Rôles des facteurs de croissance dans la prolifération de la cellule β-pancréatique en réponse à un excès de nutriments : étude du facteur de croissance HB-EGF et du récepteur à l’EGF

Le diabète de type 2 (DT2) résulte d’une résistance à l’insuline par les tissus périphériques et par un défaut de sécrétion de l’insuline par les cellules β-pancréatiques. Au fil du temps, la compensation des îlots de cellules β pour la résistance à l’insuline échoue et entraine par conséquent une baisse progressive de la fonction des cellules β. Plusieurs facteurs peuvent contribuer à la compensation de la cellule β. Toutefois, la compréhension des mécanismes cellulaires et moléculaires sous-jacents à la compensation de la masse de la cellule β reste à ce jour inconnue. Le but de ce mémoire était d’identifier précisément quel mécanisme pouvait amener à la compensation de la cellule β en réponse à un excès de nutriments et plus précisément à l’augmentation de sa prolifération et de sa masse. Ainsi, avec l’augmentation de la résistance à l’insuline et des facteurs circulants chez les rats de six mois perfusés avec du glucose et de l’intralipide, l’hypothèse a été émise et confirmée lors de notre étude que le facteur de croissance HB-EGF active le récepteur de l’EGF et des voies de signalisations subséquentes telles que mTOR et FoxM1 impliquées dans la prolifération de la cellule β-pancréatique. Collectivement, ces résultats nous permettent de mieux comprendre les mécanismes moléculaires impliqués dans la compensation de la masse de la cellule β dans un état de résistance à l’insuline et peuvent servir de nouvelles approches thérapeutiques pour prévenir ou ralentir le développement du DT2.

Étude du rôle de l’auto-antigène nucléaire centromérique B (CENP-B) et des auto-anticorps anti-CENP-B dans l’activation des cellules musculaires lisses vasculaires : implication potentielle dans la pathophysiologie de la sclérose systémique

La sclérose systémique (ScS) est une maladie auto-immune dont l’un des principaux auto-anticorps, dirigé contre la protéine centromérique B (CENP-B), est fortement associé à l’hypertension artérielle pulmonaire, l’une des causes majeures de décès dû à la ScS. L’hypertension résulte de l’occlusion progressive des vaisseaux suite à une hyperactivation des cellules musculaires lisses (CML) de la paroi vasculaire. Cependant, les facteurs responsables de ce remodelage vasculaire restent inconnus. Plusieurs études récentes ont démontré que certains auto-antigènes possèdent des fonctions biologiques additionnelles lorsqu'ils se retrouvent dans le milieu extracellulaire. En effet, une fois libérés par nécrose ou apoptose, ces auto-antigènes adoptent une activité biologique qui s'apparente à celles des cytokines et peuvent ainsi participer aux processus normaux de réparation de blessure et/ou acquérir une activité pathogène qui contribue au développement de certaines maladies auto-immunes. Nos résultats suggèrent que la CENP-B peut être ajoutée à cette liste de molécules bifonctionnelles. À l'aide des techniques d'immunofluorescence, d'ELISA cellulaire et de cytométrie en flux, nous avons démontré que la CENP-B se liait spécifiquement à la surface des CML vasculaire de l’artère pulmonaire avec une plus grande affinité pour le phénotype contractile que synthétique. Cette liaison provoquait la migration des cellules ainsi que la sécrétion de cytokines pro-inflammatoires telles que l’interleukine 6 et 8. Les mécanismes par lesquels la protéine exerçait ces effets impliquaient la phosphorylation de FAK et Src ainsi que la voie des MAP kinases, avec ERK1/2 et p38. Des études de signalisation intracellulaire effectuées à l’aide de plusieurs inhibiteurs spécifiques ainsi que des études de désensibilisation nous ont permis d’identifier le récepteur de la CENP-B en plus d’identifier les mécanismes complets de sa signalisation membranaire. Nous avons démontré que la CENP-B se liait de manière spécifique aux CML vasculaire via le récepteur de chémokine 3 (CCR3) pour ensuite transactiver le récepteur EGF, selon un mécanisme métalloprotéase-dépendant qui implique le relargage du HB-EGF. Cette transactivation est un processus important dans l’activation de la voie des MAP kinases ainsi que dans la sécrétion d’IL-8 induite par la CENP-B. Finalement, nous avons démontré que les auto-anticorps anti-CENP-B pouvaient abolir cette cascade de signalisation, empêchant ainsi la CENP-B d’exercer son rôle de cytokine. L’identification de la CENP-B comme ligand du CCR3 ouvre donc plusieurs perspectives quant à l’étude du rôle pathogène des auto-anticorps anti-CENP-B dans la ScS.

