La modulation transcriptionnelle du neuropeptide enképhaline par les récepteurs nucléaires Nur77 et RXRγ

Certains neuropeptides (enképhaline et neurotensine) sont des modulateurs du système dopaminergique. Chez les rongeurs, le traitement avec l’antipsychotique typique halopéridol (antagoniste des récepteurs D2), augmente fortement leurs niveaux d’ARNm dans le striatum, une structure centrale du système dopaminergique qui contrôle l’activité locomotrice. Comme l’halopéridol est associé avec de nombreux effets secondaires moteurs, on peut penser que la modulation des neuropeptides est possiblement un mécanisme d’adaptation visant à rétablir l’homéostasie du système dopaminergique après le blocage des récepteurs D2. Cependant, le mécanisme moléculaire de cette régulation transcriptionnelle n’est pas bien compris. Nur77 est un facteur de transcription de la famille des récepteurs nucléaires orphelins qui agit en tant que gène d’induction précoce. Le niveau de son ARNm est aussi fortement augmenté dans le striatum suivant un traitement avec halopéridol. Plusieurs évidences nous suggèrent que Nur77 est impliqué dans la modulation transcriptionnelle des neuropeptides. Nur77 peut former des hétérodimères fonctionnels avec le récepteur rétinoïde X (RXR). En accord avec une activité transcriptionnelle d’un complexe Nur77/RXR, l’agoniste RXR (DHA) réduit tandis que l’antagoniste RXR (HX531) augmente les troubles moteurs induits par un traitement chronique à l’halopéridol chez les souris sauvages tandis que ces ligands pour RXR n’ont aucun effet chez les souris Nur77 nulles. Nos travaux ont révélé que l’antagoniste RXR (HX531) réduit l’augmentation des niveaux d’enképhaline suivant un traitement chronique avec l’halopéridol. Nous avons ensuite démontré la liaison in vitro de Nur77 sur un élément de réponse présent dans le promoteur proximal de la proenképhaline, le peptide précurseur de l’enképhaline. Ces résultats supportent l’hypothèse que Nur77, en combinaison avec RXR, pourrait participer à la régulation transcriptionnelle des neuropeptides dans le striatum et donc contribuer à la neuroadaptation du système dopaminergique suivant un traitement aux antipsychotiques typiques.

Mécanismes cellulaires de l'induction du facteur de transcription Nur77 après un traitement aux antipsychotiques

Les antipsychotiques sont utilisés en clinique depuis plus de 50 ans pour pallier aux symptômes de la schizophrénie. Malgré une recherche intensive, les mécanismes cellulaires et moléculaires responsables de l’effet clinique de cette médication demeurent encore nébuleux. Ces drogues sont reconnues comme des antagonistes des récepteurs D2 de la dopamine et peuvent moduler la transcription génique dans le striatum. Au cours des recherches qui ont mené à l'écriture de cette thèse, nous avons exploré l’expression de Nur77, un facteur de transcription de la famille des récepteurs nucléaires, afin de caractériser le rôle de la dopamine, la sérotonine, l’adénosine et le glutamate dans la régulation génique contrôlée par les antagonistes D2. En premier lieu, nous avons examiné l’impact de la co-administration d’agents sérotonergiques et adrénergiques sur l’expression de l’ARNm de Nur77 induite par l’halopéridol, un antipsychotique de première génération. Nous avons observé que le 8-OH-DPAT et le MDL11939 préviennent partiellement l’induction de Nur77 dans le striatum. Au contraire, l’idazoxan potentialise l’effet de l’halopéridol sur l’expression de Nur77 alors que le prazosin reste sans effet. Ces résultats démontrent que l’expression striatale de Nur77 induite par l’halopéridol peut être modulée à la baisse avec un agoniste 5-HT1A ou un antagoniste 5-HT2A. Par la suite, nous avons évalué dans divers paradigmes expérimentaux l’effet de l’éticlopride, un antagoniste spécifique D2, afin d’explorer davantage le mécanisme de l’effet transcriptionnel des antagonistes D2. Étonnamment, la suppression de l’isoforme D2L chez la souris D2L KO ne réduit pas la réponse de l’éticlopride dans le striatum. Par contre, une lésion corticale avec l’acide iboténique bloque l’effet de l’éticlopride sur la transcription de Nur77, suggérant un rôle du glutamate. La combinaison d’un antagoniste des récepteurs métabotropes du glutamate de types 5 (mGluR5) et d’un antagoniste des récepteurs de l’adénosine A2A abolit complètement l’augmentation de la transcription de Nur77 induit par l’éticlopride dans le striatum. La modulation directe de l’expression striatale de Nur77 par les récepteurs mGluR5 et A2A a été confirmée dans un modèle de cultures organotypiques de tranches cérébrales. Ces résultats démontrent clairement que la modulation de l’expression génique dans le striatum, à la suite d’un traitement avec un antagoniste D2 pourrait être indépendante d’une interaction directe avec les récepteurs D2 post-synaptiques, et reposerait plutôt sur son interaction avec les récepteurs D2 hétérosynaptiques des afférences corticostriées et l’activation subséquente des récepteurs post-synaptiques du glutamate et de l’adénosine. En résumé, nos résultats suggèrent que l’interaction des antipsychotiques atypiques avec les récepteurs 5-HT2A et 5-HT1A pourrait expliquer la différence dans le patron d’expression génique induit par ces drogues en comparaison avec les antipsychotiques typiques. De plus, nos résultats révèlent un nouveau mécanisme d’action des antagonistes D2 et supportent un rôle primordial du glutamate et de l’adénosine dans les effets des antipsychotiques de première génération.

