Fonctions antitumorales de la voie ERK/MAPK et développement rationnel de nouvelles stratégies thérapeutiques

Les kinases régulées par les signaux extracellulaires (ERK1/2) régulent une multitude de processus cellulaires, incluant la prolifération, la survie et la différenciation. Ces kinases représentent l’élément terminal de la voie ERK/MAPK, laquelle est activée dans près de 30% de tous les cancers humains et donc généralement perçue comme étant un effecteur critique de la progression tumorale. Cependant, une accumulation d’observations suggèrent que les kinases ERK pourraient également induire la suppression tumorale. Le but premier de cette thèse est de démontrer comment la signalisation par ERK peut contribuer à la suppression tumorale et de concilier les mécanismes impliqués avec son rôle dans la progression du cancer. Puisque nos travaux ont une incidence sur les bénéfices attendus de certaines thérapies actuellement en développement, le deuxième objectif de la thèse est de proposer de nouvelles stratégies thérapeutiques pour combattre le cancer. Nous avons démontré qu’une hyperactivation des kinases ERK induit la sénescence cellulaire. Le mécanisme implique la dégradation sélective et dépendante du protéasome de nombreuses protéines, ce que nous avons nommé le SAPD (Senescence-Associated Protein Degradation). Ce processus cible des protéines requises pour différentes fonctions cellulaires, incluant la progression du cycle cellulaire, les fonctions mitochondriales et la biogenèse des ribosomes. Ensuite, nos résultats montrent qu’en plus d’inhiber l’établissement de la sénescence, une diminution de la signalisation par les kinases ERK favorise la reprogrammation cellulaire, laquelle permet aux cellules précancéreuses de développer leur tumorigénicité et aux cellules cancéreuses d’acquérir des propriétés attribuables aux cellules souches. Ces observations suggèrent que les mécanismes qui inhibent la voie ERK/MAPK pourraient favoriser l’initiation du cancer, la formation de métastases et la résistance à diverses thérapies. Enfin, nous avons démontré que la metformine, utilisée pour le traitement du diabète, inhibe le facteur de transcription NF-kB. Ce dernier joue un rôle central dans la reprogrammation cellulaire et dans la production de cytokines pro-inflammatoires nocives par les cellules sénescentes. Ainsi, nous émettons l’hypothèse que la metformine pourrait être utilisée en combinaison avec certaines thérapies afin d’éviter les effets secondaires tant d’une inhibition des kinases ERK que d’une hyperactivation. Globalement, les résultats présentés démontrent que l’effet de la voie ERK/MAPK dépend de la force de son activation. Alors qu’une activation modérée peut contribuer à la prolifération de la plupart des cellules, une forte activation induit la sénescence tandis qu’au contraire, une faible activation favorise la reprogrammation des cellules cancéreuses et donc une augmentation de l’agressivité de la tumeur. Cette polyvalence de la voie suggère une certaine prudence face à l’usage des inhibiteurs de la voie ERK/MAPK. Cependant, elle nous motive à travailler au développement de nouvelles stratégies thérapeutiques, lesquelles pourraient inclure la metformine.

High and low fear phenotypes show differences in phosphorylated (p44/42 ERK) MAPK-expressing neurons in the lateral amygdala

Post traumatic stress disorder (PTSD) is a serious medical condition effecting both military and civilian populations. While its etiology remains poorly understood it is characterized by high and prolonged levels of fear responding. One biological unknown is whether individuals expressing high or low conditioned fear memory encode the memory differently and if that difference underlies fear response. In this study we examined cellular mechanisms that underlie high and low conditioned fear behavior by using an advanced intercrossed mouse line (B6D2F1) selected for high and low Pavlovian fear response. A known requirement for consolidation of fear memory, phosphorylated mitogen activated protein kinase (p44/42 (ERK) MAPK (pMAPK)) in the lateral amygdala (LA) is a reliable marker of fear learning-related plasticity. In this study, we asked whether high and low conditioned fear behavior is associated with differential pMAPK expression in the LA and if so, is it due to an increase in neurons expressing pMAPK or increased pMAPK per neuron. To examine this, we quantified pMAPK-expressing neurons in the LA at baseline and following Pavlovian fear conditioning. Results indicate that high fear phenotype mice have more pMAPK-expressing neurons in the LA. This finding suggests that increased endogenous plasticity in the LA may be a component of higher conditioned fear responses and begins to explain at the cellular level how different fear responders encode fear memories. Understanding how high and low fear responders encode fear memory will help identify novel ways in which fear-related illness risk can be better predicted and treated.