Régulation de la prolifération des cellules musculaires lisses vasculaires par l’activation in vivo du récepteur natriurétique de type C.

Le remodelage vasculaire dû à l’hyper-prolifération cellulaire des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLVs) observé chez les rats spontanément hypertendus (RSH) est associé à l’hypertension artérielle. Nous avons précédemment démontré que le traitement in vivo des RSH par l’agoniste spécifique du récepteur du peptide natriurétique de type C (NPR-C), le C-ANP4-23 atténue l’hyper-prolifération des CMLVs. Nous avons entrepris cette étude afin d’investiguer si l’effet antiprolifératif du C-ANP4-23 agit par l’entremise de l’inhibition de la surexpression des protéines du cycle cellulaire, et afin d’en explorer les mécanismes sous-jacents. Pour cette étude, des RSH et des rats Wistar Kyoto (WKYs) âgés de deux semaines ont été injectés en intra-péritonéale par le C-ANP4-23 de 2 jusqu’à 8 semaines d’âge, deux fois par semaine et sacrifiés à la 9ème semaine. La pression artérielle a été mesurée par méthode Queue-coiffe, la prolifération des CMLVs a été déterminée par incorporation de thymidine et par test MTT, et l’expression des protéines a été quant à elle déterminée par technique d’immunobuvardage de type Western. Les CMLVs des RSH ont démontré une prolifération élevée en comparaison avec celles des WKYs, et le traitement par le C-ANP4-23 a atténué l’hyperprolifération à un niveau de contrôle. De plus, la surexpression des cyclines D1/A/E, des kinases cyclines dépendantes 2 et 4 (cdk2, cdk4), de la forme phosphorylée de la protéine du rétinoblastome et des protéines Gαi des CMLV des RSH a été atténuée à un niveau de contrôle. Par ailleurs, l’hyperphosphorylation d’ERK1/2, AKT, EGF-R, PDGF-R, IGF-R et de c-Src a significativement diminué par le traitement au C-ANP4-23. En outre, le niveau élevé de l’anion superoxyde (O2-), l’activité de la NADP(H) oxydase et de ses sous unités chez les RSH ont été atténués par le C-ANP4-23 .Ces résultats indiquent que l’activation in vivo de NPR-C atténue la surexpression des protéines du cycle cellulaire via l’inhibition de l’activité élevée du stress oxydatif, de c-Src et de l’activation de EGF-R, PDGF- R, IGF-R, de la signalisation de MAPK et la surexpression des protéines Gαi résultant ainsi en l’inhibition de l’hyperprolifération des CMLVs des RSH. Ainsi, il peut être suggéré que le C-ANP4-23 pourrait être utilisé comme agent thérapeutique pour le traitement des complications vasculaires associées à l’hypertension et à l’athérosclérose.

Régulation de la prolifération des cellules musculaires lisses vasculaires par l’activation in vivo du récepteur natriurétique de type C

Le remodelage vasculaire dû à l’hyper-prolifération cellulaire des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLVs) observé chez les rats spontanément hypertendus (RSH) est associé à l’hypertension artérielle. Nous avons précédemment démontré que le traitement in vivo des RSH par l’agoniste spécifique du récepteur du peptide natriurétique de type C (NPR-C), le C-ANP4-23 atténue l’hyper-prolifération des CMLVs. Nous avons entrepris cette étude afin d’investiguer si l’effet antiprolifératif du C-ANP4-23 agit par l’entremise de l’inhibition de la surexpression des protéines du cycle cellulaire, et afin d’en explorer les mécanismes sous-jacents. Pour cette étude, des RSH et des rats Wistar Kyoto (WKYs) âgés de deux semaines ont été injectés en intra-péritonéale par le C-ANP4-23 de 2 jusqu’à 8 semaines d’âge, deux fois par semaine et sacrifiés à la 9ème semaine. La pression artérielle a été mesurée par méthode Queue-coiffe, la prolifération des CMLVs a été déterminée par incorporation de thymidine et par test MTT, et l’expression des protéines a été quant à elle déterminée par technique d’immunobuvardage de type Western. Les CMLVs des RSH ont démontré une prolifération élevée en comparaison avec celles des WKYs, et le traitement par le C-ANP4-23 a atténué l’hyperprolifération à un niveau de contrôle. De plus, la surexpression des cyclines D1/A/E, des kinases cyclines dépendantes 2 et 4 (cdk2, cdk4), de la forme phosphorylée de la protéine du rétinoblastome et des protéines Gαi des CMLV des RSH a été atténuée à un niveau de contrôle. Par ailleurs, l’hyperphosphorylation d’ERK1/2, AKT, EGF-R, PDGF-R, IGF-R et de c-Src a significativement diminué par le traitement au C-ANP4-23. En outre, le niveau élevé de l’anion superoxyde (O2-), l’activité de la NADP(H) oxydase et de ses sous unités chez les RSH ont été atténués par le C-ANP4-23 .Ces résultats indiquent que l’activation in vivo de NPR-C atténue la surexpression des protéines du cycle cellulaire via l’inhibition de l’activité élevée du stress oxydatif, de c-Src et de l’activation de EGF-R, PDGF- R, IGF-R, de la signalisation de MAPK et la surexpression des protéines Gαi résultant ainsi en l’inhibition de l’hyperprolifération des CMLVs des RSH. Ainsi, il peut être suggéré que le C-ANP4-23 pourrait être utilisé comme agent thérapeutique pour le traitement des complications vasculaires associées à l’hypertension et à l’athérosclérose.

