A transformation-associated complex involving tyrosine kinase signal adapter proteins and caldesmon links v-ErbB signaling to actin stress fiber disassembly

The avian erythroblastosis viral oncogene (v-erbB) encodes a receptor tyrosine kinase that possesses sarcomagenic and leukemogenic potential. We have expressed transforming and nontransforming mutants of v-erbB in fibroblasts to detect transformation-associated signal transduction events. Coimmunoprecipitation and affinity chromatography have been used to identify a transformation-associated, tyrosine phosphorylated, multiprotein complex. This complex consists of Src homologous collagen protein (Shc), growth factor receptor binding protein 2 (Grb2), son of sevenless (Sos), and a novel tyrosine phosphorylated form of the cytoskeletal regulatory protein caldesmon. Immunofluorescence localization studies further reveal that, in contrast to the distribution of caldesmon along actin stress fibers in normal fibroblasts, caldesmon colocalizes with Shc in plasma membrane blebs in transformed fibroblasts. This colocalization of caldesmon and Shc correlates with actin stress fiber disassembly and v-erbB-mediated transformation. The tyrosine phosphorylation of caldesmon, and its association with the Shc–Grb2–Sos signaling complex directly links tyrosine kinase oncogenic signaling events with cytoskeletal regulatory processes, and may define one mechanism regulating actin stress fiber disassembly in transformed cells.

Adapter proteins SLP-76 and BLNK both are expressed by murine macrophages and are linked to signaling via Fcγ receptors I and II/III

The SLP-76 (Src homology 2 domain-containing leukocyte protein of 76 kDa) adapter protein is expressed in T cells and myeloid cells, whereas its homologue BLNK (B cell linker protein) is expressed in B cells. SLP-76 and BLNK link immunoreceptor tyrosine-based activation motif-containing receptors to signaling molecules that include phospholipase C-γ, mitogen-activated protein kinases, and the GTPases Ras and Rho. SLP-76 plays a critical role in T cell receptor, FcɛRI and gpVI collagen receptor signaling, and participates in signaling via FcγR and killer cell inhibitory receptors. BLNK plays a critical role in B cell receptor signaling. We show that murine bone marrow-derived macrophages express both SLP-76 and BLNK. Selective ligation of FcγRI and FcγRII/III resulted in tyrosine phosphorylation of both SLP-76 and BLNK. SLP-76−/− bone marrow-derived macrophages display FcγR-mediated tyrosine phosphorylation of Syk, phospholipase C-γ2, and extracellular signal regulated kinases 1 and 2, and normal FcγR-dependent phagocytosis. These data suggest that both SLP-76 and BLNK are coupled to FcγR signaling in murine macrophages.

High-Resolution Genomic Mapping Reveals Consistent Amplification of the Fibroblast Growth Factor Receptor Substrate 2 Gene in Well-Differentiated and Dedifferentiated Liposarcoma

Well-differentiated liposarcoma (WDLS) is one of the most common malignant mesenchymal tumors and dedifferentiated liposarcoma (DDLS) is a malignant tumor consisting of both WDLS and a transformed nonlipogenic sarcomatous component. Cytogenetically, WDLS is characterized by the presence of ring or giant rod chromosomes containing several amplified genes, including MDM2, TSPAN31 CDK4, and others mainly derived from chromosome bands 12q13-15. However, the 12q13-15 amplicon is large and discontinuous. The focus of this study was to identify novel critical genes that are consistently amplified in primary (nonrecurrent) WDLS and with potential relevance for future targeted therapy. Using a high-resolution (5.0 kb) ""single nucleotide polymorphism""/copy number variation microarray to screen the whole genome in a series of primary WDLS, two consistently amplified areas were found on chromosome 12: one region containing the MDM2 and CPM genes, and another region containing the FRS2 gene. Based on these findings, we further validated FRS2 amplification in both WDLS and DDLS. Fluorescence in situ hybridization confirmed FRS2 amplification in all WDLS and DDLS tested (n = 57). Real time PCR showed FRS2 mRNA transcriptional upregulation in WDLS (n = 19) and DDLS (n = 13) but not in lipoma (n = 5) and normal fat (n = 9). Immunoblotting revealed high expression levels of phospho-FRS2 at 1436 and slightly overexpression of total FRS2 protein in liposarcoma but not in normal fat or preadipocytes. Considering the critical role of FRS2 in mediating fibroblast growth factor receptor signaling, our findings indicate that FRS2 signaling should be further investigated as a potential therapeutic target for liposarcoma. (C) 2011 Wiley-Liss, Inc.

