Academic literature on the topic 'Protéines EPAC'

Les catécholamines induisent la synthèse d’AMPc par une stimulation des récepteurs β-adrénergiques et contrôlent ainsi la fonction cardiaque en activant une pléiade de voies de signalisation intracellulaires. Les protéines Epac sont des facteurs d’échange pour les petites protéines G et sont directement activés par l’AMPc. Devant l’importance de la voie β-adrénergique dans la physiopathologie cardiaque et dans le but de mieux comprendre la régulation des processus cellulaires dépendants de l’AMPc dans le cœur, il apparaît essentiel de caractériser le rôle des facteurs d’échange Epac dans le myocarde. Dans une première partie, cette étude démontre que les effets de Epac sur l’hypertrophie des cardiomyocytes ventriculaires de rats nouveaux nés requièrent les GTPases H-Ras et Rap2B. Epac active la voie PLC/IP3/Ca2+ qui est nécessaire pour l’activation de H-Ras. Au niveau transcriptionnel, Epac induit l’export nucléaire de HDAC4 permettant l’activation d’un programme génique d’hypertrophie. Dans une deuxième partie, cette étude révèle l’implication de Epac1 dans l’hypertrophie des cardiomyocytes in vivo, chez la souris. La délétion de Epac1 protège du remodelage cardiaque induit par l’activation prolongée des récepteurs β-adrénergiques et améliore la fonction cardiaque. La surexpression de Epac1 spécifiquement dans le myocarde entraîne une hypertrophie des cardiomyocytes. Par ailleurs, la voie β-AR/Epac1 induit l’accumulation de protéines ubiquitinylées et provoque l’activation du processus d’autophagie in vitro et in vivo. L’autophagie protège des effets délétères de la voie β-adrénergique/Epac en participant à l’élimination des agrégats protéiques et en contrant les effets hypertrophiques de Epac1. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives pour le traitement de l’hypertrophie et de l’insuffisance cardiaque
Catecholamines regulate cardiac function by stimulating β-adrenergic receptors (β-AR), leading to cAMP production and activation of a multiplicity of signaling pathways. Epac proteins are exchange factors for small G proteins which are directly activated by cAMP. Given the importance of the β-adrenergic pathway in cardiac physiopathology, it becomes essential to characterize functions of Epac protein in myocardium. In a first part, this study shows that H-Ras and Rap2B GTPases are involved in Epac-induced neonatal rat cardiac myocytes hypertrophy. Epac induces activation of the PLC/IP3/Ca2+ pathway which is necessary for H-Ras activation. At the transcriptional level, Epac causes HDAC4 nuclear export leading to activation of a hypertrophic gene program. In a second part, this study reveals implication of Epac1 in cardiac hypertrophy in vivo. Deletion of Epac1 in mice protects from cardiac remodeling induced by chronic isoproterenol infusion and enhances cardiac function. Cardiac specific overexpression of Epac1 in mice induces cardiac myocytes hypertrophy. Interestingly, β-AR/Epac1 pathway triggers ubiquitinated proteins accumulation and activation of autophagy both in vitro and in vivo. By eliminating aggregates and by counteracting hypertrophic effects of Epac, autophagy protects from deleterious effects of the β-AR/Epac pathway. These results open news insights into the treatment of cardiac hypertrophy and heart failure

Les Protéines d’Échange directement Activées par l’AMPc (EPAC) sont des effecteurs majeurs de la voie de l’AMPc. Dans le cardiomyocyte, les protéines EPAC interviennent dans la régulation de nombreuses fonctions cellulaires. Elles participent à la mise en place de processus hypertrophiques et à la régulation de l’homéostasie calcique en contribuant aux mécanismes de fuite de Ca2+ diastolique. Par ailleurs, les protéines EPAC concourent à moduler l’électrophysiologie cardiaque et la question de leur potentiel arythmogène a déjà été soulevée. Néanmoins, leur rôle exact dans la régulation de l’électrophysiologie du cardiomyocyte demeure flou. Dans le cardiomyocyte ventriculaire, l’activation pharmacologique aiguë d’EPAC allonge la durée du Potentiel d’Action (PA) en inhibant des courants K+ repolarisants. La signalisation aboutissant à cet effet était toutefois indéterminée. A l’étage atrial, bien qu’une implication d’EPAC1 était suggérée dans la survenue de fibrillation atriale (FA), les effets d’EPAC sur l’électrophysiologie du cardiomyocyte atrial restaient inconnus.Ce travail a pu déterminer que les deux isoformes d’EPAC et différentes voies de signalisation, incluant une voie PLC-PKC et une voie NOS-PKG, transduisaient l’effet d’EPAC et