IGF-1 or insulin, and the TSH cyclic AMP cascade separately control dog and human thyroid cell growth and DNA synthesis, and complement each other in inducing mitogenesis.

The regular doubling of cell mass, and therefore of cell protein content, is required for repetitive cell divisions. Preliminary observations have shown that in dog thyrocytes insulin induces protein accumulation but not DNA synthesis, while TSH does not increase protein accumulation but triggers DNA synthesis in the presence of insulin. We show here that EGF and phorbol myristate ester complement insulin action in the same way. HGF is the only factor activating both protein accumulation and DNA synthesis. The effects of insulin on protein accumulation and in permitting the TSH effect are reproduced by IGF-1 and are mediated, at least in part by the IGF-1 receptor. The concentration effect curves are similar for both effects. Similar results are obtained in human thyrocytes. They reflect true cell growth, as shown by increases in RNA content and cell size. Carbachol and fetal calf serum also stimulate protein synthesis and accumulation without triggering DNA synthesis, but they are not permissive for the mitogenic effects of TSH or of the general adenylate cyclase activator, forskolin. Moreover the mitogenic effect of TSH greatly decreased in cells deprived of insulin for 2 days although these cells remain hypertrophic. Hypertrophy may therefore be necessary for cell division, but it is not sufficient to permit it. Three different mechanisms can therefore be distinguished in the mitogenic action of TSH: (1) the increase of cell mass (hypertrophy) induced by insulin or IGF-1; (2) the permissive effect of insulin or IGF-1 on the mitogenic effect of TSH which may involve both the increase of cell mass and the induction of specific proteins such as cyclin D3 and (3) the mitogenic effect of the TSH cyclic AMP cascade proper.

Structural and biological investigation of ferrocene-substituted 3-methylidene-1,3-dihydro-2H-indol-2-ones

The Knoevenagel condensation of 1,3-dihydro-2H-indol-2-one with ferrocene carboxaldehyde afforded an approximate 2:1 mixture of the geometrical isomers (E)- and (Z)-3-ferrocenylmethylidene-1,3-dihydro-2H-indol-2-one respectively in an overall 67% yield; the air and solution-stable isomers were readily separated by preparative thin layer chromatography and their structures were unequivocally elucidated in solution, by (1)H NMR spectroscopy, and in the solid phase, by X-ray crystallography; both isomers of displayed in vitro toxicity against B16 melanoma and Vero cell lines in the micromolar range and inhibited the kinase VEGFR-2 with IC(50) values of ca. 200 nM.

Characterization of a thymidylate synthase (TS)-inducible cell line: a model system for studying sensitivity to TS- and non-TS-targeted chemotherapies

Thymidylate synthase (TS) is responsible for the de novo synthesis of thymidylate, which is required for DNA synthesis and repair and which is an important target for fluoropyrimidines such as 5-fluorouracil (5-FU), and antifolates such as Tomudex (TDX), ZD9331, and multitargeted antifolate (MTA). To study the importance of TS expression in determining resistance to these agents, we have developed an MDA435 breast cancer-derived cell line with tetracycline-regulated expression of TS termed MTS-5. We have demonstrated that inducible expression of TS increased the IC(50) dose of the TS-targeted therapeutic agents 5-FU, TDX, and ZD9331 by 2-, 9- and 24-fold respectively. An IC(50) dose for MTA was unobtainable when TS was overexpressed in these cells, which indicated that MTA toxicity is highly sensitive to increased TS expression levels. The growth inhibitory effects of the chemotherapeutic agents CPT-11, cisplatin, oxaliplatin, and Taxol were unaffected by TS up-regulation. Cell cycle analyses revealed that IC(50) doses of 5-FU, TDX and MTA caused an S-phase arrest in cells that did not overexpress TS, and this arrest was overcome when TS was up-regulated. Furthermore, the S-phase arrest was accompanied by 2- to 4-fold increased expression of the cell cycle regulatory genes cyclin E, cyclin A, and cyclin dependent kinase 2 (cdk2). These results indicate that acute increases in TS expression levels play a key role in determining cellular sensitivity to TS-directed chemotherapeutic drugs by modulating the degree of S-phase arrest caused by these agents. Moreover, CPT-11, cisplatin, oxaliplatin, and Taxol remain highly cytotoxic in cells that overexpress TS.