Cell entry of Lassa virus induces tyrosine phosphorylation of dystroglycan.

The extracellular matrix (ECM) receptor dystroglycan (DG) serves as a cellular receptor for the highly pathogenic arenavirus Lassa virus (LASV) that causes a haemorrhagic fever with high mortality in human. In the host cell, DG provides a molecular link between the ECM and the actin cytoskeleton via the adapter proteins utrophin or dystrophin. Here we investigated post-translational modifications of DG in the context of LASV cell entry. Using the tyrosine kinase inhibitor genistein, we found that tyrosine kinases are required for efficient internalization of virus particles, but not virus-receptor binding. Engagement of cellular DG by LASV envelope glycoprotein (LASV GP) in human epithelial cells induced tyrosine phosphorylation of the cytoplasmic domain of DG. LASV GP binding to DG further resulted in dissociation of the adapter protein utrophin from virus-bound DG. This virus-induced dissociation of utrophin was affected by genistein treatment, suggesting a role of receptor tyrosine phosphorylation in the process.

Apoptosis induced by death receptors.

Death receptors belong to the TNF receptor family and are characterised by an intracellular death domain that serves to recruit adapter proteins such as TRADD and FADD and cysteine proteases such as Caspase-8. Activation of Caspase-8 on the aggregated receptor leads to apoptosis. Triggering of death receptors is mediated through the binding of specific ligands of the TNF family, which are homotrimeric type-2 membrane proteins displaying three receptor binding sites. There are various means of modulating the activation of death receptors. The status of the ligand (membrane-bound vs. soluble) is critical in the activation of Fas and of TRAIL receptors. Cleavage of membrane-bound FasL to a soluble form (sFasL) does not affect its ability to bind to Fas but drastically decreases its cytotoxic activity. Conversely, cross-linking epitope-tagged sFasL with anti-tag antibodies to mimic membrane-bound ligand results in a 1000-fold increase in cytotoxicity. This suggests that more than three Fas molecules need to be aggregated to efficiently signal apoptosis. Death receptors can also be regulated by decoy receptors. The cytotoxic ligand TRAIL interacts with five receptors, only two of which (TRAIL-R1 and -R2) have a death domain. TRAIL-R3 is anchored to the membrane by a glycolipid and acts as a dominant negative inhibitor of TRAIL-mediated apoptosis when overexpressed on TRAIL-sensitive cells. Intracellular proteins interacting with the apoptotic pathway are potential modulators of death receptors. FLIP resembles Caspase-8 in structure but lacks protease activity. It interacts with both FADD and Caspase-8 to inhibits the apoptotic signal of death receptors and, at the same time, can activate other signalling pathways such as that leading to NF-kappa B activation.

Cell Model Systems in Characterizing Alpha2-Adrenoceptors as Drug Targets.

The three alpha2-adrenoceptor (alpha2-AR) subtypes belong to the G protein-coupled receptor superfamily and represent potential drug targets. These receptors have many vital physiological functions, but their actions are complex and often oppose each other. Current research is therefore driven towards discovering drugs that selectively interact with a specific subtype. Cell model systems can be used to evaluate a chemical compound's activity in complex biological systems. The aim of this thesis was to optimize and validate cell-based model systems and assays to investigate alpha2-ARs as drug targets. The use of immortalized cell lines as model systems is firmly established but poses several problems, since the protein of interest is expressed in a foreign environment, and thus essential components of receptor regulation or signaling cascades might be missing. Careful cell model validation is thus required; this was exemplified by three different approaches. In cells heterologously expressing alpha2A-ARs, it was noted that the transfection technique affected the test outcome; false negative adenylyl cyclase test results were produced unless a cell population expressing receptors in a homogenous fashion was used. Recombinant alpha2C-ARs in non-neuronal cells were retained inside the cells, and not expressed in the cell membrane, complicating investigation of this receptor subtype. Receptor expression enhancing proteins (REEPs) were found to be neuronalspecific adapter proteins that regulate the processing of the alpha2C-AR, resulting in an increased level of total receptor expression. Current trends call for the use of primary cells endogenously expressing the receptor of interest; therefore, primary human vascular smooth muscle cells (SMC) expressing alpha2-ARs were tested in a functional assay monitoring contractility with a myosin light chain phosphorylation assay. However, these cells were not compatible with this assay due to the loss of differentiation. A rat aortic SMC cell line transfected to express the human alpha2B-AR was adapted for the assay, and it was found that the alpha2-AR agonist, dexmedetomidine, evoked myosin light chain phosphorylation in this model.

