Littérature scientifique sur le sujet « Signalisation mTORC1 »

Les Leucémies Aigües Myéloïdes (LAM) sont des hémopathies malignes hétérogènes de mauvais pronostic qui se caractérisent par une expansion clonale de progéniteurs immatures. De nombreuses dérégulations de voies de signalisation sont retrouvées dans les cellules leucémiques et leur confèrent un avantage de prolifération et de survie. La voie de signalisation mTORC1, qui contrôle la traduction protéique, l’autophagie et plusieurs voies métaboliques, est ainsi constitutivement activée dans les cellules leucémiques. La reprogrammation métabolique notamment via « l’effet Warburg » est un phénomène bien décrit dans les cellules cancéreuses. L’augmentation de l’utilisation de la glycolyse, confère aux cellules tumorales un avantage de survie en favorisant une production rapide d’ATP et d’intermédiaires métaboliques nécessaires pour les biosynthèses de nucléotides, d’acides-aminés et de lipides. C’est donc dans ce contexte que j’ai étudié le métabolisme du glucose dans les cellules de LAM et l’implication de la voie de signalisation mTORC1 dans la dérégulation de ce métabolisme. J’ai tout d’abord identifié par une étude transcriptomique dans la lignée leucémique MOLM-14 que la signalisation mTORC1 contrôle plusieurs voies métaboliques notamment celles permettant l’utilisation du glucose. Ceci a été vérifié dans plusieurs lignées de LAM puisque l’inhibition ou la sur-activation de mTORC1 entrainent respectivement une diminution ou une augmentation de la consommation de glucose et de la production de lactate. De façon intéressante, le niveau d’activation de la voie mTORC1 détermine la sensibilité des cellules leucémiques à l’inhibition de la glycolyse. En effet, lorsque mTORC1 est activé, le blocage de la glycolyse induit de l’autophagie et l’apoptose des cellules leucémiques. A l’inverse, le blocage de mTORC1 induit une reprogrammation métabolique des cellules leucémiques qui utilisent alors principalement la phosphorylation oxydative pour produire l’ATP dont elles ont besoin. Leur survie devient alors indépendante du glucose. A l’inverse des cellules primaires de LAM, les cellules hématopoïétiques immatures normales CD34+ sont moins sensibles au blocage de la glycolyse. Le ciblage du métabolisme du glucose pourrait donc constituer une stratégie thérapeutique intéressante dans les LAM. Je me suis ensuite intéressée aux effets anti-leucémiques induits par l’inhibition de la voie des pentoses phosphates (PP) et plus particulièrement au ciblage de la G6PD (glucose-6-phosphate déshydrogénase) par le composé le 6-aminonicotinamide (6-AN). En effet, une étude de flux métabolique a permis de mettre en évidence qu’une proportion importante de glucose est dirigé vers la voie des PP, laissant suggérer que l’addiction des cellules leucémiques au glucose pourrait être liée à une utilisation augmentée de cette voie annexe. J’ai alors observé que le 6-AN induit une cytotoxicité in-vitro y compris dans les cellules primaires de patients, sans avoir d’effets sur les cellules hématopoïétiques normales et in-vivo dans un modèle de xénogreffe de la lignée MOLM-14 chez la souris NUDE. Cette étude a donc permis de montrer que l’activation constitutive de mTORC1 rend la survie des cellules de LAM dépendante de la glycolyse et crée une sensibilité spécifique à l’inhibition de la G6PD. La dérégulation de la signalisation mTORC1 étant quasi-constante dans les LAM, cibler la G6PD pourrait donc représenter une stratégie thérapeutique intéressante
Acute Myeloid Leukemia (AML) are heterogeneous hematological diseases with poor prognosis characterized by a clonal expansion of immature progenitors. Many deregulation of signaling pathways are found in leukemic cells and give them an advantage of proliferation and survival. The MTORC1 signaling pathway, which controls protein translation, autophagy and several metabolic pathways, is constitutively activated in leukemic cells. Metabolic reprogramming in particular the "Warburg effect" is a phenomenon well described in cancer cells. High rate of glycolysis has been considered to give tumour cells advantages through rapid production of ATP and intermediates for the synthesis