aboutissaient à l’inhibition des courants K+ à l’origine de l’allongement de la durée du PA dans le cardiomyocyte ventriculaire. A l’étage atrial, nous avons pu confirmer dans un modèle murin et dans des cardiomyocytes atriaux humains isolés que l’activation d’EPAC allongeait la durée du PA par l’inhibition des courants K+. Dans le cardiomyocyte atrial humain, cet effet était transduit par plusieurs voies de signalisation impliquant la CaMKII d’une part et un axe AMPK-NOS-PKG d’autre part. Par ailleurs, nos résultats montrent qu’EPAC1, l’isoforme majoritaire dans le cœur, est surexprimée dans des fragments auriculaires de patients en FA et semble impliquée dans la survenue d’épisode de fibrillation chez la souris. Finalement, un nouvel inhibiteur non-compétitif d’EPAC1, l’AM-001, corrigeait l’altération des courants K+ dépendante d’EPAC dans les cardiomyocytes humains issus de patients en FA mais pas dans les cellules provenant de patients en rythme sinusal.Dans son ensemble, ce travail identifie les protéines EPAC comme des modulateurs de l’électrophysiologie du cardiomyocyte. De plus, il suggère l’implication d’EPAC1 dans les mécanismes d’initiation de la FA
Exchange Proteins directly Activated by cAMP (EPAC) act as major effector of cAMP signaling. In cardiomyocyte, EPAC proteins are able to modulate numerous cellular functions. They contribute to hypertrophic processes and Ca2+ handling regulation by the upregulation of diastolic Ca2+ leak mechanisms. Moreover, EPAC proteins are involved in cardiac electrophysiological modulation and their arrhythmogenic potential has already been proposed. However, their exact implication in the cardiomyocyte electrophysiological modulations remains unclear. In ventricular myocyte, acute pharmacological EPAC activation lengthens the Action Potential (AP) by downregulation of K+ repolarizing currents. Nevertheless, the signaling pathways carrying this effect was unknown. In atria, although EPAC1 involvement was suggested in Atrial Fibrillation (AF) occurrence, the impact of EPAC in electrophysiology at the cellular level remained to be determined.This work has identified that both EPAC isoforms and several signaling axis, including a PLC-PKC pathway and a NOS-PKG pathway, contribute to the EPAC-dependent inhibition of K+ current and consecutive AP lengthening in ventricular cardiomyocyte. In atria, we confirmed in murine model and isolated human atrial cardiomyocyte that EPAC activation lengthens AP by K+ currents downregulation. In human atrial cardiomyocyte, this effect was transduced by different signaling pathways involving CaMKII for one part and an AMPK-NOS-PKG axis for another part. Moreover, our results show that EPAC1, the predominant isoform in the heart, is overexpressed in right auricular appendages from AF patients and seems to be involved in AF occurrence in mouse model. Finally, the new EPAC1 selective non-competitive inhibitor AM-001 corrected the EPAC-induced K+ current alteration in human atrial myocytes from AF patients but not in cells from sinus rhythm patients.Overall, this work characterizes EPAC proteins as modulators of cardiomyocyte electrophysiology. Moreover, our results suggest that EPAC1 is involved in the AF initiation processes

L'hypertrophie cardiaque (HC) est un mécanisme adaptatif qui se développe en réponse à un stress hémodynamique. Lorsque ce stress devient chronique ou intense, cette HC devient délétère et peut conduire à l'insuffisance cardiaque (IC). A l'heure actuelle, notre compréhension des processus impliqués dans le remodelage cardiaque pathologique est incomplète. Dans une première partie de ce travail, nous avons caractérisé une nouvelle protéine cardiaque appelée Carabin dont l'expression est fortement diminuée dans l'HC et l'IC. La délétion génétique de Carabin potentialise l'HC et accélère la transition de l'hypertrophie vers l'IC, dans un modèle murin de surcharge de pression induite par constriction aortique. A l'inverse, la surexpression de Carabin dans le myocarde inhibe le remodelage cardiaque. Les effets anti-hypertrophiques de Carabin sont associés à l'inhibition des petites protéines G Ras et de deux protéines calcium-dépendantes, la CaN et la CaMKII. Dans une deuxième partie, nous nous sommes intéressés à l'implication de Epac1 (Exchange protein directly activated by cAMP 1) dans l'HC induite par les récepteurs béta adrénergiques (béta-ARs). Nos résultats montrent que la délétion de Epac1 améliore la fonction cardiaque et protège du remodelage en réponse à l'activation des béta-ARs. L'une des découvertes majeures de notre étude est que la voie béta-ARs/Epac1 induit l'activation du de l'autophagie in vivo et in vitro via Rap2B/CaMKKbéta/ AMPK afin de freiner les effets hypertrophiques de Epac1. L'ensemble de ce travail a permis d'identifier les rôles et mécanismes d'action de Carabin et Epac1 dans l'HC. Notre étude ouvre de nouvelles pistes thérapeutiques pour le traitement de l'IC