Nur77 au sein des désordres dopaminergiques inhérents à la schizophrénie, la maladie de Parkinson ou la dépendance aux drogues d'abus

Cette thèse vise à mieux comprendre le rôle du facteur de transcription Nur77 au sein des fonctions physiologiques et pathologiques des voies de neurotransmission dopaminergiques des gaglions de la base. Nous basant sur une implication motrice de Nur77 au sein des dyskinésies induites à la L-DOPA (LIDs), nous avons voulu tester in vivo son implication éventuelle dans les phénomènes moteurs et de sensibilisation associés à l’amphétamine ainsi qu’une implication possible du récepteur nucléaire aux rétinoïdes RXR dont nous avons déjà démontré une implication dans les effets moteurs des antipsychotiques. Un deuxième volet de la recherche à consisté en l’étude de l’implication des extracellular signal-regulated kinase (ERK) et de la protéine kinase C (PKC) dans l’induction de l’ARNm des membres de la famille des Nurs suite à l’activation des cascades de signalisation des récepteurs dopamiergiques D1 et D2 in vivo pour une meilleure compréhension des mécanismes physiopatholoiques liés aux désordres dopaminergiques. Pour ce faire, nous avons, premièrement, soumis des souris sauvages et Nur77-/- à un paradigme de sensibilisation à l’amphétamine ainsi qu’a différents agonistes antagonistes RAR/RXR afin de tester l’implication de Nur77 et d’un éventuel complexe Nur77/RXR dans les effets de l’amphétamine. Deuxièmement, soumis des souris sauvages à une combinaison d’agonistes D1/D2 ou une injection d’antagoniste D2 avec ou sans inhibiteur (ERK1/2 ou PKC) afin de tester l’implication de ces kinases sur l’induction de l’ARNm des membres de la famille des Nurs par hybridation in situ. Nous avons ainsi pu démontrer 1- un rôle moteur de Nur77 dans les effets liés à l’amphétamine notamment avec une absence de stéréotypies et un allongement de la durée de la phase de locomotion chez les souris Nur77-/-; ainsi qu’un rôle éventuel du complexe potentiel Nur77/RXR dans les D1 à mieux définir. 2- un rôle des kinases ERKs et PKCs dans les cascades de signalisation des récepteurs dopaminergiques D1 et D2 menant à l’induction des ARNms de Nur77, Nor-1 et Nurr-1. En perspective, ces résultats nous ouvrent la voie vers une implication éventuelle de Nur77 dans les mécanismes d’apprentissage que sont le Long Terme Potentiation (LTP) et la Long Terme Depotentialisation (LTD) liés aux LIDs et à l’amphétamine.