Glucose-induced phosphatidylinositol 3-kinase and mitogen-activated protein kinase-dependent upregulation of the platelet-derived growth factor-B receptor potentiates vascular smooth muscle cell chemotaxis

The aim of this study was to investigate the effects of elevated D-glucose concentrations on vascular smooth muscle cell (VSMC) expression of the platelet-derived growth factor (PDGF) beta receptor and VSMC migratory behavior. Immunoprecipitation, immunofluorescent staining, and RT-PCR of human VSMCs showed that elevated D-glucose induced an increase in the PDGF beta receptor that was inhibited by phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) and mitogen-activated protein kinase (MAPK) pathway inhibitors. Exposure to 25 mmol/l D-glucose (HG) induced increased phosphorylation of protein kinase B (PKB) and extracellular-regulated kinase (ERK). All HG chemotaxis assays (with either 10 days' preincubation in HG or no preincubation) in a FCS or PDGF-BB gradient showed positive chemotaxis, whereas those in 5 mmol/l D-glucose did not. Assays were also run with concentrations ranging from 5 to 25 mmol/l D-glucose. Chemotaxis was induced at concentrations >9 mmol/l D-glucose. An anti-PDGF beta receptor antibody inhibited glucose-potentiated VSMC chemotaxis, as did the inhibitors for the PI3K and MAPK pathways. This study has shown that small increases in D-glucose concentration, for a short period, increase VSMC expression of the PDGF beta receptor and VSMC sensitivity to chemotactic factors in serum, leading to altered migratory behavior in vitro. It is probable that similar processes occur in vivo with glucose-enhanced chemotaxis of VSMCs, operating through PDGF beta receptor-operated pathways, contributing to the accelerated formation of atheroma in diabetes.

Cyclin G associated kinase interacts with interleukin 12 receptor beta2 and suppresses interleukin 12 induced IFN-gamma production.

BACKGROUND: Although severe encephalopathy has been proposed as a possible contraindication to the use of noninvasive positive-pressure ventilation (NPPV), increasing clinical reports showed it was effective in patients with impaired consciousness and even coma secondary to acute respiratory failure, especially hypercapnic acute respiratory failure (HARF). To further evaluate the effectiveness and safety of NPPV for severe hypercapnic encephalopathy, a prospective case-control study was conducted at a university respiratory intensive care unit (RICU) in patients with acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease (AECOPD) during the past 3 years. METHODS: Forty-three of 68 consecutive AECOPD patients requiring ventilatory support for HARF were divided into 2 groups, which were carefully matched for age, sex, COPD course, tobacco use and previous hospitalization history, according to the severity of encephalopathy, 22 patients with Glasgow coma scale (GCS) <10 served as group A and 21 with GCS = 10 as group B. RESULTS: Compared with group B, group A had a higher level of baseline arterial partial CO2 pressure ((102 +/- 27) mmHg vs (74 +/- 17) mmHg, P <0.01), lower levels of GCS (7.5 +/- 1.9 vs 12.2 +/- 1.8, P <0.01), arterial pH value (7.18 +/- 0.06 vs 7.28 +/- 0.07, P <0.01) and partial O(2) pressure/fraction of inspired O(2) ratio (168 +/- 39 vs 189 +/- 33, P <0.05). The NPPV success rate and hospital mortality were 73% (16/22) and 14% (3/22) respectively in group A, which were comparable to those in group B (68% (15/21) and 14% (3/21) respectively, all P > 0.05), but group A needed an average of 7 cm H2O higher of maximal pressure support during NPPV, and 4, 4 and 7 days longer of NPPV time, RICU stay and hospital stay respectively than group B (P <0.05 or P <0.01). NPPV therapy failed in 12 patients (6 in each group) because of excessive airway secretions (7 patients), hemodynamic instability (2), worsening of dyspnea and deterioration of gas exchange (2), and gastric content aspiration (1). CONCLUSIONS: Selected patients with severe hypercapnic encephalopathy secondary to HARF can be treated as effectively and safely with NPPV as awake patients with HARF due to AECOPD; a trial of NPPV should be instituted to reduce the need of endotracheal intubation in patients with severe hypercapnic encephalopathy who are otherwise good candidates for NPPV due to AECOPD.