La production de l'anion superoxyde par l'angiotensine, l'endothéline et les voies de signalisation dépendantes de l'acide arachidonique dans les tissus vasculaires dans le développement de l'hypertension

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La production de l'anion superoxyde par l'angiotensine, l'endothéline et les voies de signalisation dépendantes de l'acide arachidonique dans les tissus vasculaires dans le développement de l'hypertension

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mice selectively bred for High and Low fear behavior show differences in the number of pMAPK (p44/42 ERK) expressing neurons in lateral amygdala following Pavlovian fear conditioning

Individual variability in the acquisition, consolidation and extinction of conditioned fear potentially contributes to the development of fear pathology including posttraumatic stress disorder (PTSD). Pavlovian fear conditioning is a key tool for the study of fundamental aspects of fear learning. Here, we used a selected mouse line of High and Low Pavlovian conditioned fear created from an advanced intercrossed line (AIL) in order to begin to identify the cellular basis of phenotypic divergence in Pavlovian fear conditioning. We investigated whether phosphorylated MAPK (p44/42 ERK/MAPK), a protein kinase required in the amygdala for the acquisition and consolidation of Pavlovian fear memory, is differentially expressed following Pavlovian fear learning in the High and Low fear lines. We found that following Pavlovian auditory fear conditioning, High and Low line mice differ in the number of pMAPK-expressing neurons in the dorsal sub nucleus of the lateral amygdala (LAd). In contrast, this difference was not detected in the ventral medial (LAvm) or ventral lateral (LAvl) amygdala sub nuclei or in control animals. We propose that this apparent increase in plasticity at a known locus of fear memory acquisition and consolidation relates to intrinsic differences between the two fear phenotypes. These data provide important insights into the micronetwork mechanisms encoding phenotypic differences in fear. Understanding the circuit level cellular and molecular mechanisms that underlie individual variability in fear learning is critical for the development of effective treatment of fear-related illnesses such as PTSD.

Modification of P13K- and MAPK-dependent chemotaxis in aortic vascular smooth muscle cells by protein kinase CBII

Hyperglycemia increases expression of platelet-derived growth factor (PDGF)-beta receptor and potentiates chemotaxis to PDGF-BB in human aortic vascular smooth muscle cells (VSMCs) via PI3K and ERK/MAPK signaling pathways. The purpose of this study was to determine whether increased activation of protein kinase C (PKC) isoforms had a modulatory effect on the PI3K and ERK/MAPK pathways, control of cell adhesiveness, and movement. All known PKC isoforms were assessed but only PKC alpha and PKC beta II levels were increased in 25 mmol/L glucose. However, only PKC beta II inhibition affected (decreased) PI3K pathway and MAPK pathway activities and inhibited PDGF-beta receptor upregulation in raised glucose, and specific MAPK inhibition was required to completely block the effect of glucose. In raised glucose conditions, activity of the ERK/MAPK pathway, PI3K pathway, and PKC beta II were all sensitive to aldose reductase inhibition. Chemotaxis to PDGF-BB (360 pmol/L), absent in 5 mmol/L glucose, was present in raised glucose and could be blocked by PKC beta II inhibition. Formation of lamellipodia was dependent on PI3K activation and filopodia on MAPK activation; both lamellipodia and filopodia were eliminated when PKC beta II was inhibited. FAK phosphorylation and cell adhesion were reduced by PI3K inhibition, and although MAPK inhibition prevented chemotaxis, it did not affect FAK phosphorylation or cell adhesiveness. In conclusion, chemotaxis to PDGF-BB in 25 mmol/L glucose is PKC beta II-dependent and requires activation of both the PI3K and MAPK pathways. Changes in cell adhesion and migration speed are mediated mainly through the PI3K pathway.