Akt phosphorylates and regulates the orphan nuclear receptor Nur77

The immediate early gene NUR77 (also called NGFI-B) is required for T cell antigen receptor-mediated cell death and is induced to very high levels in immature thymocytes and T cell hybridomas undergoing apoptosis. The Akt (PKB) kinase is a key player in transduction of anti-apoptotic and proliferative signals in T cells. Because Nur77 has a putative Akt phosphorylation site at Ser-350, and phosphorylation of this residue is critical for the transactivation activity of Nur77, we investigated whether Akt regulates Nur77. Coimmunoprecipitation experiments showed the detection of Nur77 in Akt immune complexes, suggesting that Nur77 and Akt physically interact. We further show that Akt specifically phosphorylates Ser-350 of the Nur77 protein within its DNA-binding domain in vitro and in vivo in 293 and NIH 3T3 cells. Because phosphorylation of Ser-350 of Nur77 is critical for its function as a transcription factor, we examined the effect of Akt on this function. By using luciferase assay experiments, we showed that phosphorylation of Nur77 by Akt decreased the transcriptional activity of Nur77 by 50–85%. Thus, we show that Akt interacts with Nur77 and inactivates Nur77 by phosphorylation at Ser-350 in a phosphatidylinositol 3-kinase-dependent manner, connecting the phosphatidylinositol 3-kinase-dependent Akt pathway and a nuclear receptor pathway.

Apoptosis of nur77/N10-transgenic thymocytes involves the Fas/Fas ligand pathway.

The orphan nuclear receptor Nur77/N10 has recently been demonstrated to be involved in apoptosis of T cell hybridomas. We report here that chronic expression of Nur77/N10 in thymocytes of transgenic mice results in a dramatic reduction of CD4+CD8+ double-positive as well as CD4+CD8- and CD4-CD8+ single-positive cell populations due to an early onset of apoptosis. CD4-CD8- double-negative and CD25+ precursor cells, however, are unaffected. Moreover, nur77/N10-transgenic thymocytes show increased expression of Fas ligand (FasL), while the levels of the Fas receptor (Fas) are not increased. The mouse spontaneous mutant gld (generalized lymphoproliferative disease) carries a point mutation in the extracellular domain of the FasL gene that abolishes the ability of FasL to bind to Fas. Thymuses from nur77/N10-transgenic mice on a gld/gld background have increased cellularity and an almost normal profile of thymocyte subpopulations. Our results demonstrate that one pathway of apoptosis triggered by Nur77/N10 in double-positive thymocytes occurs through the upregulation of FasL expression resulting in increased signaling through Fas.

Caractérisation de l’activité Nur77 et de ses complexes en essais BRET par complémentation

Dans le système nerveux central, la dopamine joue un rôle crucial dans de nombreuses fonctions physiologiques telles que : l’apprentissage, le mouvement volontaire, la motivation, la cognition et la production hormonale. Il a été aussi démontré que le système de signalisation dopaminergique est altéré dans plusieurs maladies neurologiques et psychiatriques comme la maladie de Parkinson et la schizophrénie. Des études, effectuées dans le laboratoire du Dr.Daniel Lévesque (laboratoire d’accueil), ont montré que les récepteurs nucléaires Nur77 (NR4A1, NGFI-B) et RXRγ (retinoid X receptors γ) sont impliqués dans la régulation des effets de la dopamine dans le système nerveux central. De plus, ces données suggèrent que le complexe Nur77 et RXR joueraient un rôle crucial dans l’effet des médicaments antipsychotiques et antiparkinsoniens. Toutefois, très peu de médicaments ciblant Nur77 ont été identifiés à ce jour et les médicaments agissant sur RXRγ restent mal caractérisés. En outre, les analyses actuellement disponibles ne peuvent pas résumer la complexité des activités des NRs et génèrent des mesures indirectes des activités des drogues. Afin de mieux comprendre comment est régulée l’interaction Nur77/RXRγ dans ces processus, mon projet a été de mettre au point un essai BRET (Bioluminescence Resonance Energy Transfer) et PCA-BRET (Protein Complementation Assay-BRET) basé sur le recrutement d'un motif mimant un co-activateur fusionné avec la YFP. Nos différents essais ont été validés par courbes dose-réponse en utilisant différents composés RXR . Les EC50 (concentration efficace médiane, qui permet de mesurer l'efficacité d'un composé) obtenues étaient très semblables aux valeurs précédemment rapportées dans la littérature. Nous avons aussi pu identifier un composé le SR11237 (BMS649) qui semble posséder une sélectivité pour le complexe Nur77/RXRγ par rapport aux complexes Nurr1/RXRγ et RXRγ /RXRγ. Nos résultats indiquent que ces essais de BRET peuvent être utilisés pour évaluer la sélectivité de nouveaux composés pour les complexes Nur77/RXRγ, Nurr1/RXRγ et RXRγ /RXRγ. Un autre aspect de mon projet de doctorat a été de mettre en évidence par BRET l’importance de la SUMOylation dans la régulation de l'activité de Nur77 dans sa forme monomèrique, homodimèrique et hétérodimèrique. Nous avons ainsi identifié que Nur77 recrute principalement SUMO2 sur sa lysine 577. Il est intéressant de noté que le recrutement de la SUMO2 à Nur77 est potentialisé en présence de la SUMO E3 Ligase PIASγ. Aussi, la perte de la SUMOylation sur la lysine 577 entraîne l'incapacité de Nur77 de recruter divers motifs de co-activation mais pas pour ses formes homo- et hétérodimèrique. Cependant, la présence de PIASγ ne potentialise pas le recrutement du co-activateur, suggérant que cette SUMO E3 Ligase est seulement impliqué dans le processus de recrutement de la SUMO mais pas dans celui du co-activateur. Nous avons ainsi déterminé une nouvelle modification post-traductionnelle sur Nur77 régulant spécifiquement son activité monomérique Ces projets pourraient donc apporter de nouvelles données cruciales pour l’amélioration du traitement de la maladie de Parkinson ou de la schizophrénie, ainsi que d'obtenir une meilleure compréhension sur les mécanismes permettant la régulation de la fonction de Nur77