Insulin-stimulated protein kinase B phosphorylation on Ser-473 is independent of its activity and occurs through a staurosporine-insensitive kinase

Full activation of protein kinase B (PKB, also called Akt) requires phosphorylation on two regulatory sites, Thr-308 in the activation loop and Ser-473 in the hydrophobic C-terminal regulatory domain (numbering for PKB alpha /Akt-1), Although 3 ' -phosphoinositide-dependent protein kinase 1 (PDK1) has now been identified as the Thr-308 kinase, the mechanism of the Ser-473 phosphorylation remains controversial. As a step to further characterize the Ser-473 kinase, we examined the effects of a range of protein kinase inhibitors on the activation and phosphorylation of PKB. We found that staurosporine, a broad-specificity kinase inhibitor and inducer of cell apoptosis, attenuated PKB activation exclusively through the inhibition of Thr-308 phosphorylation, with Ser-473 phosphorylation unaffected. The increase in Thr-308 phosphorylation because of overexpression of PDK1 was also inhibited by staurosporine, We further show that staurosporine (CGP 39360) potently inhibited PDK1 activity in vitro with an IC50 of similar to0.22 muM. These data indicate that agonist-induced phosphorylation of Ser-473 of PKB is independent of PDK1 or PKB activity and occurs through a distinct Ser-473 kinase that is not inhibited by staurosporine, Moreover, our results suggest that inhibition of PKB signaling is involved in the proapoptotic action of staurosporine.

Phagocytic and serum killing of capsulate and non-capsulate Bacteroides fragilis

The relative susceptibilities of capsulate and non- capsulate variants of Bacteroides fragilis to serum and phagocytic killing were investigated. The capsule of B. fragilis did not confer resistance to serum killing. Phagocytic killing of non- capsulate B. fragilis occurred at bacterial concentrations of 1 X 10(6) and 1 X 10(7) cfu/ml. Capsulate B. fragilis organisms were also phagocytosed and killed at a concentration of 1 X 10(6) cfu/ml, but phagocytosis and killing were impaired at a concentration of 1 X 10(7) cfu/ml.

The role of angiogenic and antiangiogenic factors in the second trimester in the prediction of preeclampsia in pregnant women with type 1 diabetes

OBJECTIVE To assess the association between circulating angiogenic and antiangiogenic factors in the second trimester and risk of preeclampsia in women with type 1 diabetes.

RESEARCH DESIGN AND METHODS Maternal plasma concentrations of placental growth factor (PlGF), soluble fms-like tyrosine kinase 1 (sFlt-1), and soluble endoglin (sEng) were available at 26 weeks of gestation in 540 women with type 1 diabetes enrolled in the Diabetes and Preeclampsia Intervention Trial.

