L'activation de la PI 3-kinase par les récepteurs [bêta]-adrénergiques est dépendante du sous-type

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Caractérisation du rôle signalétique de la protéine de polarité CRB3 dans le cancer

Les épithéliums recouvrent l’ensemble des surfaces et des cavités internes du corps humain. Le fonctionnement des cellules épithéliales repose sur la répartition des constituants cellulaires au sein de compartiments distincts : un compartiment apical, un compartiment latéral, et un compartiment basal : c’est ce que l’on appelle la polarité apico-basale. Plus de 80 % des cancers proviennent d’un dérèglement des cellules épithéliales. De plus, la polarité épithéliale est perdue lors des stades avancés du cancer, suggérant qu’elle contribue activement à la progression tumorale. C’est pourquoi il apparaît crucial de mieux comprendre les mécanismes qui régulent la polarité épithéliale. La polarité est assurée par un ensemble de protéines réparties au sein des différents compartiments et agissant sous forme de modules très dynamiques. Un de ces modules est articulé autour de la protéine CRB3, qui agit comme un déterminant apical essentiel des cellules épithéliales. L’expression de CRB3 est perdue dans de nombreuses lignées cellulaires cancéreuses en culture, suggérant que CRB3 pourrait détenir des fonctions inhibitrices de certains processus liés à l’avancement tumoral. Cependant, l’impact fonctionnel de la perte de CRB3 dans ces lignées cancéreuses reste encore peu connu, tout comme les mécanismes signalétiques agissant en aval de CRB3. Les travaux présentés dans cette thèse mettent en lumière de nouvelles évidences concernant le rôle fonctionnel de la perte de CRB3 dans différentes lignées cellulaires cancéreuses. Plus précisément, nous montrons que CRB3 détient un rôle signalétique important lui conférant une fonction à la fois dans la morphogenèse épithéliale, mais également dans le maintien de l’intégrité épithéliale. Dans un premier temps, nous montrons que la ré-expression de CRB3 dans des cellules cancéreuses d’origine épithéliale permet le rétablissement d’une morphologie de type épithéliale, en lien avec l’organisation d’un réseau circonférentiel d’acto-myosine. Nous identifions également le sentier signalétique activé en aval de CRB3 et menant à l’activation de la petite GTPase RhoA, nécessaire au remodelage de la morphologie et du réseau d’acto-myosine des cellules cancéreuses. Ce sentier semble notamment jouer un rôle important en aval de CRB3 pour limiter la migration cellulaire. Ensuite, nous montrons que CRB3 contrôle différents sentiers signalétiques, et notamment la voie ERK MAP Kinase, une voie de signalisation fortement dérégulée dans le cancer. Bien que le rôle fonctionnel de cette régulation soit encore inconnu, elle pourrait contribuer à limiter la progression tumorale en aval de CRB3. Enfin, nous montrons que la perte d’expression de Crb3 chez la souris induit une mortalité périnatale associée à des défauts de morphogenèse épithéliale, indiquant que Crb3 est requise pour la viabilité des souris et le développement des structures épithéliales. L’ensemble de ces travaux contribue à une meilleure compréhension des mécanismes liant la perte de la polarité épithéliale à l’avancement du processus tumoral, et vise à identifier de nouvelles cibles thérapeutiques pour lutter contre le développement de.cancers.