Le rôle du CD40 homodimère dans la réponse immunitaire

Le CD40 est une glycoprotéine transmembranaire de type I, appartenant à la famille des TNFRs, exprimée à la surface des cellules immunitaires, hématopoïétiques, vasculaires, épithéliales, et d’autres types de cellules, y compris les cellules tumorales. Le CD40 ne possédant pas de domaine kinase, pour induire un signal il interagit directement ou indirectement avec des protéines adaptatrices telles que les TRAFs et les JAKs. L’interaction du CD40 avec son principal ligand, le CD154, joue un rôle primordial dans la régulation de la réponse immunitaire et le maintien de l’homéostasie. L’activation du CD40 à la surface des cellules B augmente leur capacité de présentation d’antigène, en plus d’induire la prolifération, la commutation isotypique et l’apoptose. Les patients souffrant de mutations au niveau du gène codant pour le CD40 ou de son ligand sont immunosupprimés et sensibles à des infections opportunistes. Des études ont montré que le CD40 comme d’autres membres de la famille des TNFRs est capable de former des homodimères. Plus récemment, on a montré que la formation du CD40 homodimère est le résultat de son engagement sur les cellules B. En plus, cette homodimérisation du CD40 est importante pour la phosphorylation de l’Akt. L’interaction CD40/CD154 peut avoir un rôle direct dans l’immunothérapie par l’induction de l’apoptose de certaines cellules cancéreuses ou un rôle indirect en activant les cellules présentatrices d’antigènes (CPA) afin d'augmenter l’efficacité de l’activation des cellules T cytotoxiques. Nos résultats montrent que l’induction de la mort cellulaire par le CD40 requiert la perméabilisation du lysosome, la libération de la cathepsine B, la présence de ROS et une interaction avec le TRAF6, cette mort cellulaire programmée est plus importante en présence de la forme monomérique du CD40, muté au niveau de la cystéine 238. Par ailleurs, l’homodimérisation du CD40 requerrait sa translocation vers les radeaux lipidiques et nécessiterait la présence des ROS. Cette homodimérisation du CD40 semble être importante pour l’activation des cellules B par le biais de l’induction de l’expression du CD23, CD69 et CD80. De plus, nos résultats montrent pour la première fois une implication du CD40 homodimère dans l’induction du CD23 par le biais du TLR4. Nos résultats soulignent l’importance du CD40 homodimère dans certaines voies de signalisation. Ainsi, ils mettent en évidence le rôle de la Cys-238 dans la coopération entre des récepteurs de la réponse immunitaire innée et adaptative. Toutes ces données permettraient une meilleure compréhension de certaines voies de signalisation impliquées dans plusieurs maladies auto-immunes et faisant objet de plusieurs essais thérapeutiques.

L’expression des cyclo-oxygénases et des oxydes nitriques synthases avec les protéines adaptatrices TRAFs dans les cellules progénitrices endothéliales