RESULTS Preeclampsia developed in 17% of pregnancies (n = 94). At 26 weeks of gestation, women in whom preeclampsia developed later had significantly lower PlGF (median [interquartile range]: 231 pg/mL [120–423] vs. 365 pg/mL [237–582]; P < 0.001), higher sFlt-1 (1,522 pg/mL [1,108–3,393] vs. 1,193 pg/mL [844–1,630] P < 0.001), and higher sEng (6.2 ng/mL [4.9–7.9] vs. 5.1 ng/mL[(4.3–6.2]; P < 0.001) compared with women who did not have preeclampsia. In addition, the ratio of PlGF to sEng was significantly lower (40 [17–71] vs. 71 [44–114]; P < 0.001) and the ratio of sFlt-1 to PlGF was significantly higher (6.3 [3.4–15.7] vs. 3.1 [1.8–5.8]; P < 0.001) in women who later developed preeclampsia. The addition of the ratio of PlGF to sEng or the ratio of sFlt-1 to PlGF to a logistic model containing established risk factors (area under the curve [AUC], 0.813) significantly improved the predictive value (AUC, 0.850 and 0.846, respectively; P < 0.01) and significantly improved reclassification according to the integrated discrimination improvement index (IDI) (IDI scores 0.086 and 0.065, respectively; P < 0.001).

CONCLUSIONS These data suggest that angiogenic and antiangiogenic factors measured during the second trimester are predictive of preeclampsia in women with type 1 diabetes. The addition of the ratio of PlGF to sEng or the ratio of sFlt-1 to PlGF to established clinical risk factors significantly improves the prediction of preeclampsia in women with type 1 diabetes.

Preeclampsia is characterized by the development of hypertension and new-onset proteinuria during the second half of pregnancy (1,2), leading to increased maternal morbidity and mortality (3). Women with type 1 diabetes are at increased risk for development of preeclampsia during pregnancy, with rates being two-times to four-times higher than that of the background maternity population (4,5). Small advances have come from preventive measures, such as low-dose aspirin in women at high risk (6); however, delivery remains the only effective intervention, and preeclampsia is responsible for up to 15% of preterm births and a consequent increase in infant mortality and morbidity (7).

Although the etiology of preeclampsia remains unclear, abnormal placental vascular remodeling and placental ischemia, together with maternal endothelial dysfunction, hemodynamic changes, and renal pathology, contribute to its pathogenesis (8). In addition, over the past decade accumulating evidence has suggested that an imbalance between angiogenic factors, such as placental growth factor (PlGF), and antiangiogenic factors, such as soluble fms-like tyrosine kinase 1 (sFlt-1) and soluble endoglin (sEng), plays a key role in the pathogenesis of preeclampsia (8,9). In women at low risk (10–13) and women at high risk (14,15), concentrations of angiogenic and antiangiogenic factors are significantly different between women who later develop preeclampsia (lower PlGF, higher sFlt-1, and higher sEng levels) compared with women who do not.

Few studies have specifically focused on circulating angiogenic factors and risk of preeclampsia in women with diabetes, and the results have been conflicting. In a small study, higher sFlt-1 and lower PlGF were reported at the time of delivery in women with diabetes who developed preeclampsia (16). In a longitudinal prospective cohort of pregnant women with diabetes, Yu et al. (17) reported increased sFlt-1 and reduced PlGF in the early third trimester as potential predictors of preeclampsia in women with type 1 diabetes, but they did not show any difference in sEng levels in women with preeclampsia compared with women without preeclampsia. By contrast, Powers et al. (18) reported only increased sEng in the second trimester in women with pregestational diabetes who developed preeclampsia.

The aim of this study, which was significantly larger than the previous studies highlighted, was to assess the association between circulating angiogenic (PlGF) and antiangiogenic (sFlt-1 and sEng) factors and the risk of preeclampsia in women with type 1 diabetes. A further aim was to evaluate the added predictive ability and clinical usefulness of angiogenic factors and established risk factors for preeclampsia risk prediction in women with type 1 diabetes.

Serum lipoproteins in the diabetes control and complications trial/epidemiology of diabetes intervention and complications cohort:associations with gender and glycemia

To relate the nuclear magnetic resonance (NMR)-determined lipoprotein profile, conventional lipid and apolipoprotein measures, and in vitro oxidizibility of LDL with gender and glycemia in type 1 diabetes.