Rôle de la protéine DUSP5 dans l’autophagie des cardiomyocytes

Résumé: L’autophagie est un processus essentiel au maintien de l’homéostasie cellulaire. Elle permet de dégrader et recycler aussi bien des organelles entières que des composants cytoplasmiques non fonctionnels. De plus, l’augmentation d’autophagie en condition de stress constitue une réponse adaptative favorisant la survie cellulaire. Chez les cardiomyocytes, l’autophagie en condition basale est indispensable au renouvellement, entre autres, des mitochondries et des protéines formant les sarcomères. De plus, les stress tels l’ischémie cardiaque ou la carence en nutriments induisent une augmentation de l’autophagie protectrice. Dans certaines conditions extrêmes, il a été suggéré qu’un surcroît d’autophagie puisse toutefois exacerber la pathologie cardiaque en provoquant la mort des cardiomyocytes. Considérant l’importance de ce processus dans la physiopathologie cardiaque, l’identification des mécanismes signalétiques régulant l’autophagie chez les cardiomyocytes a été le sujet de recherches intenses. À cet effet, l’activation des Mitogen-Activated Protein Kinase (MAPK) a été démontrée pour réguler, avec d’autres voies signalétiques, l’autophagie et l’apoptose des cardiomyocytes. Il est donc probable que les Dual-Specificity Phosphatase (DUSP), enzymes clés contrôlant l’activité des MAPK, participent aussi à la régulation de l’autophagie. Afin de vérifier cette hypothèse, nous avons induit l’autophagie chez des cardiomyocytes isolés de rats nouveau-nés en culture. L’analyse de marqueurs d’autophagie par immunobuvardage démontre que l’activation des MAPK ERK1/2 et p38 corrèle avec l’activité autophagique chez les cardiomyocytes. Dans ces conditions, la diminution d’expression de la majorité des ARNm encodant les différentes DUSP retrouvées chez les cardiomyocytes contraste de façon marquée avec l’augmentation d’expression de l’ARNm Dusp5. De plus, nous avons démontré par une étude de gain de fonction que l’activation soutenue de p38 par surexpression d’un mutant MKK6 constitutivement actif stimule l’autophagie chez les cardiomyocytes. De façon surprenante, la perte de fonction de p38 obtenue par surexpression d’un mutant p38 dominant négatif n’altère en rien la réponse autophagique initiatrice dans notre modèle in vitro. Nos résultats suggèrent que les DUSP puissent réguler, via leurs actions sur les MAPK, d’importantes étapes du processus autophagique chez les cardiomyocytes.

Regulation of osteoclast activation and autophagy through altered protein kinase pathways in Paget's disease of bone

Résumé : La maladie osseuse de Paget (MP) est un désordre squelettique caractérisé par une augmentation focale et désorganisée du remodelage osseux. Les ostéoclastes (OCs) de MP sont plus larges, actifs et nombreux, en plus d’être résistants à l’apoptose. Même si la cause précise de la MP demeure inconnue, des mutations du gène SQSTM1, codant pour la protéine p62, ont été décrites dans une proportion importante de patients avec MP. Parmi ces mutations, la substitution P392L est la plus fréquente, et la surexpression de p62P392L dans les OCs génère un phénotype pagétique partiel. La protéine p62 est impliquée dans de multiples processus, allant du contrôle de la signalisation NF-κB à l’autophagie. Dans les OCs humains, un complexe multiprotéique composé de p62 et des kinases PKCζ et PDK1 est formé en réponse à une stimulation par Receptor Activator of Nuclear factor Kappa-B Ligand (RANKL), principale cytokine impliquée dans la formation et l'activation des OCs. Nous avons démontré que PKCζ est impliquée dans l’activation de NF-κB induite par RANKL dans les OCs, et dans son activation constitutive en présence de p62P392L. Nous avons également observé une augmentation de phosphorylation de Ser536 de p65 par PKCζ, qui est indépendante d’IκB et qui pourrait représenter une voie alternative d'activation de NF-κB en présence de la mutation de p62. Nous avons démontré que les niveaux de phosphorylation des régulateurs de survie ERK et Akt sont augmentés dans les OCs MP, et réduits suite à l'inhibition de PDK1. La phosphorylation des substrats de mTOR, 4EBP1 et la protéine régulatrice Raptor, a été évaluée, et une augmentation des deux a été observée dans les OCs pagétiques, et est régulée par l'inhibition de PDK1. Également, l'augmentation des niveaux de base de LC3II (associée aux structures autophagiques) observée dans les OCs pagétiques a été associée à un défaut de dégradation des autophagosomes, indépendante de la mutation p62P392L. Il existe aussi une réduction de sensibilité à l’induction de l'autophagie dépendante de PDK1. De plus, l’inhibition de PDK1 induit l’apoptose autant dans les OCs contrôles que pagétiques, et mène à une réduction significative de la résorption osseuse. La signalisation PDK1/Akt pourrait donc représenter un point de contrôle important dans l’activation des OCs pagétiques. Ces résultats démontrent l’importance de plusieurs kinases associées à p62 dans la sur-activation des OCs pagétiques, dont la signalisation converge vers une augmentation de leur survie et de leur fonction de résorption, et affecte également le processus autophagique.