of nucleotides, amino acids, and lipids. In this context, I studied glucose metabolism in AML cells and the involvement of the mTORC1 signaling pathway in the deregulation of this metabolism. First, I identified by a transcriptomic analysis in the MOLM-14 cell line that mTORC1 signaling controls several metabolic pathways including those for glucose utilization. This has been verified in several AML cell lines, since inhibition or over-activation of mTORC1 respectively induces a decrease or an increase in glucose consumption and lactate production. Interestingly, the level of activation of the mTORC1 signaling pathway determines the sensitivity of AML cells to the inhibition of glycolysis. Indeed, when mTORC1 is activated, the blockade of glycolysis induces autophagy and apoptosis of leukemic cells. Conversely, blocking mTORC1 induces metabolic reprogramming of leukemic cells, which then mainly use oxidative phosphorylation to produce ATP for their needs. AML cell survival become independent of glucose. Unlike primary AML cells, survival of normal immature hematopoietic cells CD34+ is only barely affected by the blockade of glycolysis. Thus, targeting the glucose metabolism may constitute an attractive therapeutic strategy in AML. I then investigated the anti-leukemic activity induced by the inhibition of the pentose phosphate pathway (PPP) and more particularly by the specific blockade of G6PD (glucose 6-phosphate dehydrogenase) with the 6-aminonicotinamide (6- AN) compound. Indeed, a metabolic flux analysis demonstrated that a significant proportion of glucose was directed towards the PPP. This result suggested that the addiction of leukemic cells toward glucose might be related to an increased use of PPP. I then observed that the 6-AN induced in vitro cytotoxicity including in primary AML cells from patients without effect on normal immature hematopoietic cells CD34+ and in vivo in a xenograft model of MOLM-14 cell line in the NUDE mouse. This study therefore demonstrated that the constitutive activation of mTORC1 makes AML cells survival dependent on glycolysis, and creates a specific vulnerability to the inhibition of G6PD. Given that deregulation of the mTORC1 signaling pathway is almost constant in AML, targeting G6PD may therefore represent an interesting therapeutic strategy

Chez les mammifères, le métabolisme énergétique exerce une influence importante sur la fertilité. Chez la femelle comme chez le mâle, une chute ou un excès dans l’apport des besoins nutritionnels induisent des modulations des synthèses hormonales et de la production de gamètes viables. L’objectif de ce travail était 1) de définir le rôle de l’AMPK, AMP-activated protein kinase, un senseur cellulaire des réserves énergétiques de l’organisme, dans la reproduction mâle ; 2) d’étudier l’implication de mTORC1, mammalian target of rapamycin complex 1, un autre indicateur du métabolisme, dans les cellules du système nerveux central régulant la reproduction. Nous avons montré une baisse de la fertilité, associée à une hyperandrogénie Leydigienne et à un dysfonctionnement des spermatozoïdes chez des souris invalidées pour le gène de l’α1 AMPK. De plus, l’exposition in utero à la metformine, un activateur de l’AMPK, induit une baisse du volume testiculaire et de la concentration en testostérone à 17jpc. Enfin, l’inactivation du complexe mTORC1, par ARN interférent ciblant Raptor, dans les cellules bordant l’hypothalamus tend à augmenter la taille de portée, associée à une hausse de la FSH et de la folliculogenèse terminale.En conclusion, ce travail confirme le rôle de ces deux complexes protéiques (AMPK et mTORC1), senseurs énergétiques, dans la fonctionnalité de l’axe hypothalamo-hypophyso-gonadique
