Développement d’un nouveau modèle murin expérimental de sclérodermie

La sclérodermie (SSc) est une maladie rare affectant les personnes génétiquement prédisposées d’une réponse immunitaire défectueuse. Malgré les derniers avancements et développements dans le domaine, l’étiologie et la pathogénèse de la maladie demeurent peu comprises. Par ailleurs, il y a un ralentissement dans la compréhension de cette maladie à cause du manque de modèle animal représentatif de la SSc humaine. Malgré plusieurs lacunes, les souris traitées avec la bléomycine ou portant des modifications génétiques (TSK-1) sont très utilisées dans les études précliniques de la SSc mais elles ne présentent pas toutes les caractéristiques de cette maladie. Pour contribuer à la recherche sur la SSc, la stagiaire postdoctorale Dre Heena Mehta a développé dans le laboratoire du Dre Sarfati en collaboration avec le Dr Senécal, un modèle de souris expérimental induit par l’immunisation de cellules dendritiques (DCs) chargées de peptides de la protéine topoisomérase I (TOPOIA et TOPOIB). Dans le but de caractériser ce modèle murin et d’établir un profil immunitaire, j’ai concentré mes analyses principalement sur les caractéristiques de la SSc telles que la fibrose, l’inflammation, l’hyper-γ-globulinémie polyclonale, la vasculopathie ainsi que de l’expression de cytokines. Brièvement, l’immunisation de souris avec les DCs chargées avec la topoisomérase I (TOPOI) a induit l’inflammation pulmonaire et cutanée, en plus de la fibrose sous forme diffuse (dcSSc). Les souris présentaient également des symptômes de la vasculopathie ainsi que des taux élevés d’anticorps polyclonaux. Les résultats démontraient que les peptides TOPOIA étaient efficaces dans l’induction de la fibrose et de la réponse inflammatoire alors que les peptides TOPOIB étaient surtout impliqués dans la fibrose cutanée. En plus de nos résultats, les observations préliminaires sur le profil de cytokines tissulaires suggéraient que ce modèle pourrait remplacer ou complémenter les autres modèles animaux de SSc.

Role of lipid-mobilising factor (LMF) in protecting tumour cells from oxidative damage

Lipid-mobilising factor (LMF) is produced by cachexia-inducing tumours and is involved in the degradation of adipose tissue, with increased oxidation of the released fatty acids through an induction of uncoupling protein (UCP) expression. Since UCP-2 is thought to be involved in the detoxification of free radicals if LMF induced UCP-2 expression in tumour cells, it might attenuate free radical toxicity. As a model system we have used MAC13 tumour cells, which do not produce LMF. Addition of LMF caused a concentration-dependent increase in UCP-2 expression, as determined by immunoblotting. This effect was attenuated by the β3 antagonist SR59230A, suggesting that it was mediated through a β3 adrenoreceptor. Co-incubation of LMF with MAC13 cells reduced the growth-inhibitory effects of bleomycin, paraquat and hydrogen peroxide, known to be free radical generators, but not chlorambucil, an alkylating agent. There was no effect of LMF alone on cellular proliferation. These results indicate that LMF antagonises the antiproliferative effect of agents working through a free radical mechanism, and may partly explain the unresponsiveness to the chemotherapy of cachexia-inducing tumours. © 2004 Cancer Research UK.

Mechanism of action of a tumour derived lipid mobilising factor

Cancer cachexia comprises unintentional and debilitating weight loss associated with certain tumour types. Fat loss in cachexia is mediated by a 43kDa Lipid Mobilising Factor (LMF) sharing homology with endogenous Zinc-α2-Glycoprotein (ZAG). LMF and ZAG induced significant lipolysis in isolated epidydimal adipose tissue. This is attenuated by co-incubation with 10μM of antagonist SR59230A and partially attenuated by 25μM PD098059 (indicating β3-AR and MAPK involvement respectively). LMF/ZAG induced in vitro lipid depletion in differentiated 3T3-L1 adipocytes that seen to comprise a significant increase in lipolysis (p<0.01), with only a modest decrease in lipid synthesis (p=0.09). ZAG significantly increased in vitro protein synthesis (p<0.01) in C2C12 myotubes (without an effect on protein degradation). This increase was activated at transcription and attenuated by co-incubation with 10μM SR59230A. Proteolytic digestion of ZAG and LMF followed by sephadex G50 chromatography yielded active fragments of 6-15kDa, indication the entire molecule was not required for bioactivity. Cachexigenic MAC16 cells demonstrated significant in vitro ZAG expression over non-cachexigenic MAC13 cells (p<0.001). WAT and BAT excised from MAC16 mice of varying weight loss demonstrated increased ZAG expression compared to controls. Dosing of NMRI mice with s/c ZAG failed to reproduce this up-regulation, thus another cachectic factor is responsible. 0.58nM LMF conferred significant protection against hydrogen peroxide, paraquat and bleomycin-induced oxidative stress in the non-cachexigenic MAC13 cell line. This protection was attenuated by 10μM SR59230A indicating a β3-AR mediated effect. In addition, 0.58nM LMF significantly up regulated UCP2 expression (p<0.001), (a mitochondrial protein implicated in the detoxification of ROS) implying this to be the mechanism by which survival was achieved. In vitro, LMF caused significant up-regulation of UCP1 in BAT and UCP2 and 3 in C2C12 myotubes. This increase in uncoupling protein expression further potentiates the negative energy balance and wasting observed in cachexia.