The p38 mitogen-activated protein kinase regulates interleukin-1beta-induced IL-8 expression via an effect on the IL-8 promoter in intestinal epithelial cells

Several lines of evidence implicate the p38 mitogen-activated protein kinase (p38 MAPK) in the proinflammatory response to bacterial agents and cytokines. Equally, the transcription factor, nuclear factor (NF)-kappaB, is recognized to be a critical determinant of the inflammatory response in intestinal epithelial cells (IECs). However, the precise inter-relationship between the activation of p38 MAPK and activation of the transcription factor NF-kappaB in the intestinal epithelial cell (IEC) system, remains unknown. Here we show that interleukin (IL)-1beta activates all three MAPKs in Caco-2 cells. The production of IL-8 and monocyte chemotactic protein 1 (MCP-1) was attenuated by 50% when these cells were preincubated with the p38 MAPK inhibitor, SB 203580. Further investigation of the NF-kappaB signalling system revealed that the inhibitory effect was independent of the phosphorylation and degradation of IkappaBalpha, the binding partner of NF-kappaB. This effect was also independent of the DNA binding of the p65 Rel A subunit, as well as transactivation, determined by an NF-kappaB luciferase construct, using both SB 203580 and dominant-negative p38 MAPK. Evaluation of IL-8 and MCP-1 RNA messages by reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) revealed that the inhibitory effect of SB 203580 was associated with a reduction in this parameter. Using an IL-8-luciferase promoter construct, an effect of p38 upon its activation by both pharmacological and dominant-negative p38 construct co-transfection was demonstrated. It is concluded that p38 MAPK influences the expression of chemokines in intestinal epithelial cells, through an effect upon the activation of the chemokine promoter, and does not directly involve the activation of the transcription factor NF-kappaB

Does the p38 MAP kinase inhibitor pamapimod have potential for the treatment of rheumatoid arthritis?

Background: Methotrexate alone or in combination with other agents is the standard treatment for moderate-to-severe rheumatoid arthritis. As the biological agents are expensive, they are not usually used until methotrexate has failed to give a good response. Thus, there is scope for the development of cheaper drugs that can be used instead of methotrexate or in addition to methotrexate. Objectives/methods: Pamapimod is a p38α inhibitor being developed for use in the treatment of rheumatoid arthritis. The objective was to evaluate the recent clinical trials of pamapimod in subjects with rheumatoid arthritis. Results: There is no clear cut evidence that pamapimod alone or in the presence of methotrexate is efficacious in subjects with rheumatoid arthritis, but it does cause adverse effects. Conclusion: It is unlikely that pamapimod will be useful in the treatment of rheumatoid arthritis.