In mammals, the energy metabolism exerts a strong influence on fertility. In females as in males, either a drop or an excess of the nutritional supplies induce modulations of the hormonal synthesis as well as viable gametes production. Our objective was 1) to define the role of AMPK, the AMP-activated protein kinase, a cell sensor of the energy reserves, in male reproduction; 2) to study the involvement of mTORC1, the mammalian target of rapamycin complex 1, another indicator of metabolism, in the cells of the central nervous system that regulate fertility. We have shown a decrease of fertility, linked to a testicular hyperandrogenia and dysfunctional spermatozoa in α1AMPK deficient mice. Moreover, in utero exposure to an AMPK activator, the metformin, induced a decrease in testicular volume and testosterone concentration (17dpc). Finally, inactivation of mTORC1 by interferent RNA in the adjacents cells of the hypothalamus tends to increase litter size, linked to a rise of FSH and the terminal folliculogenesis. In conclusion, this study confirms the role of these two complexes, energetic sensors, on the functionality of the hypothalamo-pituitary-gonadal axis

Nous avons identifié, un ligand de Wnt, Wnt5a, comme faisant partie intégrante du complexe mTORC1, qui régule la fonction lysosomal et favorise le trafic intracellulaire du cholestérol. En diminuant l’activité de mTORC1 et en activant l’axe autophagie-lysosome, Wnt5a adapte les concentration du cholestérol intracellualire aux besoins de la cellule. Wnt5a favorise l’export du cholestérol depuis les endosomal/lysosomal (LELs) vers le réticulum endoplasmique (RE), limite l’accumulation intracellulaire du cholestérol, et protège contre l’athérosclérose. D’un point de vue mécanistique, Wnt5a se lie aux membranes riches en cholestérol et interagit spécifiquement avec la protéine membranaire Niemann-Pick C1 (NPC1), la protéine soluble Niemann-Pick C2 (NPC2), deux protéines lysosomales qui régulent l’export du cholestérol à partir des LELs. En conséquence, l’absence de Wnt5a inhibe la fonction lysosomale et l’autophagie, ainsi que la sortie du cholesterol hors des LELs. Ceci resulte en l’accumulation de larges corps d’inclusion intracellulaires, de larges LELs riches en cholestérol, d’une diminution du cholestérol au niveau du RE
We identified the Wnt ligand, Wnt5a, as a member of the nutrient/energy/stress sensor, mTORC1 scaffolding complex, which drives lysosomal function and promotes cholesterol trafficking. By decreasing mTORC1 activity and by activating the autophagy-lysosomal axis, Wnt5a senses changes in dietary cholesterol supply, promotes endosomal/lysosomal (LELs) cholesterol egress to the endoplasmic reticulum (ER), and protects against atherosclerosis. Moreover, Wnt5a binds cholesterol-rich membranes and specifically interacts with two lysosomal proteins Niemann–Pick C1 and Niemann–Pick C2 that regulate cholesterol export from LELs. Consequently, absence of Wnt5a decoupled mTORC1 from variations in LELs sterol levels, and this resulted in accumulation of large intracellular inclusion bodies, large LELs and low ER cholesterol

PQLC2, qui signifie protéine conte- nant des répétitions de boucle proline-gluta- mine 2, appartient à une famille de protéines de transport membranaires caractérisées par une topologie membranaire à sept hélices et deux motifs proline-glutamine. PQLC2 est localisé dans la membrane lysosomale des cellules mammifères, et des études utilisant du PQLC2 recombinant exprimé dans des ovocytes de Xe- nopus ont démontré que PQLC2 est un unipor- teur qui transporte spécifiquement des acides aminés cationiques. Cependant, sa structure atomique en 3D n’a pas encore été déterminée. En plus de son rôle de transporteur, PQLC2 est également un récepteur membranaire. Lorsque la cellule est privée d’acides aminés cationiques, PQLC2 recrute à la surface du lysosome un com- plexe de trois protéines (appelé CSW) : les pro- téines GTPas-activatrices C9ORF72 et SMCR8, et WDR41, l'ancrage entre CSW et PQLC2. Le com- plexe CSW est important pour le bon fonction- nement des lysosomes. De plus, des mutations congénitales dans le gène codant pour C9ORF72 sont directement associées à deux maladies neurodégénératives. Des essais de pull-down dans des extraits cellu- laires indiquent que l’interaction d’un court mo- tif peptidique de 10 acides aminés provenant d’une boucle saillante de WDR41 (boucle WDR41-7CD) avec PQLC2 est suffisante pour le recrutement lysosomique de CSW. Afin de ca- ractériser cette interaction ainsi que le rôle fonc- tionnel de PQLC2, nous avons exprimé PQLC2 de mammifère dans la levure Saccharomyces cerevisiae et établi un protocole de