Modulation de la voie de signalisation de Gαq par l’hyperglycémie : mécanisme moléculaire

Les complications vasculaires telles que l’augmentation de la contractilité et la prolifération cellulaire sont les complications les plus communes observées dans le diabète et l’hyperglycémie chronique est un facteur important dans ces processus. La voie de signalisation de Gαq joue un rôle important dans la régulation du tonus vasculaire et l’altération de celle-ci peut contribuer aux complications vasculaires observées dans les cas de diabète et d’hyperglycémie. Il a été observé que les taux et l’activité des protéines kinase C (PKC) et du diacylglycérol (DAG) sont augmentés dans ces conditions. Cependant, aucune étude n’a démontré l’implication de Gαq/11 et des PLCβ, molécules de signalisation en amont de PKC/DAG. Plusieurs études révèlent que l’augmentation des taux et de l’activité des PKC et du DAG induite par l’hyperglycémie dans des cellules du muscle lisse vasculaire (CMLV) est attribuée à l’augmentation du stress oxydatif. De plus, les niveaux de certains peptides vasoactifs, tels que l’angiotensine II et l’endothéline-1, augmentés dans les conditions de diabète/d’hyperglycémie, peuvent contribuer à l’augmentation du stress oxydatif observée. Le travail présenté dans cette thèse avait pour but d’examiner les effets de l’hyperglycémie sur les niveaux d’expression protéique de Gαq/11 et de ses molécules associées, ainsi que d’étudier le mécanisme moléculaire par lequel l’hyperglycémie module la voie de signalisation de Gαq dans les CMLV. Dans la première étude, nous avons examiné si l’hyperglycémie pouvait moduler l’expression des protéines Gαq, Gα11, PLCβ1 et PLCβ2. Le prétraitement des CMLV A10 avec 26 mM de glucose durant 72 heures augmente l’expression des protéines Gαq, Gα11, PLCβ-1 et PLCβ-2 en comparaison avec les CMLV témoins. Le traitement avec des antagonistes aux récepteurs AT1 de l’Ang II, et ETA/ETB de l’ET-1, atténue la hausse de Gαq, de Gα11, de PLCβ1 et de PLCβ2 induite par l’hyperglycémie. De plus, la formation d’IP3 stimulée par l’ET-1 était plus élevée dans les CMLV exposée à 26 mM de glucose. Le traitement des CMLV A10 avec l’Ang II et l’ET-1 augmente également les niveaux d’expression des protéines Gα q/11 et PLCβ. Cette augmentation de l’expression est restaurée au niveau des CMLV témoins par les antagonistes des récepteurs AT1, ETA et ETB. Ces résultats suggèrent que l’augmentation de l’expression des protéines Gαq/11 et PLCβ dans les CMLV induite par l’hyperglycémie est attribuée à l’activation des récepteurs AT1, ETA et ETB. Dans la seconde étude, nous avons examiné l’implication du stress oxydatif dans l’augmentation des niveaux d’expression des protéines Gαq/11 et PLCβ et de leur signalisation induite par l’hyperglycémie. Nous avons également déterminé le mécanisme responsable de l’augmentation du stress oxydatif induite par l’hyperglycémie. L’augmentation de l’expression des protéines Gαq/11 et PLCβ des CMLV A10 exposées à 26 mM de glucose est revenue au niveau basal après un traitement avec l’antioxydant diphenyleneiodonium (DPI), et la catalase, un chélateur du peroxyde d’hydrogène, mais pas par le 111Mn-tetralis(benzoic acid porphyrin) (MnTBAP) ni par l’acide urique, des chélateurs du peroxynitrite. De plus, l’augmentation de la formation d’IP3 stimulée par l’ET-1 dans les CMLV exposées à 26 mM de glucose est revenue au niveau basal après un traitement avec le DPI et la catalase. Ces résultats suggèrent que l’augmentation du stress oxydatif induite par l’hyperglycémie contribue à l’augmentation de l’expression des protéines Gαq/11 et les molécules associées à la voie de signalisation de Gq. De plus, l’augmentation de la production d’anion superoxyde (O2-), de l’activité de la NADPH oxydase et de l’expression des protéines p22(phox) et p47(phox) induite par l’hyperglycémie est revenue à un niveau basal après un traitement avec les antagonistes des récepteurs AT1, ETA et ETB. Ces résultats suggèrent que l’hyperglycémie augmente les niveaux endogènes de l’Ang II et de l’ET-1, ce qui augmente le stress oxydatif par la formation d’O2- et de H2O2 et peut contribuer à l’augmentation des niveaux de Gq/11α et de leurs molécules de signalisation. Puisqu’il a été observé que l’hyperglycémie transactive les récepteurs aux facteurs de croissance tels que le récepteur au facteur de croissance épidermique (EGF-R) et le récepteur au facteur de croissance dérivé des plaquettes (PDGF-R), nous avons entrepris d’examiner, dans la troisième étude, l’implication d’EGF-R et de PDGF-R dans l’augmentation des niveaux de Gαq/11, de PLCβ et de leur signalisation induite par l’hyperglycémie. L’augmentation des niveaux d’expression des protéines Gαq, Gα11, PLCβ-1 et PLCβ-2 induite par l’hyperglycémie est revenue au niveau basal après un traitement avec les inhibiteurs d’EGF-R (AG1478) et de PDGF-R (AG1295) et par l’inhibiteur de c-Src, PP2. L’augmentation de la phosphorylation d’EGF-R et de PDGF-R induite par l’hyperglycémie a été abolie par AG1478, AG1295 et PP2. De plus, l’augmentation des niveaux de Gαq/11, et de PLCβ induite par l’hyperglycémie est atténuée par l’inhibiteur des MAPK, le PD98059, et par l’inhibiteur d’AKT, le wortmannin. L’augmentation de la phosphorylation d’ERK et d’AKT était également atténuée par AG1478 et AG1295. Ces résultats suggèrent que la transactivation des récepteurs aux facteurs de croissance induite par c-Src peut contribuer à l’augmentation des niveaux de Gα q/11/PLC et de leur signalisation par la voie des MAPK/PI3K. En conclusion, les études présentées dans cette thèse indiquent que l’hyperglycémie augmente les niveaux de Gαq/11 et de PLCβ. Nous avons émis des évidences qui démontrent que l’augmentation endogène de l’Ang II et de l’ET-1 par l’hyperglycémie peut contribuer à l’augmentation de la production d’O2- et de H2O2 résultant ainsi en une augmentation du stress oxydatif qui pourrait être responsable de l’augmentation de Gαq/11/PLC et de leur signalisation dans les conditions d’hyperglycémie. Finalement, nous avons démontré que la transactivation des récepteurs aux facteurs de croissance induite par l’hyperglycémie peut être responsable de l’augmentation de Gαq/11/PLC et les molécules associées à la voie de signalisation de Gq dans les cas de diabète et d’hyperglycémie.