Staurosporine augments EGF-mediated EMT in PMC42-LA cells through actin depolymerisation, focal contact size reduction and Snail1 induction : a model for cross-modulation

Background A feature of epithelial to mesenchymal transition (EMT) relevant to tumour dissemination is the reorganization of actin cytoskeleton/focal contacts, influencing cellular ECM adherence and motility. This is coupled with the transcriptional repression of E-cadherin, often mediated by Snail1, Snail2 and Zeb1/δEF1. These genes, overexpressed in breast carcinomas, are known targets of growth factor-initiated pathways, however it is less clear how alterations in ECM attachment cross-modulate to regulate these pathways. EGF induces EMT in the breast cancer cell line PMC42-LA and the kinase inhibitor staurosporine (ST) induces EMT in embryonic neural epithelial cells, with F-actin de-bundling and disruption of cell-cell adhesion, via inhibition of aPKC. Methods PMC42-LA cells were treated for 72 h with 10 ng/ml EGF, 40 nM ST, or both, and assessed for expression of E-cadherin repressor genes (Snail1, Snail2, Zeb1/δEF1) and EMT-related genes by QRT-PCR, multiplex tandem PCR (MT-PCR) and immunofluorescence +/- cycloheximide. Actin and focal contacts (paxillin) were visualized by confocal microscopy. A public database of human breast cancers was assessed for expression of Snail1 and Snail2 in relation to outcome. Results When PMC42-LA were treated with EGF, Snail2 was the principal E-cadherin repressor induced. With ST or ST+EGF this shifted to Snail1, with more extreme EMT and Zeb1/δEF1 induction seen with ST+EGF. ST reduced stress fibres and focal contact size rapidly and independently of gene transcription. Gene expression analysis by MT-PCR indicated that ST repressed many genes which were induced by EGF (EGFR, CAV1, CTGF, CYR61, CD44, S100A4) and induced genes which alter the actin cytoskeleton (NLF1, NLF2, EPHB4). Examination of the public database of breast cancers revealed tumours exhibiting higher Snail1 expression have an increased risk of disease-recurrence. This was not seen for Snail2, and Zeb1/δEF1 showed a reverse correlation with lower expression values being predictive of increased risk. Conclusion ST in combination with EGF directed a greater EMT via actin depolymerisation and focal contact size reduction, resulting in a loosening of cell-ECM attachment along with Snail1-Zeb1/δEF1 induction. This appeared fundamentally different to the EGF-induced EMT, highlighting the multiple pathways which can regulate EMT. Our findings add support for a functional role for Snail1 in invasive breast cancer.

Remodeling of purinergic receptor-mediated Ca 2+ signaling as a consequence of EGF-induced epithelial-mesenchymal transition in breast cancer cells

Background The microenvironment plays a pivotal role in tumor cell proliferation, survival and migration. Invasive cancer cells face a new set of environmental challenges as they breach the basement membrane and colonize distant organs during the process of metastasis. Phenotypic switching, such as that which occurs during epithelial-mesenchymal transition (EMT), may be associated with a remodeling of cell surface receptors and thus altered responses to signals from the tumor microenvironment. Methodology/Principal Findings We assessed changes in intracellular Ca 2+ in cells loaded with Fluo-4 AM using a fluorometric imaging plate reader (FLIPR TETRA) and observed significant changes in the potency of ATP (EC 50 0.175 μM (-EGF) versus 1.731 μM (+EGF), P<0.05), and the nature of the ATP-induced Ca 2+ transient, corresponding with a 10-fold increase in the mesenchymal marker vimentin (P<0.05). We observed no change in the sensitivity to PAR2-mediated Ca 2+ signaling, indicating that these alterations are not simply a consequence of changes in global Ca 2+ homeostasis. To determine whether changes in ATP-mediated Ca 2+ signaling are preceded by alterations in the transcriptional profile of purinergic receptors, we analyzed the expression of a panel of P2X ionotropic and P2Y metabotropic purinergic receptors using real-time RT-PCR and found significant and specific alterations in the suite of ATP-activated purinergic receptors during EGF-induced EMT in breast cancer cells. Our studies are the first to show that P2X 5 ionotropic receptors are enriched in the mesenchymal phenotype and that silencing of P2X 5 leads to a significant reduction (25%, P<0.05) in EGF-induced vimentin protein expression. Conclusions The acquisition of a new suite of cell surface purinergic receptors is a feature of EGF-mediated EMT in MDA-MB-468 breast cancer cells. Such changes may impart advantageous phenotypic traits and represent a novel mechanism for the targeting of cancer metastasis.