purification de PQLC2 basé sur la reconnaissance entre des nanocorps anti-GFP et GFP fusionné à PQLC2. Pour améliorer la stabilité de PQLC2 purifié par détergent, nous avons introduit des mutations spécifiques le long de la séquence de la pro- téine en utilisant une approche de mutagenèse basée sur un consensus. La microscopie électro- nique à contraste négatif de PQLC2 purifié par détergent suggère que ce transporteur s’as- semble sous forme d’homotrimère, comme les autres membres de la même famille de trans- porteurs à boucle PQ. Enfin, par spectroscopie de résonance paramagnétique électronique (RPE), nous avons évalué l’interaction directe entre PQLC2 et un peptide codant la boucle WDR41. Ces expériences ont révélé le rôle de certains résidus de la boucle WDR41 dans l’in- teraction PQLC2/boucle WDR41-7CD, ainsi que l’effet d’un substrat de PQLC2
PQLC2, which stands for proline-glu- tamine loop repeat-containing protein 2, be- longs to a family of membrane transport pro- teins characterized by a seven-helix membrane topology and two proline-glutamine motifs. PQLC2 is localized in the lysosomal membrane of mammalian cells, and studies using recombi- nant PQLC2 expressed in Xenopus oocytes have demonstrated that PQLC2 is an uniporter that specifically transports cationic amino acids. However, its 3D atomic structure has not yet been determined. In addition to being a trans- porter, PQLC2 is also a membrane receptor. When the cell is deprived of cationic amino acids, PQLC2 recruits at the lysosome surface a complex of three proteins (called CSW): the GTPase-activating proteins C9ORF72 and SMCR8, and WDR41, the anchor between CSW and PQLC2. The CSW complex is important for normal lysosome function. In addition, congeni- tal mutations in the gene encoding C9ORF72 are directly associated with two neurodegene- rative diseases. Pull-down assays in cell extracts indicate that the interaction of a short 10 amino acid peptide motif from a protruding loop of WDR41 (WDR41-7CD loop) with PQLC2 is sufficient for lysosomal recruitment of CSW. To characterize this interaction as well as the functional role of PQLC2, we expressed mammalian PQLC2 in the yeast Saccharomyces cerevisiae, and established a purification protocol of PQLC2 based on the recognition between anti-GFP nanobodies and GFP fused to PQLC2. To improve the stability of detergent-purified PQLC2, we introduced speci- fic mutations along the protein sequence using a consensus-based mutagenesis approach. Ne- gative-staining electron microscopy of deter- gent-purified PQLC2 suggests that this trans- porter assembles as a homotrimer, like other members of the same PQ-loop family of trans- porters. Finally, by electron paramagnetic re- sonance (EPR) spectroscopy, we assessed the direct interaction between PQLC2 and a peptide encoding the WDR41 loop. These experiments revealed the role of certain WDR41 loop resi- dues in the PQLC2/WDR41-7CD loop interac- tion, as well as the effect of a PQLC2 substrate

Les travaux de la thèse portent sur l'implication de la voie de signalisation Akt (sérine/thréonine kinase Akt) et mTOR (mammalian target of rapamycin) dans la physiopathologie de l'hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) expérimentale. L'HTAP résulte d'une prolifération exagérée des cellules constitutives des vaisseaux pulmonaires, principalement les cellules musculaires lisses artérielles pulmonaires (CML-AP). De nombreux effecteurs biologiques et physiques préalablement identifiés agissent sur les CML-AP et participent à l'hyperplasie de celles-ci. Nous montrons que ces nombreux effecteurs convergent vers une voie de signalisation intracellulaire commune, la voie Akt/mTOR, qui de fait représente une cible thérapeutique pour le traitement de l'HTAP, et pourrait conditionner l'hyperplasie des CML-AP. mTOR est présent dans la cellule sous forme de deux complexes, mTORC1 et mTORC2, qui phosphorylent des substrats variés contrôlant la prolifération cellulaire. Les effecteurs de mTORC1 incluent les S6 kinases (S6K1 and S6K2) et les "eIF4E-binding proteins" (4EBP) alors que mTORC2 active la sérine/thréonine kinase Akt et parmi les kinases sous-jacentes, la kinase GSK3. La première étude est