Cardiac hypertrophy is an adaptive mechanism which occurs in response to hemodynamic stress. However, disease-related stresses can promote pathological cardiac hypertrophy and heart failure (HF). At present, our understanding of cardiac hypertrophy and pathological remodeling is still incomplete. In the first part of our study, we characterized Carabin, a protein expressed in cardiomyocytes that was downregulated in cardiac hypertrophy and HF. Four weeks after transverse aortic constriction (TAC), Carabin deficient mice developed exaggerated cardiac hypertrophy and accelerated the transition from hypertrophy to HF. Conversely, cardiac overexpression of Carabin through a gene transfer approach prevented TAC induced cardiac remodeling. Mechanistically, Carabin carries out a tripartite suppressive function. Indeed, Carabin through its Calcineurin (CaN) interacting site and Ras- GAP domain acts as an endogenous inhibitor of Ras and two calcium sensitive proteins, CaN and CaMKII. In the second part, we investigated the role of Epac1 (Exchange protein directly activated by cAMP 1) in béta -adrenergic receptors (béta -ARs)- induced cardiac hypertrophy. Our data showed that Epac1 deletion in mice protected against béta-ARs induced cardiac remodeling and improved cardiac function. Interestingly, béta-ARs-Epac1 activation promoted autophagic activity via Rap2B/CaMKKbéta/AMPK pathway to inhibit Epac1-induced cardiomyocyte hypertrophy. All of this work has identified the roles and mechanisms of action of Carabin and Epac1 in cardiac hypertrophy. Our study opens new therapeutic avenues for the treatment of HF

Le génome des bactéries vivantes n'est pas une entité statique mais au contraire c'est quelque chose très dynamique évoluant avec le temps. Les bactéries évoluent en acquérant par transfert horizontal des gènes du matériel génétique. C'est le cas des EPEC qui ont acquis l'îlot LEE via ce mécanisme. La protéine H-NS joue un rôle important dans la reconnaissance de cet ADN étranger, dans la liaison à cet ADN et dans la répression de son expression quand ce n'est pas en profit du " fitness " de la bactérie. Comme résultat H-NS régule la majorité des gènes associés à la virulence chez les entérobactéries Salmonella, Yersinia et les EPEC. Les EPEC possèdent une protéine paralogue à H-NS et codée dans le premier opéron de leur îlot LEE, il s'agit de la protéine Ler. Une fois exprimée Ler induit l'expression des 4 opérons restant de la région parmi lesquels LEE5. Ler partage une grande homologie avec H-NS surtout au niveau de leurs domaines de reconnaissance de l'ADN. Malgré cette homologie H-NS réprime LEE5 tandis que Ler l'active. De plus si H-NS est un régulateur global agissant sur plus de 500 gènes chez E. coli Ler est une protéine spécifique qui ne va agir que sur un petit nombre de promoteurs tous impliqués dans la virulence L'étude qualitative et quantitative de l'interaction de H-NS et de Ler avec la région promotrice de LEE5 montre qu'elles partagent globalement les mêmes sites de fixation sur des régions étendues en amont et en aval du +1 de la transcription. Ces sites de fixation sont bien définis d'une dizaine de paires de bases. L'affinité de ces sites pour H-NS est variable. Trois sites de haute affinité pour H-NS ont été identifiés. La séquence de ces sites est similaire à celle du site consensus élaboré en étudiant le promoteur proU(Bouffartigues et al - 2007). Des différences dans l'interaction de ces deux protéines avec le promoteur LEE5 résident surtout autour du +1 et des boîtes -10 et -35. Il s'agit de la première étude comparant la fixation de H-NS et de Ler sur des régions étendues de ce promoteur dans le but d'expliquer la régulation différentielle de ces deux protéines paralogues. L'étude de l'expression de LEE5 in vivo nous a permis de proposer que le mécanisme essentiel d'action de Ler est dirigé contre la répression induite par H-NS et que le taux maximum d'expression du promoteur LEE5 wtobservé dans la souche mutante pour hnsen présence de Ler (en comparaison avec la souche double mutante où Ler est absente) n'est pas dû à une activation directe par Ler mais plutôt à une répression par StpA, sensible à la mutation des sites de haute affinité de H-NS.