Klebsiella pneumoniae targets an EGF receptor-dependent pathway to subvert inflammation

The NF-kB transcriptional factor plays a key role governing the activation of immune responses. Klebsiella pneumoniae is an important cause of community-acquired and nosocomial pneumonia. Evidence indicates that K. pneumoniae infections are characterized by lacking an early in?ammatory response. Recently, we have demonstrated that Klebsiella antagonizes the activation of NF-kB via the deubiquitinase CYLD. In this work, by applying a high-throughput siRNA gain-of-function screen interrogating the human kinome, we identi?ed 17 kinases that when targeted by siRNA restored IL-1b-dependent NF-kB translocation in infected cells. Further characterization revealed that K. pneumoniae activates an EGF receptor (EGFR)- phosphatidylinositol 3-OH kinase (PI3K)–AKT–PAK4–ERK–GSK3b signalling pathway to attenuate the cytokine-dependent nuclear translocation of NF-kB. Our data also revealed that CYLD is a downstream effector of K. pneumoniae-induced EGFR–
PI3K–AKT–PAK4–ERK–GSK3b signalling pathway. Our efforts to identify the bacterial factor(s) responsible for EGFR activation demonstrate that a capsule (CPS) mutant did not activate EGFR hence
suggesting that CPS could mediate the activation of EGFR. Supporting this notion, puri?ed CPS did activate EGFR as well as the EGFR-dependent PI3K–AKT–PAK4–ERK–GSK3b signalling pathway. CPS-mediated EGFR activation was dependent on a TLR4–MyD88–c-SRC-dependent pathway. Several promising drugs have been developed to antagonize this cascade. We propose that agents targeting this signalling pathway might provide selective alternatives for the management of K. pneumoniae pneumonias.

Use of SLAM and PVRL4 and Identification of Pro-HB-EGF as Cell Entry Receptors for Wild Type Phocine Distemper Virus

Signalling lymphocyte activation molecule (SLAM) has been identified as an immune cell receptor for the morbilliviruses, measles (MV), canine distemper (CDV), rinderpest and peste des petits ruminants (PPRV) viruses, while CD46 is a receptor for vaccine strains of MV. More recently poliovirus like receptor 4 (PVRL4), also known as nectin 4, has been identified as a receptor for MV, CDV and PPRV on the basolateral surface of polarised epithelial cells. PVRL4 is also up-regulated by MV in human brain endothelial cells. Utilisation of PVRL4 as a receptor by phocine distemper virus (PDV) remains to be demonstrated as well as confirmation of use of SLAM. We have observed that unlike wild type (wt) MV or wtCDV, wtPDV strains replicate in African green monkey kidney Vero cells without prior adaptation, suggesting the use of a further receptor. We therefore examined candidate molecules, glycosaminoglycans (GAG) and the tetraspan proteins, integrin β and the membrane bound form of heparin binding epithelial growth factor (proHB-EGF),for receptor usage by wtPDV in Vero cells. We show that wtPDV replicates in Chinese hamster ovary (CHO) cells expressing SLAM and PVRL4. Similar wtPDV titres are produced in Vero and VeroSLAM cells but more limited fusion occurs in the latter. Infection of Vero cells was not inhibited by anti-CD46 antibody. Removal/disruption of GAG decreased fusion but not the titre of virus. Treatment with anti-integrin β antibody increased rather than decreased infection of Vero cells by wtPDV. However, infection was inhibited by antibody to HB-EGF and the virus replicated in CHO-proHB-EGF cells, indicating use of this molecule as a receptor. Common use of SLAM and PVRL4 by morbilliviruses increases the possibility of cross-species infection. Lack of a requirement for wtPDV adaptation to Vero cells raises the possibility of usage of proHB-EGF as a receptor in vivo but requires further investigation.