consacrée à l'évaluation des effets des inhibiteurs de protéases du VIH (ritonavir, amprenavir, nelfinavir) sur la progression de HTAP expérimentale, induite par la monocrotaline ou l'hypoxie. Nous montrons que ces deux formes d'HTAP sont associées à une activation de la voie Akt/mTOR dans les artères pulmonaires. Les traitements respectifs par les trois inhibiteurs des protéases du VIH durant 3 semaines induisent une réversibilité de l'HTAP, de l'hypertrophie ventriculaire droite et du remodelage des vaisseaux pulmonaires, de même qu'une inhibition de la phosphorylation d'Akt, de S6K et de GSK3. La prolifération des CML-AP induite par le PDGF ou le SVF 5%, associée à une augmentation de p-Akt et p-GSK3, est également bloquée par les inhibiteurs des protéases, de façon similaire et non additive à celle d'inhibiteurs spécifiques de la PI3 kinase et de GSK3. La conclusion est que ces traitements antirétroviraux inihibent la progression de l'HTAP en inhibant la voir Akt/mTOR dans les CML-AP. Cette proposition permettrait d'expliquer l'effet suspecté en clinique des traitements antirétroviraux sur l'HTAP compliquant l'infection par le VIH.Dans la seconde étude, nous montrons que les CML-AP en culture prélevées à partir de rats ayant développé une HTAP induite par la monocrotaline proliférent de façon exagérée en comparaison avec les cellules de rats témoins. Ce phénotype prolifératif est observé en présence de nombreux facteurs mitogènes parmi lesquels le SVF 5%, le PDGF, la sérotonine ou 5-HT, l'IGF1 ou l'IL1-beta, et est associé à une activation des substrats de mTORC1 et mTORC2. Le traitement in vitro par la rapamycine des CML-AP de rats avec HTAP établie permet d'inhiber la prolifération de ces cellules et de bloquer à la fois mTORC1 et mTORC2. De même, le traitement par la rapamycine de rats porteurs de l'HTAP préétablie pendant une semaine permet de normaliser la prolifération des CML-AP in vitro et in vivo et d'inhiber mTORC1 et mTORC2, effets non observés par l'Imatinib ou la Fluoxetine. De plus, le traitement des rats par la rapamycine prévient ou corrige l'HTAP induite par la monocrotaline de façon plus importante que l'Imatinib ou la Fluoxétine.Ces résultats indiquent donc que l'activation de la voie Akt/mTOR, très étroitement associée au développement de l'HTAP expérimentale, pourrait expliquer le phénotype prolifératif anormal des CML-AP inhérent à la pathologie, et ainsi représenter une cible thérapeutique de choix pour le traitement de l'HTAP humaine
The major objectives of research described in this thesis is focused on the cell signaling pathway of Akt (serine/threonine kinase Akt) and mTOR (mammalian target of rapamycin) in the patho-physiology of experimental pulmonary arterial hypertension (PAH). PAH occurs as a result ofhyperplasia of the components of pulmonary vessels, principally the pulmonary arterial smooth muscle cells (PA-SMCs). Numerous previously identified biological and physical effectors act on the PA-SMCs and participate in PA-SMC hyperplasia. Here we show studied that these different effectors converge into a common intracellular signaling pathway, Akt/mTOR signaling pathway, which represents actually a therapeutic target for PAH treatment, and could be involved in the hyperplasia of PA-SMCs. In cells mTOR, is presented in the form of two complexes, mTORC1 and mTORC2, which phosphorylate various substrates controlling the cellular proliferation. The effectors of mTORC1 include the S6 kinases (S6K1 and S6K2) and eIF4E-binding proteins (4EBP), meanwhile mTORC2 activates the serine/threonine kinase Akt and the underlying kinases, e.g. GSK3 kinase.The first study is devoted to evaluate the effects of the protease inhibitors of HIV (ritonavir, amprenavir, nelfinavir) on experimental PAH development induced by monocrotaline or hypoxia. We studied that the two forms of PAH are associated with an activation of Akt/mTOR signaling pathway in pulmonary arteries. The treatment by the three protease inhibitors of HIV during 3 weeks causes reversibility in experimental PAH with decreased right ventricular hypertrophy and pulmonary vascular remodeling as well as inhibition of phosphorylation of Akt, S6K and GSK3. The proliferation