Le cœur est un organe énergivore dont la majorité de l’ATP consommée provient du métabolisme oxydatif de la mitochondrie. Cet organite joue également un rôle central dans la régulation de l’homéostasie calcique, la production des espèces réactives de l’oxygène (ROS) et l’apoptose. Ces fonctions sont dérégulées au cours de l’insuffisance cardiaque (IC). Il est donc important d’identifier les signalisations à l’origine de ces dysfonctions et de les valider en tant que cible thérapeutique pour le traitement de l’IC. Bien que le second messager AMP cyclique (AMPc) soit essentiel à la fonction cardiaque, il contribue à la progression de l’IC. Cependant, les bases moléculaires de ses effets délétères dans les pathologies cardiaques sont loin d'être élucidées. Le but de ce travail fût de déterminer les effets mitochondriaux d’une protéine effectrice de l’AMPc, Epac1. Nous avons étudié ses rôles mitochondriaux (mitEpac1) dans deux conditions de stress cardiaque connues pour perturber le fonctionnement de la mitochondrie : un stress aigu induit par une ischémie reperfusion (I/R) et un stress chronique provoqué par un régime riche en graisse (HFD) conduisant à une cardiomyopathie diabétique. Par ailleurs, nous avons caractérisé un nouvel inhibiteur pharmacologique de Epac1 appelé AM-001 et étudié ses propriétés cardioprotectrices chez la souris. D’une part, nous montrons que la délétion génique de Epac1 (Epac1-/-) chez la souris protège des lésions de l'I/R myocardique en réduisant la taille de l’infarctus. L'inhibition pharmacologique de Epac1 par le CE3F4 prévient de l'apoptose des cardiomyocytes (CM) induite par l'hypoxie/réoxygénation (HX+R). Sur le plan mécanistique, Epac1 est activé par l'AMPc produit par l’adénylate cyclase soluble (sAC). De plus, Epac1 est associé à un complexe macromoléculaire composé du canal calcique VDAC1, de la protéine chaperonne GRP75 et du récepteur type 1 à IP3. Epac1 favorise la formation de ce complexe dans des conditions HX+R pour induire une surcharge de Ca2+ mitochondriale et l’ouverture du pore de transition de perméabilité mitochondriale. MitEpac1 inhibe aussi l’activité de l'isocitrate déshydrogénase 2 diminuant ainsi la synthèse de NADPH et les capacités antioxydantes du CM. Dans un modèle de CMD induit par un stress métabolique (HFD), les cœurs Epac1-/- sont protégées de la dysfonction diastolique, de la fibrose et de l’accumulation de lipides. L’inhibition de Epac1 prévient des dysfonctions mitochondriales (production de ROS, mort cellulaire, accumulation lipidique, diminution du métabolisme oxydatif) induites par le palmitate, un acide gras (AG) lipotoxique. Au niveau moléculaire, cet AG régule positivement l’activité de Epac1 par la palmitoylation de sAC et favorise la production d’AMPc. Epac1 influence également le métabolisme énergétique en modulant l’activité des enzymes clefs de la β-oxydation (impliquée dans la dégradation des AG) et de l’ATP synthase (impliquée dans la production d’ATP) favorisant la lipotoxicité du palmitate. Ayant obtenu la preuve de concept des effets bénéfiques de l’inhibition de Epac1 dans les stress cardiaques, nous avons caractérisé un nouvel inhibiteur pharmacologique. Cette petite molécule appelée AM-001 est cardioprotectrice dans un modèle murin d’I/R. AM-001 protège de l'hypertrophie cardiaque, l'inflammation, la fibrose et améliore la fonction cardiaque lors de l'activation chronique des récepteurs β-adrénergiques par l’isoprénaline. Au niveau moléculaire, AM-001 inhibe l'action non canonique de GRK5 sur l’export nucléaire de HDAC5 régulant négativement le facteur de transcription prohypertrophique MEF2. En conclusion, nos résultats révèlent l'existence au sein de la mitochondrie de différents microdomaines AMPc-Epac1 qui contrôlent les fonctions mitochondriales et suggèrent que Epac1 constitue une cible prometteuse pour le traitement des lésions myocardiques induites par l'I/R ou un stress cardio-métabolique prolongé