L’interaction du CD40L plaquettaire avec le CD40 exprimé par les mono-lymphocytaires, dont les cellules progénitrices endothéliales (EPCs), médie l’hémostase. Deux sous-types d’EPCs induisent la réparation vasculaire : les early outgrowth cells (EOCs) et les endothelial colony forming cells (ECFCs). Les EOCs expriment des protéines adaptatrices s’associant aux récepteurs du facteur de nécrose tumorale (TRAFs) nécessaires à la signalisation du CD40. L’association des TRAFs au CD40 contribuerait à la fonction antiplaquettaire d’EOCs prétraitées au CD40L, via la libération de prostacycline (PGI2) ou d'oxyde nitrique (NO). Toutefois, la contribution des TRAFs des ECFCs dans la libération de PGI2 et de NO via la régulation des cyclo-oxygénases (COX) et des NO synthases (NOS) demeure inexplorée. Cette étude vise à comprendre le rôle des TRAFs, COX et NOS dans les ECFCs. Nous avons différencié des EPCs via la culture de cellules mononucléaires du sang périphérique (PBMCs) dans un milieu à croissance endothéliale (EGM-2) et révélé, par microscopie optique et confocale, le phénotype monocytaire de nos EOCs et de cellules endothéliales (ECs) de nos ECFCs, incluant leurs caractéristiques endothéliales par cytométrie en flux. L’expression constitutive de l’eNOS, l’iNOS, la COX-1 et faiblement la COX-2 dans nos ECFCs et ECs, des enzymes absentes de nos EOCs, a été décelée par Western Blot. Le profil d'expression des TRAFs dans nos EOCs, ECFCs, PBMCs et ECs a démontré la présence variée du CD40 et celle des TRAF1, 2, 3, 5 et 6, selon le type cellulaire. En conclusion, nous avons révélé la présence de TRAFs, COX et NOS, ainsi que leur expression différentielle dans les EOCs et ECFCs. Des études portant sur l’association des TRAFs au CD40 éclaireront sur les mécanismes intracellulaires impliqués dans la régulation de la synthèse de PGI2 et de NO et la fonction antiplaquettaire des EPCs.

SLAP/SLAP2 prevent excessive platelet (hem)ITAM signaling in thrombosis and ischemic stroke in mice

Glycoprotein VI and C-type lectin-like receptor 2 are essential platelet activating receptors in hemostasis and thrombo-inflammatory disease, which signal through a (hem)immunoreceptor tyrosine-based activation motif (ITAM)-dependent pathway. The adapter molecules Src-like adapter proteins (SLAP and SLAP2) are involved in the regulation of immune cell surface expression and signaling, but their function in platelets is unknown. In this study, we show that platelets expressed both SLAP isoforms and that overexpression of either protein in a heterologous cell line almost completely inhibited glycoprotein VI and C-type lectin-like receptor 2 signaling. In mice, single deficiency of SLAP or SLAP2 had only moderate effects on platelet function, whereas double deficiency of both adapters resulted in markedly increased signal transduction, integrin activation, granule release, aggregation, procoagulant activity, and thrombin generation in response to (hem)ITAM-coupled, but not G protein-coupled, receptor activation. In vivo, constitutive SLAP/SLAP2 knockout mice displayed accelerated occlusive arterial thrombus formation and a dramatically worsened outcome after focal cerebral ischemia. This was attributed to the absence of both adapter proteins in platelets, as demonstrated by adoptive transfer of Slap(-/-)/Slap2(-/-) platelets into wild-type mice. Our results establish SLAP and SLAP2 as critical inhibitors of platelet (hem)ITAM signaling in the setting of arterial thrombosis and ischemic stroke.

CLEC-2 activates Syk through dimerization

The C-type lectin receptor CLEC-2 activates platelets through Src and Syk tyrosine kinases, leading to tyrosine phosphorylation of downstream adapter proteins and effector enzymes, including phospholipase-C gamma2. Signaling is initiated through phosphorylation of a single conserved tyrosine located in a YxxL sequence in the CLEC-2 cytosolic tail. The signaling pathway used by CLEC-2 shares many similarities with that used by receptors that have 1 or more copies of an immunoreceptor tyrosine-based activation motif, defined by the sequence Yxx(L/I)x(6-12)Yxx(L/I), in their cytosolic tails or associated receptor chains. Phosphorylation of the conserved immunoreceptor tyrosine-based activation motif tyrosines promotes Syk binding and activation through binding of the Syk tandem SH2 domains. In this report, we present evidence using peptide pull-down studies, surface plasmon resonance, quantitative Western blotting, tryptophan fluorescence measurements, and competition experiments that Syk activation by CLEC-2 is mediated by the cross-linking through the tandem SH2 domains with a stoichiometry of 2:1. In support of this model, cross-linking and electron microscopy demonstrate that CLEC-2 is present as a dimer in resting platelets and converted to larger complexes on activation. This is a unique mode of activation of Syk by a single YxxL-containing receptor.