Identification et étude de mécanismes régulant l’expression de MAPK

Les fichiers accompagnant le document sont en format Microsoft Excel 2010.

Insulin-like growth factor-i : vitronectin complex-induced changes in gene expression effect breast cell survival and migration

Recent studies have demonstrated that IGF-I associates with VN through IGF-binding proteins (IGFBP) which in turn modulate IGF-stimulated biological functions such as cell proliferation, attachment and migration. Since IGFs play important roles in transformation and progression of breast tumours, we aimed to describe the effects of IGF-I:IGFBP:VN complexes on breast cell function and to dissect mechanisms underlying these responses. In this study we demonstrate that substrate-bound IGF-I:IGFBP:VN complexes are potent stimulators of MCF-7 breast cell survival, which is mediated by a transient activation of ERK/MAPK and sustained activation of PI3-K/AKT pathways. Furthermore, use of pharmacological inhibitors of the MAPK and PI3-K pathways confirms that both pathways are involved in IGF-I:IGFBP:VN complex-mediated increased cell survival. Microarray analysis of cells stimulated to migrate in response to IGF-I:IGFBP:VN complexes identified differential expression of genes with previously reported roles in migration, invasion and survival (Ephrin-B2, Sharp-2, Tissue-factor, Stratifin, PAI-1, IRS-1). These changes were not detected when the IGF-I analogue (\[L24]\[A31]-IGF-I), which fails to bind to the IGF-I receptor, was substituted; confirming the IGF-I-dependent differential expression of genes associated with enhanced cell migration. Taken together, these studies have established that IGF-I:IGFBP:VN complexes enhance breast cell migration and survival, processes central to facilitating metastasis. This study highlights the interdependence of ECM and growth factor interactions in biological functions critical for metastasis and identifies potential novel therapeutic targets directed at preventing breast cancer progression.

