rôle clé dans l'ensemble des processus biologiques et notre environnement associé à nos prédispositions génétiques peuvent grandement modifier leur niveau et donc leur action, qui à son tour se répercutera sur notre état physiologique. En effet nous avons identifié des changements de microARNs dans les cellules d'îlots pancréatiques de modèles animaux (rats et souris) associés à un état de résistance à l'insuline (grossesse et obésité). Par le biais d'expériences in vitro sur des cellules bêta extraites de rats et conservées en culture, nous avons pu analyser de plus près l'implication des microARNs dans la capacité des cellules bêta à sécréter de l'insuline mais aussi à se multiplier et à survivre au sein d'un environnement toxique. Ainsi, nous avons identifié des microARNs qui participent positivement à la compensation des cellules bêta, sous la direction d'hormones telles les estrogènes ou d'une hormone libérée par l'intestin au cours de la digestion (l'inerétine GLP1) et qui est largement utilisée comme agent thérapeutique dans la médication contre le diabète. Dans un second temps nous avons utilisé une stratégie similaire afin de déterminer le rôle de microARNs préalablement détectés comme étant changés au cours du développement postnatal des cellules bêta chez le rat. Cette étude a également mené à l'identification de microARNs participant à la maturation et à l'expansion de la masse des cellules bêta sous l'influence de la composition du régime alimentaire et des besoins en insuline adéquats qui en dépendent. Ces études apportent la vision de nouveaux mécanismes moléculaires impliquant les microARNs et démontrant leur importance pour le bon fonctionnement des cellules bêta et leur capacité d'adaptation à l'environnement. -- Les cellules bêta sont une composante des îlots pancréatiques de Langerhans et sont des cellules hautement différenciées qui ont l'unique capacité de sécréter de l'insuline sous l'influence des nutriments suite à une prise alimentaire. L'insuline facilite l'incorporation de glucose dans ses tissus cibles tels le foie, le tissu adipeux et les muscles. Bien que les besoins en insuline soient relativement constants au cours de la vie d'un individu sain, certaines conditions associées à un état de résistance à l'insuline, telles la grossesse ou l'obésité, requièrent une libération d'insuline majorée. En cas de résistance à l'insuline, une dysfonction des cellules bêta plus ou moins associée à leur mort cellulaire, conduisent à une sécrétion d'insuline insuffisante et au développement d'une hyperglycémie chronique, caractéristique du diabète de type 2. Jusqu'à présent, les mécanismes moléculaires sous- jacents à la compensation des cellules bêta ou encore menant à leur dysfonction restent peu connus. Découverts récemment, les petits ARNs non-codant appelés microARNs (miARNs), suscitent un intérêt grandissant de par leur potentiel thérapeutique pour la prise en charge et le traitement du diabète. Les miARNs sont de puissants régulateurs de l'expression génique qui lient directement le 3'UTR de leurs ARN messagers cibles afin d'inhiber leur traduction ou d'induire leur dégradation, ce qui leur permet de contrôler des fonctions biologiques multiples. Ainsi, nous avons pris pour hypothèse que les miARNs pourraient jouer un rôle essentiel en maintenant la fonction des cellules bêta et des processus compensatoires afin de prévenir le développement du diabète. Lors d'une première étude, une analyse transcriptomique a permis l'identification de miARNs différemment exprimés au sein d'îlots pancréatiques de rattes gestantes. Parmi eux, le miR-338-3p a démontré la capacité de promouvoir la prolifération et la survie des cellules bêta exposées à des acides gras saturés et des cytokines pro-inflammatoires, sans altérer leur propriété sécrétrice d'insuline. Nous avons également identifié deux hormones reconnues pour leurs propriétés bénéfiques pour la physiologie de la cellule bêta, l'estradiol et l'incrétine GLP1, qui régulent les niveaux du miR-338-3p. Ce miARN intègre parfaitement les voies de signalisation de ces deux hormones dépendantes de l'AMP cyclique, afin de contrôler l'expression de nombreux gènes conduisant à son action biologique. Dans un projet ultérieur, notre objectif était de déterminer la contribution de miARNs dans l'acquisition de l'identité fonctionnelle des cellules bêta en période postnatale. En effet, directement après la naissance les cellules bêta sont reconnues pour être encore immatures et incapables de sécréter de l'insuline spécifiquement en réponse à l'élévation de la glycémie. Au contraire, la réponse insulinique induite par les acides aminés ainsi que la biosynthèse d'insuline sont déjà fonctionnelles. Nos recherches ont permis de montrer que les changements de miARNs corrélés avec l'apparition du phénotype sécrétoire en réponse au glucose, sont régis par la composition nutritionnelle du régime alimentaire et des besoins en insuline qui en découlent. En parallèle, le taux de prolifération des cellules bêta est considérablement réduit. Les miARNs que nous avons étudiés coordonnent des changements d'expression de gènes clés impliqués dans l'acquisition de propriétés vitales de la cellule bêta et dans la maintenancé de son identité propre. Enfin, ces études