Induktion von Pro-Autophagie-Signalen durch einen extra- oder intrazellulären Alpha-Toxin-Angriff

Autophagie ist ein konservierter, kataboler Mechanismus in allen eukaryoten Zellen. Unter anderem wird ihm eine wichtige Rolle als zellautonomer Abwehrmechanismus gegen Mikroorganismen zugeschrieben; von manchen Infektionserregern wird er jedoch unterlaufen oder sogar genutzt. Der stärkste Auslöser der Autophagie ist ein Mangel an Nährstoffen, insbesondere Aminosäuren. Über die Deaktivierung der Kinase mTORC1 und die Phosphorylierung des eukaryoten Translationsinitiationsfaktors eIF2α hemmt die Nährstoffknappheit die Proteinbiosynthese und aktiviert gleichzeitig Autophagie. Wie Mikroorganismen, insbesondere Bakterien, Autophagie auslösen oder manipulieren, ist derzeit Gegenstand intensiver Forschung. Modifikationen an Mikroben oder Phagosomen und Adapterproteine, die diese Veränderungen und Komponenten des Autophagieapparates erkennen, scheinen jedenfalls bei der selektiven Erkennung durch die Autophagie-Maschinerie wichtig zu sein. rnIn der vorliegenden Dissertationsarbeit wird die Rolle des membranporenbildenden α-Toxins von Staphylococcus aureus für die Induktion von Autophagie beleuchtet. Zum einen erwies sich die Akkumulation von (EGFP)-LC3(II), einem Marker der Autophagosomen, um intrazelluläre S. aureus als abhängig von α-Toxin. Zweitens, genügt extrazellulär appliziertes α-Toxin um (EGFP)-LC3(II)-positive Endosomen zu induzieren. Während der Angriff aus dem extrazellulären Raum jedoch binnen kurzer Zeit eine fokale Kumulation von phosphoryliertem eIF2α an der Plasmamembran induziert, die an der Internalisierung des Toxins beteiligt ist, findet sich am phagosomalen Kompartiment keine Toxin-abhängige Anhäufung von p-eIF2α oder proximalen Autophagieregulatoren. Dies impliziert, dass Toxin-Angriff auf die Plasmamembran, nicht aber auf das Phagosom, zu einer Reaktion führt, wie sie bei massivem Nährstoffmangel zu beobachten ist. Obwohl keine α-Toxin-abhängige Kumulation von p-eIF2α bei einem Angriff aus dem Phagosom erfolgt, findet sich um α-Toxin-produzierende Bakterien eine massive Kumulation von LC3 und Adapterprotein p62/Sequestosome1. Dies deutet daraufhin, dass der Ort des Angriffs - Plasmamembran oder Phagosom – für den Autophagie-induzierenden Mechanismus wichtig sein könnte. Der unterschiedliche Effekt auf die zellulären Ionenkonzentrationen, den ein Angriff auf die Plasmamembran oder auf ein Phagosom auslösen würde, bietet hierfür eine mögliche Erklärung. Die Aktivierung der Autophagie über Adapterproteine könnte dann als back-up Mechanismus fungieren, der auch dann greift, wenn eine Invasion ohne Schädigung der Plasmamembran erfolgt. Ein cross-talk der beiden Induktionswege ist angesichts der Bedeutung von p62 für die selektive und die Hunger-assoziierte Autophagie gut möglich; sezerniertes Toxin könnte durch die Aktivierung der basalen Autophagie Adapter-basierte Mechanismen verstärken.

Na,K-ATPase transport from endoplasmic reticulum to Golgi requires the Golgi spectrin–ankyrin G119 skeleton in Madin Darby canine kidney cells

Spectrin (βIΣ∗) and ankyrin (AnkG119) associate with Golgi membranes and the dynactin complex, but their role in vesicle trafficking remains uncertain. We find that the actin-binding domain and membrane-association domain 1 (MAD1) of βI spectrin together form a constitutive Golgi targeting signal in transfected MDCK cells. Expression of this signal in transfected cells disrupts the endogenous Golgi spectrin skeleton and blocks transport of α- and β-Na,K-ATPase and vesicular stomatitis virus-G protein from the endoplasmic reticulum (ER) but does not disrupt the formation of Golgi stacks, the distribution of β-COP, or the transport and surface display of E-cadherin. The Golgi spectrin skeleton is thus required for the transport of a subset of membrane proteins from the ER to the Golgi. We postulate that together with polyfunctional adapter proteins such as AnkG119, Golgi spectrin forms a docking complex that acts prior to the cis-Golgi, presumably with vesicular–tubular clusters (VTCs or ERGIC), to sequester specific membrane proteins into vesicles transiting between the ER and Golgi, and subsequently (probably involving other isoforms of spectrin and ankyrin) to mediate cargo transport within the Golgi and to other membrane compartments. We hypothesize that this vesicular spectrin–ankyrin adapter-protein trafficking (or tethering) system (SAATS) mediates the capture and transport of many membrane proteins and acts in conjunction with vesicle-targeting molecules to effect the efficient transport of cargo proteins.