Fear memory reactivation after extinction activates plasticity in the lateral amygdala

Little is known about the neuronal changes that occur within the lateral amygdala (LA) following fear extinction. In fear extinction, the repeated presentation of a conditioned stimulus (CS), in the absence of a previously paired aversive unconditioned stimulus (US), reduces fear elicited by the CS. Fear extinction is an active learning process that leads to the formation of a consolidated extinction memory, however it is fragile and prone to spontaneous recovery and renewal under environmental changes such as context. Understanding the neural mechanisms underlying fear extinction is of great clinical relevance, as psychological treatments of several anxiety disorders rely largely on extinction-based procedures and relapse is major clinical problem. This study investigated plasticity in the LA following fear memory reactivation in rats with and without extinction training. Phosphorylated MAPK (p44/42 ERK/MAPK), a protein kinase required in the amygdala for fear learning and its extinction, was used as a marker for neuronal plasticity. Rats (N = 11) underwent a Pavlovian auditory fear conditioning and extinction paradigm, and later received a single conditioned stimulus presentation to reactivate the fear memory. Results showed more pMAPK+ expressing neurons in the LA following extinction-reactivation compared to control rats, with the largest number of pMAPK+ neurons counted in the ventral LA, especially including the ventro-lateral subdivision (LAvl). These findings indicate that LA subdivision specific plasticity occurs to the conditioned fear memory in the LAvl following extinction-reactivation. These findings provide important insight into the organisation of fear memories in the LA, and pave the way for future research in the memory mechanisms of fear extinction and its pathophysiology.

Latent TGF-β binding proteins -3 and -4 : transcriptional control and extracellular matrix targeting

Extracellular matrix (ECM) is a complex network of various proteins and proteoglycans which provides tissues with structural strength and resilience. By harvesting signaling molecules like growth factors ECM has the capacity to control cellular functions including proliferation, differentiation and cell survival. Latent transforming growth factor β (TGF-β) binding proteins (LTBPs) associate fibrillar structures of the ECM and mediate the efficient secretion and ECM deposition of latent TGF-β. The current work was conducted to determine the regulatory regions of LTBP-3 and -4 genes to gain insight into their tissue-specific expression which also has impact on TGF-β biology. Furthermore, the current research aimed at defining the ECM targeting of the N-terminal variants of LTBP-4 (LTBP-4S and -4L), which is required to understand their functions in tissues and to gain insight into conditions in which TGF-β is activated. To characterize the regulatory regions of LTBP-3 and -4 genes in silico and functional promoter analysis techniques were employed. It was found that the expression of LTBP-4S and -4L are under control of two independent promoters. This finding was in accordance with the observed expression patterns of LTBP-4S and -4L in human tissues. All promoter regions characterized in this study were TATAless, GC-rich and highly conserved between human and mouse species. Putative binding sites for Sp1 and GATA family of transcription factors were recognized in all of these regulatory regions. It is possible that these transcription factors control the basal expression of LTBP-3 and -4 genes. Smad binding element was found within the LTBP-3 and -4S promoter regions, but it was not present in LTBP-4L promoter. Although this element important for TGF-β signaling was present in LTBP-4S promoter, TGF-β did not induce its transcriptional activity. LTBP-3 promoter activity and mRNA expression instead were stimulated by TGF-β1 in osteosarcoma cells. It was found that the stimulatory effect of TGF-β was mediated by Smad and Erk MAPK signaling pathways. The current work explored the ECM targeting of LTBP-4S and identified binding partners of this protein. It was found that the N-terminal end of LTBP-4S possesses fibronectin (FN) binding sites which are critical for its ECM targeting. FN deficient fibroblasts incorporated LTBP-4S into their ECM only after addition of exogenous FN. Furthermore, LTBP-4S was found to have heparin binding regions, of which the C-terminal binding site mediated fibroblast adhesion. Soluble heparin prevented the ECM association of LTBP-4S in fibroblast cultures. In the current work it was observed that there are significant differences in the secretion, processing and ECM targeting of LTBP-4S and -4L. Interestingly, it was observed that most of the secreted LTBP-4L was associated with latent TGF-β1, whereas LTBP-4S was mainly secreted as a free form from CHO cells. This thesis provides information on transcriptional regulation of LTBP-3 and -4 genes, which is required for the deeper understanding of their tissue-specific functions. Further, the current work elucidates the structural variability of LTBPs, which appears to have impact on secretion and ECM targeting of TGF-β. These findings may advance understanding the abnormal activation of TGF-β which is associated with connective tissue disorders and cancer.

beta-Arrestin1 mediates nicotinic acid-induced flushing, but not its antilipolytic effect, in mice.