Nur77 regulates lipolysis in skeletal muscle cells - Evidence for cross-talk between the beta-adrenergic and an orphan nuclear hormone receptor pathway

Skeletal muscle is a major mass peripheral tissue that accounts for similar to 40% of total body weight and 50% of energy expenditure and is a primary site of glucose disposal and fatty acid oxidation. Consequently, muscle has a significant role in insulin sensitivity, obesity, and the blood-lipid profile. Excessive caloric intake is sensed by the brain and induces beta-adrenergic receptor (beta-AR)- mediated adaptive thermogenesis. beta-AR null mice develop severe obesity on a high fat diet. However, the target gene(s), target tissues(s), and molecular mechanism involved remain obscure. We observed that 30 - 60 min of beta-AR agonist ( isoprenaline) treatment of C2C12 skeletal muscle cells strikingly activated (> 100-fold) the expression of the mRNA encoding the nuclear hormone receptor, Nur77. In contrast, the expression of other nuclear receptors that regulate lipid and carbohydrate metabolism was not induced. Stable transfection of Nur77-specific small interfering RNAs (siNur77) into skeletal muscle cells repressed endogenous Nur77 mRNA expression. Moreover, we observed attenuation of gene and protein expression associated with the regulation of energy expenditure and lipid homeostasis, for example AMP-activated protein kinase gamma 3, UCP3, CD36,adiponectin receptor 2, GLUT4, and caveolin-3. Attenuation of Nur77 expression resulted in decreased lipolysis. Finally, in concordance with the cell culture model, injection and electrotransfer of siNur77 into mouse tibialis cranialis muscle resulted in the repression of UCP3 mRNA expression. This study demonstrates regulatory cross-talk between the nuclear hormone receptor and beta-AR signaling pathways. Moreover, it suggests Nur77 modulates the expression of genes that are key regulators of skeletal muscle lipid and energy homeostasis. In conclusion, we speculate that Nur77 agonists would stimulate lipolysis and increase energy expenditure in skeletal muscle and suggest selective activators of Nur77 may have therapeutic utility in the treatment of obesity.

Caractérisation de l’activité Nur77 et de ses complexes en essais BRET par complémentation