A nonnatural transcriptional coactivator

In eukaryotes, sequence-specific DNA-binding proteins activate gene expression by recruiting the transcriptional apparatus and chromatin remodeling proteins to the promoter through protein-protein contacts. In many instances, the connection between DNA-binding proteins and the transcriptional apparatus is established through the intermediacy of adapter proteins known as coactivators. Here we describe synthetic molecules with low molecular weight that act as transcriptional coactivators. We demonstrate that a completely nonnatural activation domain in one such molecule is capable of stimulating transcription in vitro and in vivo. The present strategy provides a means of gaining external control over gene activation through intervention using small molecules.

A global proteomics approach identifies novel phosphorylated signaling proteins in GPVI-activated platelets: involvement of G6f, a novel platelet Grb2-binding membrane adapter.

Collagen-related peptide (CRP) stimulates powerful activation of platelets through the glycoprotein VI (GPVI)-FcR gamma-chain complex. We have combined proteomics and traditional biochemistry approaches to study the proteome of CRP-activated platelets, focusing in detail on tyrosine phosphorylation. In two separate approaches, phosphotyrosine immunoprecipitations followed by 1-D-PAGE, and 2-DE, were used for protein separation. Proteins were identified by MS. By following these approaches, 96 proteins were found to undergo PTM in response to CRP in human platelets, including 11 novel platelet proteins such as Dok-1, SPIN90, osteoclast stimulating factor 1, and beta-Pix. Interestingly, the type I transmembrane protein G6f was found to be specifically phosphorylated on Tyr-281 in response to platelet activation by CRP, providing a docking site for the adapter Grb2. G6f tyrosine phoshporylation was also found to take place in response to collagen, although not in response to the G protein-coupled receptor agonists, thrombin and ADP. Further, we also demonstrate for the first time that Grb2 and its homolog Gads are tyrosine-phosphorylated in CRP-stimulated platelets. This study provides new insights into the mechanism of platelet activation through the GPVI collagen receptor, helping to build the basis for the development of new drug targets for thrombotic disease.