Regulation of c-SRC activity and function by the adapter protein CAS

SRC family kinases play essential roles in a variety of cellular functions, including proliferation, survival, differentiation, and apoptosis. The activities of these kinases are regulated by intramolecular interactions and by heterologous binding partners that modulate the transition between active and inactive structural conformations. p130(CAS) (CAS) binds directly to both the SH2 and SH3 domains of c-SRC and therefore has the potential to structurally alter and activate this kinase. In this report, we demonstrate that overexpression of full-length CAS in COS-1 cells induces c-SRC-dependent tyrosine phosphorylation of multiple endogenous cellular proteins. A carboxy-terminal fragment of CAS (CAS-CT), which contains the c-SRC binding site, was sufficient to induce c-SRC-dependent protein tyrosine kinase activity, as measured by tyrosine phosphorylation of cortactin, paxillin, and, to a lesser extent, focal adhesion kinase. A single amino acid substitution located in the binding site for the SRC SH3 domain of CAS-CT disrupted CAS-CT's interaction with c-SRC and inhibited its ability to induce tyrosine phosphorylation of cortactin and paxillin. Murine C3H10T1/2 fibroblasts that expressed elevated levels of tyrosine phosphorylated CAS and c-SRC-CAS complexes exhibited an enhanced ability to form colonies in soft agar and to proliferate in the absence of serum or growth factors. CAS-CT fully substituted for CAS in mediating growth in soft agar but was less effective in promoting serum-independent growth. These data suggest that CAS plays an important role in regulating specific signaling pathways governing cell growth and/or survival, in part through its ability to interact with and modulate the activity of c-SRC.

Melan-A/MART-1-specific CD4 T cells in melanoma patients: identification of new epitopes and ex vivo visualization of specific T cells by MHC class II tetramers.

Over the past decade, many efforts have been made to identify MHC class II-restricted epitopes from different tumor-associated Ags. Melan-A/MART-1(26-35) parental or Melan-A/MART-1(26-35(A27L)) analog epitopes have been widely used in melanoma immunotherapy to induce and boost CTL responses, but only one Th epitope is currently known (Melan-A51-73, DRB1*0401 restricted). In this study, we describe two novel Melan-A/MART-1-derived sequences recognized by CD4 T cells from melanoma patients. These epitopes can be mimicked by peptides Melan-A27-40 presented by HLA-DRB1*0101 and HLA-DRB1*0102 and Melan-A25-36 presented by HLA-DQB1*0602 and HLA-DRB1*0301. CD4 T cell clones specific for these epitopes recognize Melan-A/MART-1+ tumor cells and Melan-A/MART-1-transduced EBV-B cells and recognition is reduced by inhibitors of the MHC class II presentation pathway. This suggests that the epitopes are naturally processed and presented by EBV-B cells and melanoma cells. Moreover, Melan-A-specific Abs could be detected in the serum of patients with measurable CD4 T cell responses specific for Melan-A/MART-1. Interestingly, even the short Melan-A/MART-1(26-35(A27L)) peptide was recognized by CD4 T cells from HLA-DQ6+ and HLA-DR3+ melanoma patients. Using Melan-A/MART-1(25-36)/DQ6 tetramers, we could detect Ag-specific CD4 T cells directly ex vivo in circulating lymphocytes of a melanoma patient. Together, these results provide the basis for monitoring of naturally occurring and vaccine-induced Melan-A/MART-1-specific CD4 T cell responses, allowing precise and ex vivo characterization of responding T cells.