ont permis de clairement démontrer l'importance des miARNs dans la régulation de la fonction des cellules bêta pancréatiques. -- Beta-cells are highly differentiated cells localized in the pancreatic islets and are characterized by the unique property of secreting insulin in response to nutrient stimulation after meal intake. Insulin is then in charge of facilitating glucose uptake by insulin target tissues such as liver, adipose tissue and muscles. Despite insulin needs stay more or less constant throughout life of healthy individuals, there are circumstances such as during pregnancy or obesity which are associated to insulin resistance, where insulin needs are increased. In this context, defects in beta-cell function, sometimes associated with beta-cell loss, may result in the release of inappropriate amounts of insulin leading to chronic hyperglycemia, properly defined as type 2 diabetes mellitus. So far, the mechanisms underlying beta- cell compensation as well as beta-cell failure remain to be established. The recently discovered small non-coding RNAs called microRNAs (miRNAs) are emerging as interesting therapeutic targets and are bringing new hope for the treatment of diabetes. miRNAs display a massive potential in regulating gene expression by directly binding to the 3'UTR of messenger RNAs and by inhibiting their translation and/or stability, enabling them to modify a wide range of biological functions. In view of this, we hypothesized that miRNAs may play an essential role in preserving the functional beta-cell mass and permitting to fight against beta-cell exhaustion and decompensation that can lead to diabetes development. In a first study, global profiling in pancreatic islets of pregnant rats, a model of insulin resistance, led to the identification of a set of differentially expressed miRNAs. Among them, miR-338- 3p was found to promote beta-cell proliferation and survival upon exposure of islet cells to pro- apoptotic stimuli such as saturated fatty acids or pro-inflammatory cytokines, without impairment in their capacity to release insulin. We also discovered that miR-338-3p changes are driven by two hormones, the estradiol and the incretin GLP1, both well known for their beneficial impact on beta- cell physiology. Consistently, we found that miR-338-3p integrates the cAMP-dependent signaling pathways regulated by these two hormones in order to control the expression of numerous genes and execute its biological functions. In a second project, we aimed at determining whether miRNAs contribute to the acquisition of beta-cell identity. Indeed, we confirmed that right after birth beta-cells are still immature and are unable to secrete insulin specifically in response to elevated concentrations of glucose. In contrast, amino acid-stimulated insulin release as well as insulin biosynthesis are already fully functional. In parallel, newborn beta-cells are proliferating intensively within the expanding pancreas. Interestingly, we demonstrated that the miRNA changes and the subsequent acquisition of glucose responsiveness is influenced by the diet composition and the resulting insulin needs. At the same time, beta-cell proliferation declines. The miRNAs that we have identified orchestrate expression changes of essential genes involved in the acquisition of specific beta-cell properties and in the maintenance of a mature beta-cell identity. Altogether, these studies clearly demonstrate that miRNAs play important roles in the regulation of beta-cell function.

Inducing effect of skeletal muscle extracts on the appearance of calbindin-immunoreactive dorsal root ganglion cells in culture.

Calbindin D-28k is a calcium-binding protein which is not expressed by dorsal root ganglion cells cultured from 6-day-old (E6) chick embryos. When soluble muscle extracts from embryos at E11, E18 or chickens 2 weeks after hatching were added immediately after seeding, dorsal root ganglia cells grown at E6 displayed neuronal subpopulations expressing calbindin immunoreactivity with time; the effect of muscle extract on the percentage of calbindin-immunoreactive dorsal root ganglia cells followed a dose-response curve. When muscle extract was added to cultures after a 3 day delay, the percentage of calbindin-expressing neurons was unchanged. The effect produced by muscle extract and, to a lesser degree, skin extract on the appearance of calbindin-positive neurons was not reproduced by brain or liver extracts while all four exerted a trophic action on cultured neurons. Hence it is assumed that muscle extract contains a factor which produces an inductive effect on the initiation of calbindin-expression by uncommitted subpopulations of sensory neurons rather than a trophic influence on the selective survival of covertly committed neuronal subpopulations. The fact that muscle extract promoted calbindin expression by dorsal root ganglia cells in neuron-enriched as well as in mixed dorsal root ganglion cell cultures indicates that the factor would act directly on sensory neurons rather than indirectly through mediation of non-neuronal cells. Since the active muscular factor was non-dialysable, heat-inactivated, trypsin-sensitive and retained by molecular filters with a cut-off of 30 K, this factor is probably a protein.