HARNESSING iNKT CELLS WITH RECOMBINANT CD1d FUSION PROTEINS TO REDIRECT INNATE AND ADAPTIVE IMMUNITY TO THE TUMOR

Les thérapies du cancer, comme la radiothérapie et la chimiothérapie, sont couramment utilisées mais ont de nombreux effets secondaires. Ces thérapies invasives pour le patient nécessitent d'être améliorées et de nombreuses avancées ont été faites afin d'adapter et de personnaliser le traitement du cancer. L'immunothérapie a pour but de renforcer le système immunitaire du patient et de le rediriger de manière spécifique contre la tumeur. Dans notre projet, nous activons les lymphocytes Invariant Natural Killer T (iNKT) afin de mettre en place une immunothérapie innovatrice contre le cancer. Les cellules iNKT sont une unique sous-population de lymphocytes T qui ont la particularité de réunir les propriétés de l'immunité innée ainsi qu'adaptative. En effet, les cellules iNKT expriment à leur surface des molécules présentes aussi sur les cellules tueuses NK, caractéristique de l'immunité innée, ainsi qu'un récepteur de cellules T (TCR) qui représente l'immunité adaptative. Les cellules iNKT reconnaissent avec leur TCR des antigènes présentés par la molécule CD1d. Les antigènes sont des protéines, des polysaccharides ou des lipides reconnus par les cellules du système immunitaire ou les anticorps pour engendrer une réponse immunitaire. Dans le cas des cellules iNKT, l'alpha-galactosylceramide (αGC) est un antigène lipidique fréquemment utilisé dans les études cliniques comme puissant activateur. Après l'activation des cellules iNKT avec l'αGC, celles-ci produisent abondamment et rapidement des cytokines. Ces cytokines sont des molécules agissant comme des signaux activateurs d'autres cellules du système immunitaire telles que les cellules NK et les lymphocytes T. Cependant, les cellules iNKT deviennent anergiques après un seul traitement avec l'αGC c'est à dire qu'elles ne peuvent plus être réactivées, ce qui limite leur utilisation dans l'immunothérapie du cancer. Dans notre groupe, Stirnemann et al ont publié une molécule recombinante innovante, composée de la molécule CD1d soluble et chargée avec le ligand αGC (αGC/sCD1d). Cette protéine est capable d'activer les cellules iNKT tout en évitant l'anergie. Dans le système immunitaire, les anticorps sont indispensables pour combattre une infection bactérienne ou virale. En effet, les anticorps ont la capacité de reconnaître et lier spécifiquement un antigène et permettent l'élimination de la cellule qui exprime cet antigène. Dans le domaine de l'immunothérapie, les anticorps sont utilisés afin de cibler des antigènes présentés seulement par la tumeur. Ce procédé permet de réduire efficacement les effets secondaires lors du traitement du cancer. Nous avons donc fusionné la protéine recombinante αGC/CD1d à un fragment d'anticorps qui reconnaît un antigène spécifique des cellules tumorales. Dans une étude préclinique, nous avons démontré que la protéine αGC/sCD1d avec un fragment d'anticorps dirigé contre la tumeur engendre une meilleure activation des cellules iNKT et entraîne un effet anti-tumeur prolongé. Cet effet anti-tumeur est augmenté comparé à une protéine αGC/CD1d qui ne cible pas la tumeur. Nous avons aussi montré que l'activation des cellules iNKT avec la protéine αGC/sCD1d-anti-tumeur améliore l'effet anti- tumoral d'un vaccin pour le cancer. Lors d'expériences in vitro, la protéine αGC/sCD1d-anti- tumeur permet aussi d'activer les cellules humaines iNKT et ainsi tuer spécifiquement les cellules tumorales humaines. La protéine αGC/sCD1d-anti-tumeur représente une alternative thérapeutique prometteuse dans l'immunothérapie du cancer. - Les cellules Invariant Natural Killer T (iNKT), dont les effets anti-tumoraux ont été démontrés, sont de puissants activateurs des cellules Natural Killer (NK), des cellules dendritiques (DC) et des lymphocytes T. Cependant, une seule injection du ligand de haute affinité alpha-galactosylceramide (αGC) n'induit une forte activation des cellules iNKT que durant une courte période. Celle-ci est alors suivie d'une longue phase d'anergie, limitant ainsi leur utilisation pour la thérapie. Comme alternative prometteuse, nous avons montré que des injections répétées d'αGC chargé sur une protéine recombinante de CD1d soluble (αGC/sCD1d) chez la souris entraînent une activation prolongée des cellules iNKT, associée à une production continue de cytokine. De plus, le maintien de la réactivité des cellules iNKT permet de prolonger l'activité anti-tumorale lorsque la protéine αGC/sCD1d est fusionnée à un fragment d'anticorps (scFv) dirigé contre la tumeur. L'inhibition de la croissance tumorale n'est optimale que lorsque les souris sont traitées avec la protéine αGC/sCD1d-scFv ciblant la tumeur, la protéine αGC/sCD1d-scFv non-appropriée étant moins efficace. Dans le système humain, les protéines recombinantes αGC/sCD1d-anti-HER2 et anti-CEA sont capables d'activer et de faire proliférer des cellules iNKT à partir de PBMCs issues de donneurs sains. De