Prostate Cancer and the Search for Novel Biomarkers

The primary objective of this research project was to identify prostate cancer (PCa) -specific biomarkers from urine. This was done using a multi-faceted approach that targeted (1) the genome (DNA); (2) the transcriptome (mRNA and miRNA); and (3) the proteome. Toward this end, urine samples were collected from ten healthy individuals, eight men with PCa and twelve men with enlarged, non-cancerous prostates or with Benign Prostatic Hyperplasia (BPH). Urine samples were also collected from the same patients (PCa and BPH) as part of a two-year follow-up. Initially urinary nucleic acids and proteins were assessed both qualitatively and quantitatively for characteristics either unique or common among the groups. Subsequently macromolecules were pooled within each group and assessed for either protein composition via LC-MS/MS or microRNA (miRNA) expression by microarray. A number of potential candidates including miRNAs were identified as being deregulated in either pooled PCa or BPH with respect to the healthy control group. Candidate biomarkers were then assessed among individual samples to validate their utility in diagnosing PCa and/or differentiating PCa from BPH. A number of potential targets including deregulation of miRNAs 1825 and 484, and mRNAs for Fibronectin and Tumor Protein 53 Inducible Nuclear Protein 2 (TP53INP2) appeared to be indicative of PCa. Furthermore, deregulation of miR-498 appeared to be indicative of BPH. The sensitivities and specificities associated with using deregulation in many of these targets to subsequently predict PCa or BPH were also determined. This research project has identified a number of potential targets, detectable in urine, which merit further investigation towards the accurate identification of PCa and its discrimination from BPH. The significance of this work is amplified by the non-invasive nature of the sample source from which these candidates were derived, urine. Many cancer biomarker discovery studies have tended to focus primarily on blood (plasma or serum) and/or tissue samples. This is one of the first PCa biomarker studies to focus exclusively on urine as a sample source.

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.

Studies on the exaggerated inflammatory response caused by streptococcus suis at systemic and central nervous system levels