Dans le système nerveux central, la dopamine joue un rôle crucial dans de nombreuses fonctions physiologiques telles que : l’apprentissage, le mouvement volontaire, la motivation, la cognition et la production hormonale. Il a été aussi démontré que le système de signalisation dopaminergique est altéré dans plusieurs maladies neurologiques et psychiatriques comme la maladie de Parkinson et la schizophrénie. Des études, effectuées dans le laboratoire du Dr.Daniel Lévesque (laboratoire d’accueil), ont montré que les récepteurs nucléaires Nur77 (NR4A1, NGFI-B) et RXRγ (retinoid X receptors γ) sont impliqués dans la régulation des effets de la dopamine dans le système nerveux central. De plus, ces données suggèrent que le complexe Nur77 et RXR joueraient un rôle crucial dans l’effet des médicaments antipsychotiques et antiparkinsoniens. Toutefois, très peu de médicaments ciblant Nur77 ont été identifiés à ce jour et les médicaments agissant sur RXRγ restent mal caractérisés. En outre, les analyses actuellement disponibles ne peuvent pas résumer la complexité des activités des NRs et génèrent des mesures indirectes des activités des drogues. Afin de mieux comprendre comment est régulée l’interaction Nur77/RXRγ dans ces processus, mon projet a été de mettre au point un essai BRET (Bioluminescence Resonance Energy Transfer) et PCA-BRET (Protein Complementation Assay-BRET) basé sur le recrutement d'un motif mimant un co-activateur fusionné avec la YFP. Nos différents essais ont été validés par courbes dose-réponse en utilisant différents composés RXR . Les EC50 (concentration efficace médiane, qui permet de mesurer l'efficacité d'un composé) obtenues étaient très semblables aux valeurs précédemment rapportées dans la littérature. Nous avons aussi pu identifier un composé le SR11237 (BMS649) qui semble posséder une sélectivité pour le complexe Nur77/RXRγ par rapport aux complexes Nurr1/RXRγ et RXRγ /RXRγ. Nos résultats indiquent que ces essais de BRET peuvent être utilisés pour évaluer la sélectivité de nouveaux composés pour les complexes Nur77/RXRγ, Nurr1/RXRγ et RXRγ /RXRγ. Un autre aspect de mon projet de doctorat a été de mettre en évidence par BRET l’importance de la SUMOylation dans la régulation de l'activité de Nur77 dans sa forme monomèrique, homodimèrique et hétérodimèrique. Nous avons ainsi identifié que Nur77 recrute principalement SUMO2 sur sa lysine 577. Il est intéressant de noté que le recrutement de la SUMO2 à Nur77 est potentialisé en présence de la SUMO E3 Ligase PIASγ. Aussi, la perte de la SUMOylation sur la lysine 577 entraîne l'incapacité de Nur77 de recruter divers motifs de co-activation mais pas pour ses formes homo- et hétérodimèrique. Cependant, la présence de PIASγ ne potentialise pas le recrutement du co-activateur, suggérant que cette SUMO E3 Ligase est seulement impliqué dans le processus de recrutement de la SUMO mais pas dans celui du co-activateur. Nous avons ainsi déterminé une nouvelle modification post-traductionnelle sur Nur77 régulant spécifiquement son activité monomérique Ces projets pourraient donc apporter de nouvelles données cruciales pour l’amélioration du traitement de la maladie de Parkinson ou de la schizophrénie, ainsi que d'obtenir une meilleure compréhension sur les mécanismes permettant la régulation de la fonction de Nur77

Analysis of 20alpha-hydroxysteroid dehydrogenase expression in the corpus luteum of the buffalo cow: effect of prostaglandin F2-alpha treatment on circulating 20alpha-hydroxyprogesterone levels

Background: During female reproductive cycles, a rapid fall in circulating progesterone (P4) levels is one of the earliest events that occur during induced luteolysis in mammals. In rodents, it is well recognized that during luteolysis, P4 is catabolized to its inactive metabolite, 20alpha-hydroxyprogesterone (20alpha-OHP) by the action of 20alpha-hydroxysteroid dehydrogenase (20alpha-HSD) enzyme and involves transcription factor, Nur77. Studies have been carried out to examine expression of 20alpha-HSD and its activity in the corpus luteum (CL) of buffalo cow. Methods: The expression of 20alpha-HSD across different bovine tissues along with CL was examined by qPCR analysis. Circulating P4 levels were monitored before and during PGF2alpha treatment. Expression of 20alpha-HSD and Nur77 mRNA was determined in CL at different time points post PGF2alpha treatment in buffalo cows. The chromatographic separation of P4 and its metabolite, 20alpha-OHP, in rat and buffalo cow serum samples were performed on reverse phase HPLC system. To further support the findings, 20alpha-HSD enzyme activity was quantitated in cytosolic fraction of CL of both rat and buffalo cow. Results: Circulating P4 concentration declined rapidly in response to PGF2alpha treatment. HPLC analysis of serum samples did not reveal changes in circulating 20alpha-OHP levels in buffalo cows but serum from pseudo pregnant rats receiving PGF2alpha treatment showed an increased 20alpha-OHP level at 24 h post treatment with accompanying decrease in P4 concentration. qPCR expression of 20alpha-HSD in CL from control and PGF2alpha-treated buffalo cows showed higher expression at 3 and 18 h post treatment, but its specific activity was not altered at different time points post PGF2alpha treatment. The Nur77 expression increased several fold 3 h post PGF2alpha treatment similar to the increased expression observed in the PGF2alpha-treated pseudo pregnant rats which perhaps suggest initiation of activation of apoptotic pathways in response to PGF2alpha treatment. Conclusions: The results taken together suggest that synthesis of P4 appears to be primarily affected by PGF2alpha treatment in buffalo cows in contrast to increased metabolism of P4 in rodents.