Gonadotropin-induced ovarian cancer cell migration and proliferation require extracellular signal-regulated kinase 1/2 activation regulated by calcium and protein kinase Cδ

The gonadotropin hypothesis proposes that elevated serum gonadotropin levels may increase the risk of epithelial ovarian cancer (EOC). We have studied the effect of treating EOC cell lines (OV207 and OVCAR-3) with FSH or LH. Both gonadotropins activated the mitogen-activated protein kinase (MAPK)/extracellular signal-regulated kinase 1/2 (ERK1/2) pathway and increased cell migration that was inhibited by the MAPK 1 inhibitor PD98059. Both extra- and intracellular calcium ion signalling were implicated in gonadotropin-induced ERK1/2 activation as treatment with either the calcium chelator EGTA or an inhibitor of intracellular calcium release, dantrolene, inhibited gonadotropin-induced ERK1/2 activation. Verapamil was also inhibitory, indicating that gonadotropins activate calcium influx via L-type voltage-dependent calcium channels. The cAMP/protein kinase A (PKA) pathway was not involved in the mediation of gonadotropin action in these cells as gonadotropins did not increase intracellular cAMP formation and inhibition of PKA did not affect gonadotropin-induced phosphorylation of ERK1/2. Activation of ERK1/2 was inhibited by the protein kinase C (PKC) inhibitor GF 109203X as well as by the PKCδ inhibitor rottlerin, and downregulation of PKCδ was inhibited by small interfering RNA (siRNA), highlighting the importance of PKCδ in the gonadotropin signalling cascade. Furthermore, in addition to inhibition by PD98059, gonadotropin-induced ovarian cancer cell migration was also inhibited by verapamil, GF 109203X and rottlerin. Similarly, gonadotropin-induced proliferation was inhibited by PD98059, verapamil, GF 109203X and PKCδ siRNA. Taken together, these results demonstrate that gonadotropins induce both ovarian cancer cell migration and proliferation by activation of ERK1/2 signalling in a calcium- and PKCδ-dependent manner.

Osteopontin is a downstream effector of the PI3-kinase pathway in melanomas that is inversely correlated with functional PTEN

The tumor suppressor PTEN antagonizes phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K), which contributes to tumorigenesis in many cancer types. While PTEN mutations occur in some melanomas, their precise mechanistic consequences have yet to be elucidated. We sought to identify novel downstream effectors of PI3K using a combination of genomic and functional tests. Microarray analysis of 53 melanoma cell lines identified 610 genes differentially expressed (P<0.05) between wild-type lines and those with PTEN aberrations. Many of these genes are known to be involved in the PI3K pathway and other signaling pathways influenced by PTEN. Validation of differential gene expression by qRT-PCR was performed in the original 53 cell lines and an independent set of 18 melanoma lines with known PTEN status. Osteopontin (OPN), a secreted glycophosphoprotein that contributes to tumor progression, was more abundant at both the mRNA and protein level in PTEN mutants. The inverse correlation between OPN and PTEN expression was validated (P<0.02) by immunohistochemistry using melanoma tissue microarrays. Finally, treatment of cell lines with the PI3K inhibitor LY294002 caused a reduction in expression of OPN. These data indicate that OPN acts downstream of PI3K in melanoma and provides insight into how PTEN loss contributes to melanoma development.

Investigation of the expression of the EphB4 receptor tyrosine kinase in prostate carcinoma

Background: The EphB4 receptor tyrosine kinase has been reported as increased in tumours originating from several different tissues and its expression in a prostate cancer xenograft model has been reported. Methods: RT-PCR, western blotting and immunohistochemical techniques were used to examine EphB4 expression and protein levels in human prostate cancer cell lines LNCaP, DU145 and PC3. Immunohistochemistry was also used to examine localisation of EphB4 in tissue samples from 15 patients with prostate carcinomas. Results: All three prostate cancer cell lines expressed the EphB4 gene and protein. EphB4 immunoreactivity in vivo was significantly greater in human prostate cancers as compared with matched normal prostate epithelium and there appeared to be a trend towards increased expression with higher grade disease. Conclusions: EphB4 is expressed in prostate cancer cell lines with increased expression in human prostate cancers when compared with matched normal tissue. EphB4 may therefore be a useful anti-prostate cancer target. © 2005 Lee et al., licensee BioMed Central Ltd.