Streptococcus suis de type 2 est un microorganisme pathogène d’importance chez le porc. Il est la cause de différentes pathologies ayant comme caractéristique commune la méningite. C’est également un agent émergeant de zoonose : des cas cliniques humains ont récemment été rapportés en Asie. Cependant, la pathogénèse de S. suis n’est pas encore complètement élucidée. Jusqu’à présent, la réponse pro-inflammatoire initiée par S. suis n’a été étudiée qu’in vitro. L’étude du choc septique et de la méningite requiert toujours des modèles expérimentaux appropriés. Au cours de cette étude, nous avons développé un modèle in vivo d’infection chez la souris qui utilise la voie d’inoculation intra-péritonéale. Ce modèle a servi à l’étude de la réponse pro-inflammatoire associée à ce pathogène, tant au niveau systémique qu’au niveau du système nerveux central (SNC). Il nous a également permis de déterminer si la sensibilité aux infections à S. suis pouvait être influencée par des prédispositions génétiques de l’hôte. Le modèle d’infection par S. suis a été mis au point sur des souris de lignée CD1. Les résultats ont démontré une bactériémie élevée pendant les trois jours suivant l’infection. Celle-ci était accompagnée d’une libération rapide et importante de différentes cytokines pro-inflammatoires (TNF-α, IL-6, IL-12p40/p70, IFN-ɣ) et de chémokines (KC, MCP-1 and RANTES), qui ont entraîné un choc septique et la mort de 20 % des animaux. Ensuite, pour confirmer le rôle de l’inflammation sur la mortalité et pour déterminer si les caractéristiques génétiques de l’hôte pouvaient influencer la réponse inflammatoire et l’issue de la maladie, le modèle d’infection a été étendu à deux lignées murines consanguines différentes considérées comme résistante : la lignée C57BL/6 (B6), et sensible : la lignée A/J. Les résultats ont démontré une importante différence de sensibilité entre les souris A/J et les souris B6, avec un taux de mortalité atteignant 100 % à 20 h post-infection (p.i.) pour la première lignée et de seulement 16 % à 36 h p.i. pour la seconde. La quantité de bactéries dans le sang et dans les organes internes était similaire pour les deux lignées. Donc, tout comme dans la lignée CD1, la bactériémie ne semblait pas être liée à la mort des souris. La différence entre les taux de mortalité a été attribuée à un choc septique non contrôlé chez les souris A/J infectées par S. suis. Les souris A/J présentaient des taux exceptionnellement élevés de TNF-α, IL-12p40/p70, IL-1β and IFN- γ, significativement supérieurs à ceux retrouvés dans la lignée B6. Par contre, les niveaux de chémokines étaient similaires entre les lignées, ce qui suggère que leur influence est limitée dans le développement du choc septique dû à S. suis. Les souris B6 avaient une production plus élevée d’IL-10, une cytokine anti-inflammatoire, ce qui suppose que la cascade cytokinaire pro-inflammatoire était mieux contrôlée, entraînant un meilleur taux de survie. Le rôle bénéfique potentiel de l’IL-10 chez les souris infectées par S. suis a été confirmé par deux approches : d’une part en bloquant chez les souris B6 le récepteur cellulaire à l’IL-10 (IL-10R) par un anticorps monoclonal anti-IL-10R de souris et d’autre part en complémentant les souris A/J avec de l’IL-10 de souris recombinante. Les souris B6 ayant reçu le anticorps monoclonal anti-IL-10R avant d’être infectées par S. suis ont développé des signes cliniques aigus similaires à ceux observés chez les souris A/J, avec une mortalité rapide et élevée et des taux de TNF-α plus élevés que les souris infectées non traitées. Chez les souris A/J infectées par S. suis, le traitement avec l’IL-10 de souris recombinante a significativement retardé l’apparition du choc septique. Ces résultats montrent que la survie au choc septique dû à S. suis implique un contrôle très précis des mécanismes pro- et anti-inflammatoires et que la réponse anti-inflammatoire doit être activée simultanément ou très rapidement après le début de la réponse pro-inflammatoire. Grâce à ces expériences, nous avons donc fait un premier pas dans l’identification de gènes associés à la résistance envers S. suis chez l’hôte. Une des réussites les plus importantes du modèle d’infection de la souris décrit dans ce projet est le fait que les souris CD1 ayant survécu à la septicémie présentaient dès 4 jours p.i. des signes cliniques neurologiques clairs et un syndrome vestibulaire relativement similaires à ceux observés lors de méningite à S. suis chez le porc et chez l’homme. L’analyse par hybridation in situ combinée à de l’immunohistochimie des cerveaux des souris CD1 infectées a montré que la réponse inflammatoire du SNC débutait avec une augmentation significative de la transcription du Toll-like receptor (TLR)2 et du CD14 dans les microvaisseaux cérébraux et dans les plexus choroïdes, ce qui suggère que S. suis pourrait se servir de ces structures comme portes d’entrée vers le cerveau. Aussi, le NF-κB (suivi par le système rapporteur de l’activation transcriptionnelle de IκBα), le TNF-α, l’IL-1β et le MCP-1 ont été activés, principalement dans des cellules identifiées comme de la microglie et dans une moindre mesure comme des astrocytes. Cette activation a également été observée dans différentes structures du cerveau, principalement le cortex cérébral, le corps calleux, l’hippocampe, les plexus choroïdes, le thalamus, l’hypothalamus et les méninges. Partout, cette réaction pro-inflammatoire était accompagnée de zones extensives d’inflammation et de nécrose, de démyélinisation sévère et de la présence d’antigènes de S. suis dans la microglie. Nous avons mené ensuite des études in vitro pour mieux comprendre l’interaction entre S. suis et la microglie. Pour cela, nous avons infecté des cellules microgliales de souris avec la souche sauvage virulente (WT) de S. suis, ainsi qu’avec deux mutants isogéniques, un pour la capsule (CPS) et un autre pour la production d’hémolysine (suilysine). Nos résultats ont montré que la capsule était un important mécanisme de résistance à la phagocytose pour S. suis et qu’elle modulait la réponse inflammatoire, en dissimulant les composants pro-inflammatoires de la paroi bactérienne. Par contre, l’absence d’hémolysine, qui est un facteur cytotoxique potentiel, n’a pas eu d’impact majeur sur l’interaction de S. suis avec la microglie. Ces études sur les cellules microgliales ont permis de confirmer les résultats obtenus précédemment in vivo. La souche WT a induit une régulation à la hausse du TLR2 ainsi que la production de plusieurs médiateurs pro-inflammatoires, dont le TNF-α et le MCP-1. S. suis a induit la translocation du NF-kB. Cet effet était plus rapide dans les cellules stimulées par le mutant déficient en CPS, ce qui suggère que les composants de la paroi cellulaire représentent de puissants inducteurs du NF-kB. De plus, la souche S. suis WT a stimulé l’expression de la phosphotyrosine, de la PKC et de différentes cascades liées à l’enzyme mitogen-activated protein kinase (MAPK). Cependant, les cellules microgliales infectées par le mutant déficient en CPS ont montré des profils de phosphorylation plus forts et plus soutenus que celles infectées par le WT. Finalement, la capsule a aussi modulé l’expression de l’oxyde nitrique synthétase inductible (iNOS) induite par S. suis et par la production subséquente d’oxyde nitrique par la microglie. Ceci pourrait être lié in vivo à la neurotoxicité et à la vasodilatation. Nous pensons que ces résultats contribueront à une meilleure compréhension des mécanismes sous-tendant l’induction de l’inflammation par S. suis, ce qui devrait permettre, d’établir éventuellement des stratégies plus efficaces de lutte contre la septicémie et la méningite. Enfin, nous pensons que ce modèle expérimental d’infection chez la souris pourra être utilisé dans l’étude de la pathogénèse d’autres bactéries ayant le SNC pour cible.