Caractérisation pharmacologique et moléculaire des dyskinésies tardives chez un modèle de primate non humain

Les dyskinésies tardives (DT) sont des troubles moteurs associés à l’utilisation chronique des antagonistes des récepteurs dopaminergiques D2 tels que les antipsychotiques et le métoclopramide. Ces dyskinésies correspondent à une incoordination motrice portant préférentiellement sur la musculature oro-faciale. La gestion des DT s'est imposée comme défi de santé publique surtout en l’absence d’une alternative thérapeutique efficace et abordable. L’hypothèse classiquement avancée pour expliquer la physiopathologie des DT inhérente au traitement par les antipsychotiques s’articule autour de l’hypersensibilité des récepteurs dopaminergiques D2, cibles principales de ces molécules. Néanmoins, plusieurs données remettent la véracité de cette hypothèse en question. Hypothèse: nous proposons que le blocage chronique des récepteurs dopaminergiques soit effectivement responsable d’un phénomène d’hypersensibilisation mais contrairement à l’hypothèse classique, cette hypersensibilisation porterait sur des paramètres de la transmission dopaminergique autres que les récepteurs D2. De même nous postulons que cette hypersensibilisation se traduirait par des altérations des cascades signalétiques au niveau des cellules du striatum. Ces altérations aboutissent à des changements portant sur le récepteur nucléaire (Nur77), qui est hautement associé au système dopaminergique; l’induction de ces récepteurs déclencherait des cascades associées à la compensation ou à la genèse des DT. Matériels et méthodes: 23 femelles Cebus apella, réparties en 3 groupes: groupe halopéridol, groupe clozapine, et groupe contrôle, ont été exposées aux traitements respectifs pendant 6-36 mois. Après l’analyse comportementale, les animaux ont été décapités et leurs cerveaux isolés pour fin d’analyse. Hybridation in situ: nous avons fait appel à cette technique pour mesurer l’expression de l’ARNm de Nur77 et du neuropeptide enképhaline. Hybridation in situ double: nous avons exploités cette technique pour identifier les populations neuronales exprimant les récepteurs dopaminergiques D3 et localiser leur éventuelle induction. Autoradiographies des récepteurs dopaminergiques D1, D2 et D3 et autoradiographies des récepteurs i glutamatergiques mGluR5. Ces autoradiographies avaient pour objectif d’évaluer l’expression de ces différents récepteurs. Mutagenèse dirigée et transfection cellulaire: nous faisons appel à ces techniques pour reproduire le polymorphisme identifié au niveau de la région 3’UTR de l’ARNm Nur77 et évaluer l’impact que pourrait avoir ce polymorphisme sur la stabilité de l’ARNm Nur77 sinon sur l’expression de la protèine Nur77. Western Blot des kinases ERK 1 et 2: cette technique nous a servi comme moyen pour quantifier l’expression globale de ces kinases. Analyses statistiques: l’expression de l’ARNm Nur77 a été évaluée en utilisant l’analyse de la variance à un seul facteur (One way ANOVA). Nous avons procédé de la même façon pour mesurer l’expression des récepteurs D2, D3 et mGluR5. Résultats: le groupe des animaux traités par l’halopéridol montre une plus forte expression des récepteurs D3 par rapport aux sujets des autres groupes. Cette expression se produit au niveau des neurones de la voie directe. De plus, cette augmentation corrèle positivement avec la sévérité des DT. L’expression des récepteurs D2 et mGluR5 reste relativement inchangée entre les différents groupes, alors qu’un gradient d’expression a été observé pour le récepteur D1. Par ailleurs, Nur77 est induit par l’halopéridol, alors que son expression semble baisser chez les animaux traités par la clozapine. L’induction de l’expression de Nur77 par l’halopéridol est plus accrue chez les animaux non dyskinétiques. Les animaux traités par la clozapine démontrent une expression amoindrie de l’ARNm de Nur77 qui tend à être plus faible que l’expression de base. D’autre part, la présence du polymorphisme au niveau de la région 3’UTR semble affecter l’expression cellulaire de Nur77. Conclusion: ces résultats confortent notre hypothèse concernant l’existence d’un phénomène d’hypersensibilisation prenant place suite un traitement chronique par les antipsychotiques. Ce phénomène s’est traduit par une augmentation de l’expression des récepteurs D3 sans porter sur les récepteurs D2 tel que prôné classiquement. Cette hypersensibilisation des récepteurs D3 implique également l’existence d’un débalancement des voies striatales pouvant ainsi sous tendre l’apparition des DT. Ces résultats dévoilent ainsi un nouveau mécanisme qui pourrait contribuer à l’apparition des DT et pourraient permettre une meilleure gestion, nous l’espérons, des DT à l’échelle clinique.