Nicotinic acid is one of the most effective agents for both lowering triglycerides and raising HDL. However, the side effect of cutaneous flushing severely limits patient compliance. As nicotinic acid stimulates the GPCR GPR109A and Gi/Go proteins, here we dissected the roles of G proteins and the adaptor proteins, beta-arrestins, in nicotinic acid-induced signaling and physiological responses. In a human cell line-based signaling assay, nicotinic acid stimulation led to pertussis toxin-sensitive lowering of cAMP, recruitment of beta-arrestins to the cell membrane, an activating conformational change in beta-arrestin, and beta-arrestin-dependent signaling to ERK MAPK. In addition, we found that nicotinic acid promoted the binding of beta-arrestin1 to activated cytosolic phospholipase A2 as well as beta-arrestin1-dependent activation of cytosolic phospholipase A2 and release of arachidonate, the precursor of prostaglandin D2 and the vasodilator responsible for the flushing response. Moreover, beta-arrestin1-null mice displayed reduced cutaneous flushing in response to nicotinic acid, although the improvement in serum free fatty acid levels was similar to that observed in wild-type mice. These data suggest that the adverse side effect of cutaneous flushing is mediated by beta-arrestin1, but lowering of serum free fatty acid levels is not. Furthermore, G protein-biased ligands that activate GPR109A in a beta-arrestin-independent fashion may represent an improved therapeutic option for the treatment of dyslipidemia.

Role of intracellular signaling pathways activated in fibroblasts in response to lipoproteins