Le cœur est un organe énergivore dont la majorité de l’ATP consommée provient du métabolisme oxydatif de la mitochondrie. Cet organite joue également un rôle central dans la régulation de l’homéostasie calcique, la production des espèces réactives de l’oxygène (ROS) et l’apoptose. Ces fonctions sont dérégulées au cours de l’insuffisance cardiaque (IC). Il est donc important d’identifier les signalisations à l’origine de ces dysfonctions et de les valider en tant que cible thérapeutique pour le traitement de l’IC. Bien que le second messager AMP cyclique (AMPc) soit essentiel à la fonction cardiaque, il contribue à la progression de l’IC. Cependant, les bases moléculaires de ses effets délétères dans les pathologies cardiaques sont loin d'être élucidées. Le but de ce travail fût de déterminer les effets mitochondriaux d’une protéine effectrice de l’AMPc, Epac1. Nous avons étudié ses rôles mitochondriaux (mitEpac1) dans deux conditions de stress cardiaque connues pour perturber le fonctionnement de la mitochondrie : un stress aigu induit par une ischémie reperfusion (I/R) et un stress chronique provoqué par un régime riche en graisse (HFD) conduisant à une cardiomyopathie diabétique. Par ailleurs, nous avons caractérisé un nouvel inhibiteur pharmacologique de Epac1 appelé AM-001 et étudié ses propriétés cardioprotectrices chez la souris. D’une part, nous montrons que la délétion génique de Epac1 (Epac1-/-) chez la souris protège des lésions de l'I/R myocardique en réduisant la taille de l’infarctus. L'inhibition pharmacologique de Epac1 par le CE3F4 prévient de l'apoptose des cardiomyocytes (CM) induite par l'hypoxie/réoxygénation (HX+R). Sur le plan mécanistique, Epac1 est activé par l'AMPc produit par l’adénylate cyclase soluble (sAC). De plus, Epac1 est associé à un complexe macromoléculaire composé du canal calcique VDAC1, de la protéine chaperonne GRP75 et du récepteur type 1 à IP3. Epac1 favorise la formation de ce complexe dans des conditions HX+R pour induire une surcharge de Ca2+ mitochondriale et l’ouverture du pore de transition de perméabilité mitochondriale. MitEpac1 inhibe aussi l’activité de l'isocitrate déshydrogénase 2 diminuant ainsi la synthèse de NADPH et les capacités antioxydantes du CM. Dans un modèle de CMD induit par un stress métabolique (HFD), les cœurs Epac1-/- sont protégées de la dysfonction diastolique, de la fibrose et de l’accumulation de lipides. L’inhibition de Epac1 prévient des dysfonctions mitochondriales (production de ROS, mort cellulaire, accumulation lipidique, diminution du métabolisme oxydatif) induites par le palmitate, un acide gras (AG) lipotoxique. Au niveau moléculaire, cet AG régule positivement l’activité de Epac1 par la palmitoylation de sAC et favorise la production d’AMPc. Epac1 influence également le métabolisme énergétique en modulant l’activité des enzymes clefs de la β-oxydation (impliquée dans la dégradation des AG) et de l’ATP synthase (impliquée dans la production d’ATP) favorisant la lipotoxicité du palmitate. Ayant obtenu la preuve de concept des effets bénéfiques de l’inhibition de Epac1 dans les stress cardiaques, nous avons caractérisé un nouvel inhibiteur pharmacologique. Cette petite molécule appelée AM-001 est cardioprotectrice dans un modèle murin d’I/R. AM-001 protège de l'hypertrophie cardiaque, l'inflammation, la fibrose et améliore la fonction cardiaque lors de l'activation chronique des récepteurs β-adrénergiques par l’isoprénaline. Au niveau moléculaire, AM-001 inhibe l'action non canonique de GRK5 sur l’export nucléaire de HDAC5 régulant négativement le facteur de transcription prohypertrophique MEF2. En conclusion, nos résultats révèlent l'existence au sein de la mitochondrie de différents microdomaines AMPc-Epac1 qui contrôlent les fonctions mitochondriales et suggèrent que Epac1 constitue une cible prometteuse pour le traitement des lésions myocardiques induites par l'I/R ou un stress cardio-métabolique prolongé