Endosomal endothelin-converting enzyme-1: a regulator of beta-arrestin-dependent ERK signaling

Neuropeptide signaling at the cell surface is regulated by metalloendopeptidases, which degrade peptides in the extracellular fluid, and beta-arrestins, which interact with G protein-coupled receptors (GPCRs) to mediate desensitization. beta-Arrestins also recruit GPCRs and mitogen-activated protein kinases to endosomes to allow internalized receptors to continue signaling, but the mechanisms regulating endosomal signaling are unknown. We report that endothelin-converting enzyme-1 (ECE-1) degrades substance P (SP) in early endosomes of epithelial cells and neurons to destabilize the endosomal mitogen-activated protein kinase signalosome and terminate signaling. ECE-1 inhibition caused endosomal retention of the SP neurokinin 1 receptor, beta-arrestins, and Src, resulting in markedly sustained ERK2 activation in the cytosol and nucleus, whereas ECE-1 overexpression attenuated ERK2 activation. ECE-1 inhibition also enhanced SP-induced expression and phosphorylation of the nuclear death receptor Nur77, resulting in cell death. Thus, endosomal ECE-1 attenuates ERK2-mediated SP signaling in the nucleus to prevent cell death. We propose that agonist availability in endosomes, here regulated by ECE-1, controls beta-arrestin-dependent signaling of endocytosed GPCRs.

Orphan nuclear receptor NGFI-B forms dimers with nonclassical interface

The orphan receptor nerve growth factor-induced B (NGFI-B) is a member of the nuclear receptor's subfamily 4A (Nr4a). NGFI-B was shown to be capable of binding both as a monomer to an extended half-site containing a single AAAGGTCA motif and also as a homodimer to a widely separated everted repeat, as opposed to a large number of nuclear receptors that recognize and bind specific DNA sequences predominantly as homo- and/or heterodimers. To unveil the structural organization of NGFI-B in solution, we determined the quaternary structure of the NGFI-B LBD by a combination of ab initio procedures from small-angle X-ray scattering (SAXS) data and hydrogen-deuterium exchange followed by mass spectrometry. Here we report that the protein forms dimers in solution with a radius of gyration of 2.9 nm and maximum dimension of 9.0 nm. We also show that the NGFI-B LBD dimer is V-shaped, with the opening angle significantly larger than that of classical dimer's exemplified by estrogen receptor (ER) or retinoid X receptor (RXR). Surprisingly, NGFI-B dimers formation does not occur via the classical nuclear receptor dimerization interface exemplified by ER and RXR, but instead, involves an extended surface area composed of the loop between helices 3 and 4 and C-terminal fraction of the helix 3. Remarkably, the NGFI-B dimer interface is similar to the dimerization interface earlier revealed for glucocorticoid nuclear receptor (GR), which might be relevant to the recognition of cognate DNA response elements by NGFI-B and to antagonism of NGFI-B-dependent transcription exercised by GR in cells. Published by Cold Spring Harbor Laboratory Press. Copyright © 2007 The Protein Society.

Untersuchungen der Aktivierungs- und Effektorwege von T-Helferzellen in der Pathogenese vaskulärer inflammatorischer Prozesse

T-Zellen sind an der Induktion und Erhaltung chronischer Entzündungen maßgeblich beteiligt. Im Bereich kardiovaskulärer Erkrankungen konnte eine Beteiligung von T-Zellen an der Entstehung von Ateriosklerose, Bluthochdruck und arterieller Thrombose aufgezeigt werden. Allerdings sind sowohl die Mechanismen ihrer Aktivierung, als auch die für die Entstehung und Persistenz vaskulärer Entzündung relevanten Effektorfunktionen weitgehend unbekannt. rnIn der vorliegenden Arbeit konnte erstmals in zwei Mausmodellen gezeigt werden, dass sowohl die dem Bluthochdruck zugrundeliegende Entzündung der Arterienwände als auch die durch venöse Thrombose ausgelöste Entzündung der Venenwand zu einer selektiven Einwanderung von CD4+ und CD8+ T-Zellen mit einem Effektor-Gedächtniszell-Phänotyp führt. Mit Hilfe von Nur77-GFP-transgenen Mäusen konnte gezeigt werden, dass die in die entzündeten Gefäßwände eingewanderten T-Zellen lokal T-Zell-Rezeptor-unabhängig aktiviert werden.rnBluthochdruck und venöse Thrombose sind durch eine verstärkte Expression eines ähnlichen Musters an Zytokinen und Chemokinen in den Gefäßwänden begleitet, das in rekombinanter Form in einem Teil der Effektor-T-Gedächtniszellen die Bildung von IFN-γ auslöst. Die in dieser Arbeit vorgestellten Ergebnisse weisen erstmals eine Beteiligung von T-Zellen an der Entzündung der Venenwand im Rahmen einer venösen Thrombose nach. Des Weiteren konnten erstmals Hinweise darauf gefunden werden, dass T-Zellen Gefäßentzündungen durch eine Zytokin-induzierte IFN-γ-Bildung erhalten und verstärken.rn