Modulation of Endothelin-1 and Insulin-like Growth Factor Type 1-induced Signaling by Curcumin in A-10 Vascular Smooth Muscle Cells

Les maladies cardio-vasculaires (MCV), telles que l’hypertension et l’athérosclérose, s’accompagnent de modifications structurales et fonctionnelles au niveau vasculaire. Un fonctionnement aberrant de la migration, l’hypertrophie et la prolifération des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV) sont des évènements cellulaires à l’origine de ces changements. L’endothéline-1 (ET-1) contribue à la pathogénèse des anomalies vasculaires, notamment via l’activation des protéines MAPK et PI3-K/PKB, des composantes clés impliquées dans les voies prolifératives et de croissance cellulaires. Il a été suggéré que le stress oxydant jouerait un rôle intermédiaire dans les effets pathophysiologiques vasculaires de l’ET-1. En conséquence, une modulation de la signalisation induite par l’ET-1 peut servir comme éventuelle stratégie thérapeutique contre le développement des MCV. Il apparaît de nos jours un regain d’intérêt dans l’utilisation des agents phyto-chimiques pour traiter plusieurs maladies. La curcumine, constituant essentiel de l’épice curcuma, est dotée de plusieurs propriétés biologiques parmi lesquelles des propriétés anti-oxydantes, anti-prolifératrices et cardio-protectrices. Cependant, les mécanismes moléculaires de son effet cardio-protecteur demeurent obscurs. Dans cette optique, l’objectif de cette étude a été d’examiner l’efficacité de la curcumine à inhiber la signalisation induite par l’ET-1 dans les CMLV. La curcumine a inhibé la phosphorylation des protéines IGF-1R, PKB, c-Raf et ERK1/2, induite par l’ET-1 et l’IGF-1. De plus, la curcumine a inhibé l’expression du facteur de transcription Egr-1 induite par l’ET-1 et l’IGF-1, dans les CMLV. Ces résultats suggèrent que la capacité de la curcumine à atténuer ces voies de signalisation serait un mécanisme d’action potentiel de ses effets protecteurs au niveau cardiovasculaire.