Summary The best described physiological function of low-density lipoproteins (LDL) is to transport cholesterol to target tissues. LDL deliver their cholesterol cargo to cells following their interaction with the LDL receptor. LDL, when their vascular concentrations increase, have also been implicated in pathologies such as atherosclerosis. Among the cell types that are found in blood vessels, endothelial and smooth muscle cells have dominated cellular research on atherosclerotic mechanisms and LDL activation of signaling pathways, while very little is known about adventitial fibroblast activation caused by elevated lipoprotein levels. Since fibroblasts participate in wound repair and since it has recently been recognized that fibroblasts may play pivotal roles in vascular remodeling and repair of injury, we assessed whether lipoproteins affect fibroblast function. We have found that LDL specifically mediate the activation of a class of mitogen-activated protein kinases (MAPKs): the p38 MAPKs. The activation of this pathway in turn modulates cell shape by promoting lamellipodia formation and extensive cell spreading. This is of particular interest because it provides a mechanism by which LDL can promote wound healing or vessel wall remodeling as observed during the development of atherosclerosis. In order to understand the molecular mechanisms by which LDL induce p38 activation we searched for the component in the LDL particle responsible for the induction of this pathway. We found that cholesterol is the major component of lipoprotein particles that mediates their ability to stimulate the p38 MAPK pathway. Furthermore, we investigated the cellular mechanisms underlying the ability of LDL to induce cell shape changes and whether this could participate in wound repair. Our recent data demonstrates that the capacity of LDL to induce fibroblast spreading relies on their ability to stimulate IL-8 secretion, which in turn leads to accelerated wound healing. LDL-induced IL-8 production and subsequent wound closure are impaired upon inhibition of the p38 MAPK pathway indicating that the LDL-induced spreading and accelerated wound sealing rely on the ability of LDL to stimulate IL-8 secretion in a p38 MAPK-dependent manner. Therefore, regulation of fibroblast shape and migration by lipoproteins may be relevant to atherosclerosis that is characterized by increased LDL-cholesterol levels, IL-8 production and extensive remodeling of the vessel wall. Résumé: La fonction physiologique des lipoprotéines à faible densité (LDL) la mieux décrite est celle du transport du cholestérol aux tissus cibles. Les LDL livrent leur cargaison de cholestérol aux cellules après leur interaction avec le récepteur au LDL. Une concentration vasculaire des LDL augmenté est également impliquée dans le développement de l'athérosclérose. Parmi les types de cellule présents dans les vaisseaux sanguins, les cellules endothéliales et les cellules du muscle lisse ont dominé la recherche cellulaire sur les mécanismes athérosclérotiques et sur l'activation par les LDL des voies de signalisation intracellulaire. A l'inverse peu de choses sont connues sur l'activation des fibroblastes de l'adventice par les lipoprotéines. Puisqu'il a été récemment reconnu que les fibroblastes peuvent jouer un rôle central dans la remodélisation vasculaire et la réparation tissulaire, nous avons étudié si les lipoprotéines affectent la fonction des fibroblastes. Nous avons constaté que les LDL activent spécifiquement une classe de protéines kinases: les p38 MAPK (mitogen-activated protein kinases). L'activation de cette voie module à son tour la forme de la cellule en favorisant la formation de lamellipodes et l'agrandissement des cellules. Cela a un intérêt particulier car il fournit un mécanisme par lequel les LDL peuvent promouvoir la cicatrisation ou la remodélisation des parois vasculaires comme observés lors du développement de l'athérosclérose. Pour comprendre les mécanismes moléculaires par lesquels les LDL provoquent l'activation des p38 MAPK, nous avons cherché à identifier les composants dans la particule de LDL responsables de l'induction de cette voie. Nous avons constaté que le cholestérol est l'élément principal des particules de lipoprotéine qui contrôle leur capacité à stimuler la voie des p38 MAPK. En outre, nous avons examiné les mécanismes cellulaires responsables de la capacité des LDL à induire des changements dans la forme des cellules. Nos données récentes démontrent que la capacité des LDL à induire l'agrandissement des cellules, ainsi que leur aptitude à favoriser la cicatrisation, reposant sur leur capacité à stimuler la sécrétiond'IL-8. La production d'IL-8 induite par les LDL est bloquée par l'inhibition de la voie p38 MAPK, ce qui indique que l'étalement des cellules induit par les LDL ainsi que l'accélération de la cicatrisation sont liés à la capacité des LDL à stimuler la sécrétion d'IL8 via l'activation des p38 MAPK. La régulation de la forme et de la migration des fibroblastes par les lipoprotéines peuvent donc participer au développement de l'athérosclérose qui est caractérisée par l'augmentation des niveaux de production de LDL-cholestérol et d'IL-8 ainsi que par une remodélisation augmentée de la paroi du vaisseau.

RasGAP Shields Akt from Deactivating Phosphatases in Fibroblast Growth Factor Signaling but Loses This Ability Once Cleaved by Caspase-3.

Fibroblast growth factor receptors (FGFRs) are involved in proliferative and differentiation physiological responses. Deregulation of FGFR-mediated signaling involving the Ras/PI3K/Akt and the Ras/Raf/ERK MAPK pathways is causally involved in the development of several cancers. The caspase-3/p120 RasGAP module is a stress sensor switch. Under mild stress conditions, RasGAP is cleaved by caspase-3 at position 455. The resulting N-terminal fragment, called fragment N, stimulates anti-death signaling. When caspase-3 activity further increases, fragment N is cleaved at position 157. This generates a fragment, called N2, that no longer protects cells. Here, we investigated in Xenopus oocytes the impact of RasGAP and its fragments on FGF1-mediated signaling during G2/M cell cycle transition. RasGAP used its N-terminal Src homology 2 domain to bind FGFR once stimulated by FGF1, and this was necessary for the recruitment of Akt to the FGFR complex. Fragment N, which did not associate with the FGFR complex, favored FGF1-induced ERK stimulation, leading to accelerated G2/M transition. In contrast, fragment N2 bound the FGFR, and this inhibited mTORC2-dependent Akt Ser-473 phosphorylation and ERK2 phosphorylation but not phosphorylation of Akt on Thr-308. This also blocked cell cycle progression. Inhibition of Akt Ser-473 phosphorylation and entry into G2/M was relieved by PHLPP phosphatase inhibition. Hence, full-length RasGAP favors Akt activity by shielding it from deactivating phosphatases. This shielding was abrogated by fragment N2. These results highlight the role played by RasGAP in FGFR signaling and how graded stress intensities, by generating different RasGAP fragments, can positively or negatively impact this signaling.