Differential regulation of human 3β-hydroxysteroid dehydrogenase type 2 for steroid hormone biosynthesis by starvation and cyclic AMP stimulation: studies in the human adrenal NCI-H295R cell model

Human steroid biosynthesis depends on a specifically regulated cascade of enzymes including 3β-hydroxysteroid dehydrogenases (HSD3Bs). Type 2 HSD3B catalyzes the conversion of pregnenolone, 17α-hydroxypregnenolone and dehydroepiandrosterone to progesterone, 17α-hydroxyprogesterone and androstenedione in the human adrenal cortex and the gonads but the exact regulation of this enzyme is unknown. Therefore, specific downregulation of HSD3B2 at adrenarche around age 6-8 years and characteristic upregulation of HSD3B2 in the ovaries of women suffering from the polycystic ovary syndrome remain unexplained prompting us to study the regulation of HSD3B2 in adrenal NCI-H295R cells. Our studies confirm that the HSD3B2 promoter is regulated by transcription factors GATA, Nur77 and SF1/LRH1 in concert and that the NBRE/Nur77 site is crucial for hormonal stimulation with cAMP. In fact, these three transcription factors together were able to transactivate the HSD3B2 promoter in placental JEG3 cells which normally do not express HSD3B2. By contrast, epigenetic mechanisms such as methylation and acetylation seem not involved in controlling HSD3B2 expression. Cyclic AMP was found to exert differential effects on HSD3B2 when comparing short (acute) versus long-term (chronic) stimulation. Short cAMP stimulation inhibited HSD3B2 activity directly possibly due to regulation at co-factor or substrate level or posttranslational modification of the protein. Long cAMP stimulation attenuated HSD3B2 inhibition and increased HSD3B2 expression through transcriptional regulation. Although PKA and MAPK pathways are obvious candidates for possibly transmitting the cAMP signal to HSD3B2, our studies using PKA and MEK1/2 inhibitors revealed no such downstream signaling of cAMP. However, both signaling pathways were clearly regulating HSD3B2 expression.

Retinoic acid receptor beta and angiopoietin-like protein 1 are involved in the regulation of human androgen biosynthesis

Androgens are essential for sexual development and reproduction. However, androgen regulation in health and disease is poorly understood. We showed that human adrenocortical H295R cells grown under starvation conditions acquire a hyperandrogenic steroid profile with changes in steroid metabolizing enzymes HSD3B2 and CYP17A1 essential for androgen production. Here we studied the regulatory mechanisms underlying androgen production in starved H295R cells. Microarray expression profiling of normal versus starved H295R cells revealed fourteen differentially expressed genes; HSD3B2, HSD3B1, CYP21A2, RARB, ASS1, CFI, ASCL1 and ENC1 play a role in steroid and energy metabolism and ANGPTL1, PLK2, DUSP6, DUSP10 and FREM2 are involved in signal transduction. We discovered two new gene networks around RARB and ANGPTL1, and show how they regulate androgen biosynthesis. Transcription factor RARB stimulated the promoters of genes involved in androgen production (StAR, CYP17A1 and HSD3B2) and enhanced androstenedione production. For HSD3B2 regulation RARB worked in cooperation with Nur77. Secretory protein ANGPTL1 modulated CYP17A1 and DUSP6 expression by inducing ERK1/2 phosphorylation. By contrast, our studies revealed no evidence for hormones or cell cycle involvement in regulating androgen biosynthesis. In summary, these studies establish a firm role for RARB and ANGPTL1 in the regulation of androgen production in H295R cells.