plus, la protéine αGC/sCD1d-scFv a la capacité d'activer directement des clones iNKT humains en l'absence de cellules présentatrices d'antigènes (CPA), contrairement au ligand αGC libre. Mais surtout, la lyse des cellules tumorales par les iNKT humaines n'est obtenue que lorsqu'elles sont incubées avec la protéine αGC/sCD1d-scFv anti- tumeur. En outre, la redirection de la cytotoxicité des cellules iNKT vers la tumeur est supérieure à celle obtenue avec une stimulation par des CPA chargées avec l'αGC. Afin d'augmenter les effets anti-tumoraux, nous avons exploité la capacité des cellules iNKT à activer l'immunité adaptive. Pour ce faire, nous avons combiné l'immunothérapie NKT/CD1d avec un vaccin anti-tumoral composé d'un peptide OVA. Des effets synergiques ont été obtenus lorsque les traitements avec la protéine αGC/sCD1d-anti-HER2 étaient associés avec le CpG ODN comme adjuvant pour la vaccination avec le peptide OVA. Ces effets ont été observés à travers l'activation de nombreux lymphocytes T CD8+ spécifique de la tumeur, ainsi que par la forte expansion des cellules NK. Les réponses, innée et adaptive, élevées après le traitement avec la protéine αGC/sCD1d-anti-HER2 combinée au vaccin OVA/CpG ODN étaient associées à un fort ralentissement de la croissance des tumeurs B16- OVA-HER2. Cet effet anti-tumoral corrèle avec l'enrichissement des lymphocytes T CD8+ spécifiques observé à la tumeur. Afin d'étendre l'application des protéines αGC/sCD1d et d'améliorer leur efficacité, nous avons développé des fusions CD1d alternatives. Premièrement, une protéine αGC/sCD1d dimérique, qui permet d'augmenter l'avidité de la molécule CD1d pour les cellules iNKT. Dans un deuxième temps, nous avons fusionné la protéine αGC/sCD1d avec un scFv dirigé contre le récepteur 3 du facteur de croissance pour l'endothélium vasculaire (VEGFR-3), afin de cibler l'environnement de la tumeur. Dans l'ensemble, ces résultats démontrent que la thérapie médiée par la protéine recombinante αGC/sCD1d-scFv est une approche prometteuse pour rediriger l'immunité innée et adaptive vers le site tumoral. - Invariant Natural Killer T cells (iNKT) are potent activators of Natural Killer (NK), dendritic cells (DC) and T lymphocytes, and their anti-tumor activities have been well demonstrated. However, a single injection of the high affinity CD1d ligand alpha-galactosylceramide (αGC) leads to a strong but short-lived iNKT cell activation followed by a phase of long-term anergy, limiting the therapeutic use of this ligand. As a promising alternative, we have demonstrated that when αGC is loaded on recombinant soluble CD1d molecules (αGC/sCD1d), repeated injections in mice led to the sustained iNKT cell activation associated with continued cytokine secretion. Importantly, the retained reactivity of iNKT cell led to prolonged antitumor activity when the αGC/sCD1d was fused to an anti-tumor scFv fragments. Optimal inhibition of tumor growth was obtained only when mice were treated with the tumor-targeted αGC/CD1d-scFv fusion, whereas the irrelevant αGC/CD1d-scFv fusion was less efficient. When tested in a human system, the recombinant αGC/sCD1d-anti-HER2 and -anti-CEA fusion proteins were able to expand iNKT cells from PBMCs of healthy donors. Furthermore, the αGC/sCD1d-scFv fusion had the capacity to directly activate human iNKT cells clones without the presence of antigen-presenting cells (APCs), in contrast to the free αGC ligand. Most importantly, tumor cell killing by human iNKT cells was obtained only when co- incubated with the tumor targeted sCD1d-antitumor scFv, and their direct tumor cytotoxicity was superior to the bystander killing obtained with αGC-loaded APCs stimulation. To further enhance the anti-tumor effects, we exploited the ability of iNKT cells to transactivate the adaptive immunity, by combining the NKT/CD1d immunotherapy with a peptide cancer vaccine. Interestingly, synergistic effects were obtained when the αGC/sCD1d- anti-HER2 fusion treatment was combined with CpG ODN as adjuvant for the OVA peptide vaccine, as seen by higher numbers of activated antigen-specific CD8 T cells and NK cells, as compared to each regimen alone. The increased innate and adaptive immune responses upon combined tumor targeted sCD1d-scFv treatment and OVA/CpG vaccine were associated with a strong delay in B16-OVA-HER2 melanoma tumor growth, which correlated with an enrichment of antigen-specific CD8 cells at the tumor site. In order to extend the application of the CD1d fusion, we designed alternative CD1d fusion proteins. First, a dimeric αGC/sCD1d-Fc fusion, which permits to augment the avidity of the CD1d for iNKT cells and second, an αGC/sCD1d fused to an anti vascular endothelial growth factor receptor-3 (VEGFR-3) scFv, in order to target tumor stroma environment. Altogether, these results demonstrate that the iNKT-mediated immunotherapy via recombinant αGC/sCD1d-scFv fusion is a promising approach to redirect the innate and adaptive antitumor immune response to the tumor site.