L’exploitation d’un modèle de levure présentant une déficience de l’absorption des anthracyclines révèle qu’une protéine de Caenorhabditis elegans, OCT-1, est un transporteur fonctionnel d’anthracyclines

Les anthracyclines, comme la doxorubicine (DOX) ou la daunorubicine (DNR), sont utilisées dans le traitement d’une grande variété de cancers allant des lymphomes, au cancer du sein, en passant par certaines leucémies. Encore aujourd’hui, beaucoup pensent que les anthracyclines entrent dans les cellules par diffusion passive, toutefois, la plupart de ces mêmes personnes sont d’accord pour dire que la p-glycoprotéine est responsable d’exporter ces molécules hors de la cellule. Mais pourquoi une molécule aurait besoin d’un transporteur pour sortir de la cellule, et pas pour y entrer ? Qu’est-ce qui ferait que la diffusion passive fonctionnerait dans un sens, mais pas dans l’autre, d’autant que l’entrée des anthracyclines dans les cellules est très rapide ? Nous pensons qu’il existe bel et bien un transporteur responsable de faire passer les anthracyclines du milieu extracellulaire au cytoplasme, et nous voulons développer un modèle de levure qui permettrait de déterminer si une protéine, un transporteur, issue d’un autre organisme eucaryote est en mesure de transporter la DOX à l’intérieur de la cellule. Pour ce faire, nous avons rassemblé un groupe de mutants présentant une déficience dans l’absorption d’autres molécules chargées positivement telles que la bléomycine ou le NaD1 et avons déterminé le taux d’absorption de DOX de chacun de ces mutants. Les simples mutants sam3Δ ou dur3Δ n’ont montré qu’une faible réduction de l’absorption de DOX, voire, aucune, par rapport à la souche parentale. Si le double mutant sam3Δdur3Δ a montré une réduction relativement importante de l’absorption de DOX, c’est le mutant agp2Δ qui présentait la plus grande réduction d’absorption de DOX, ainsi qu’une résistance notable à son effet létal. Nous avons utilisé, par la suite, ce mutant pour exprimer, à l’aide d’un vecteur d’expression, une protéine du ver Caenorhabditis elegans, OCT-1 (CeOCT-1). Les résultats ont montré que cette protéine était en mesure de restaurer l’absorption de DOX, compromise chez le mutant agp2Δ ainsi que d’augmenter la sensibilité de la souche parentale à son effet létal, lorsqu’exprimée chez celle-ci. Cela suggère que CeOCT-1 est un transporteur fonctionnel de DOX et contredit également le dogme selon lequel les anthracyclines entrent dans les cellules par diffusion passive.

L’exploitation d’un modèle de levure présentant une déficience de l’absorption des anthracyclines révèle qu’une protéine de Caenorhabditis elegans, OCT-1, est un transporteur fonctionnel d’anthracyclines

Les anthracyclines, comme la doxorubicine (DOX) ou la daunorubicine (DNR), sont utilisées dans le traitement d’une grande variété de cancers allant des lymphomes, au cancer du sein, en passant par certaines leucémies. Encore aujourd’hui, beaucoup pensent que les anthracyclines entrent dans les cellules par diffusion passive, toutefois, la plupart de ces mêmes personnes sont d’accord pour dire que la p-glycoprotéine est responsable d’exporter ces molécules hors de la cellule. Mais pourquoi une molécule aurait besoin d’un transporteur pour sortir de la cellule, et pas pour y entrer ? Qu’est-ce qui ferait que la diffusion passive fonctionnerait dans un sens, mais pas dans l’autre, d’autant que l’entrée des anthracyclines dans les cellules est très rapide ? Nous pensons qu’il existe bel et bien un transporteur responsable de faire passer les anthracyclines du milieu extracellulaire au cytoplasme, et nous voulons développer un modèle de levure qui permettrait de déterminer si une protéine, un transporteur, issue d’un autre organisme eucaryote est en mesure de transporter la DOX à l’intérieur de la cellule. Pour ce faire, nous avons rassemblé un groupe de mutants présentant une déficience dans l’absorption d’autres molécules chargées positivement telles que la bléomycine ou le NaD1 et avons déterminé le taux d’absorption de DOX de chacun de ces mutants. Les simples mutants sam3Δ ou dur3Δ n’ont montré qu’une faible réduction de l’absorption de DOX, voire, aucune, par rapport à la souche parentale. Si le double mutant sam3Δdur3Δ a montré une réduction relativement importante de l’absorption de DOX, c’est le mutant agp2Δ qui présentait la plus grande réduction d’absorption de DOX, ainsi qu’une résistance notable à son effet létal. Nous avons utilisé, par la suite, ce mutant pour exprimer, à l’aide d’un vecteur d’expression, une protéine du ver Caenorhabditis elegans, OCT-1 (CeOCT-1). Les résultats ont montré que cette protéine était en mesure de restaurer l’absorption de DOX, compromise chez le mutant agp2Δ ainsi que d’augmenter la sensibilité de la souche parentale à son effet létal, lorsqu’exprimée chez celle-ci. Cela suggère que CeOCT-1 est un transporteur fonctionnel de DOX et contredit également le dogme selon lequel les anthracyclines entrent dans les cellules par diffusion passive.