Cif est une protéine produite par certaines souches d'Escherichia coli entéropathogènes (EPEC). Ces bactéries disposent d'un arsenal d'effecteurs qui sont injectés dans la cellule hôte par une seringue moléculaire (le système de sécrétion de type III). Cif est l'un de ces effecteurs qui appartient à la famille des cyclomodulines. Cette dernière est composée de molécules bactériennes capables de moduler le cycle cellulaire des cellules eucaryotes. Dans les cellules épithéliales, Cif provoque un arrêt du cycle cellulaire (effet cytostatique) à la transition G2/M qui est associé à l'accumulation de la forme inactive de CDK1, inducteur universel de mitose. Cet effet est à l'origine de l'appellation Cif, Cycle inhibiting factor. J'ai démontré que l'effet cytostatique n'est pas uniquement la conséquence d'un arrêt des cellules à la transition G2/M. En effet, suivant la phase du cycle cellulaire lors de l'infection des cellules avec une EPEC qui exprime Cif, la translocation de Cif peut provoquer un arrêt en G1/S ou en G2/M. Ces arrêts sont associés à la stabilisation de protéines p21waf1 et p27kip1, qui régulent les complexes CDK/cyclines responsables des transitions des phases G1/S et G2/M du cycle cellulaire. Nous avons récemment démontré que des homologues fonctionnels de Cif étaient présents dans d'autres bactéries tels que Burkholderia pseudomallei, Yersinia pseudotuberculosis, Photorhabdus asymbiotica (pathogènes humains) et Photorhabdus luminescens (symbiote d'un nematode pathogène d'insecte). Ces protéines, qui partagent une structure commune et un même site catalytique, appartiennent à la superfamille des cystéine protéases et acétyl transférases. Même si le lien entre cette activité enzymatique et l'arrêt du cycle cellulaire reste à découvrir, on peut néanmoins définir Cif comme une nouvelle famille de protéines partagée par des souches phylogénétiquement très éloignées, pathogènes d'organismes variés, d'insectes comme de mammifères. .
The cycle inhibiting factor (Cif) belongs to a family of bacterial toxins, the cyclomodulins, that deregulate the host cell cycle. Upon injection into the host cell by pathogenic Escherichia coli, Cif inhibits G2/M transition via sustained inhibition of the mitosis inducer CDK1. I show that Cif induces not only G2 but also G1 cell cycle arrest depending on the stage of cells in the cell cycle during the infection. Those arrests were associated with stabilization of the cyclin-dependent kinase (CDK) inhibitors p21waf1 and p27kip1. CDKs complexes promote of the cell cycle transitions at both G1/S and G2/M. We recently demonstrated that functional Cif homologs are present in human pathogenic bacterial strains such as Burkholderia pseudomallei, Yersinia pseudotuberculosis, Photorhabdus asymbiotica and in symbiotic (for nematode) pathogenic (for insect) bacteria Photorhabdus luminescens. Those proteins, that share similar structures and catalytic sites, belong to the superfamily of enzymes including cystein proteases and acetyltransferases. Although the link between the activity and the cell cycle arrest remain to established, Cif proteins form a growing family of cyclomodulins that interact with very distinct hosts including insects, nematodes and humans. .