of PA-SMCs stimulated by PDGF or FCS 5%, which is associated with an increased p-Akt and p-GSK3, is also blocked by the proteases inhibitors, in a similar and non additive way like the specific inhibitors of PI3 kinase and GSK3. We conclude that the antiretroviral treatments significantly inhibits PAH development by inhibiting Akt/mTOR signaling pathway in PA-SMCs. This proposition allows explaining the effect of antiretroviral treatments of PAH accompanied with HIV in patients.In the second study, we studied that the cultured PA-SMCs extracted from the rats with monocrotaline induced-PAH(MCT-PAH) proliferates faster as compared to control. This proliferative phenotype is observed in the presence of different mitogenic factors including FCS 5%, PDGF, 5-HT, IGF1 or IL-1β, and is associated with an activation of the substrates of mTORC1 and mTORC2. Treatment with rapamycin in the PA-SMCs extracted from the rats with PAH in vitro inhibits the proliferation and also blocks the activation of mTORC1 and mTORC2. The treatment by rapamycin in the rats with PAH during one week allows normalizing the proliferation of PA-SMCs in vitro and inhibiting the activation of mTORC1 and mTORC2 in vivo. These effects were not observed when treated with imatinib or fluoxetine. Moreover, treatment with rapamycin prevents or reverse MCT induced PAH more significantly than that by imatinib or fluoxetine.These results indicate that the activation of Akt/mTOR signaling pathway isclosely related to experimental PAH development, which can explain the abnormal proliferative phenotype of PA-SMCs involved in the patho-physiology of PAH, and represent a therapeutic target for the treatment of PAH in human

La production d’anion superoxyde (O2-) par le complexe NADPH oxydase 2 (NOX2) du polynucléaire neutrophile (explosion oxydative, EO) contribue à l’élimination d’agents pathogènes. Cette fonction de défense est stimulée par divers agents pro-inflammatoires, notamment par des peptides bactériens (fMLP), qui déclenchent une cascade de signalisation impliquant différentes protéines kinases (PKC, AKT, MAP-Kinases) et aboutissant à l’activation de la NOX2 (également nommée gp91phox), le coeur catalytique du complexe. Dans cette thèse, j’ai identifié la protéine kinase mTOR comme un nouvel effecteur majeur de l’EO dans les neutrophiles sains et j’ai comparé son mode d’action transductionnel dans les neutrophiles de patients ayant une cirrhose alcoolique décompensée en vue de comprendre leur grande susceptibilité aux infections bactériennes.Une contribution majeure de mTOR dans la production d’O2- induite par le fMLP a pu être démontrée à l’aide de son antagoniste spécifique, le médicament Rapamycine et par une approche antisense. mTOR agit en amont de la p38-MAPK qui phosphoryle la p47phox, un composant majeur du complexe NADPH oxydase. Dans les neutrophiles de patients cirrhotiques, l’EO est fortement défaillante, associée à un défaut d’activation de la voie p38-MAPK/p47phox(S345). Ce déficit d’EO est aggravé par la Rapamycine. Les neutrophiles de patients cirrhotiques présentent également un déficit d’expression de la gp91phox (NOX2), p22phox, p47phox et mTOR. Un déficit d’expression de la NOX2 a pu être reproduit en traitant les neutrophiles sains par le fMLP ou du plasma des patients. De plus, ce phénomène met en jeu une dégradation protéolytique insoupçonnée de la gp91phox impliquant l’élastase. Enfin, la déficience fonctionnelle des neutrophiles de patients a pu être corrigée dans des neutrophiles isolés et dans du sang total des patients cirrhotiques à l’aide d’un agoniste de récepteurs « Toll-like receptor (TLR) » qui agit en favorisant la transcription du gène de la gp91phox et sa synthèse protéique.En conclusion, mTOR émerge comme un nouvel effecteur transductionnel majeur de l’EO des neutrophiles, favorisant l’activation de la voie p47phox/gp91phox via les MAPK. Cette nouvelle voie de signalisation est fortement impactée au cours de la cirrhose alcoolique, ce qui favorise la susceptibilité des patients aux infections bactériennes. Bien que notre étude soulève ainsi des inquiétudes quant à l’utilisation d’inhibiteurs de mTOR chez les patients immunodéprimés, elle suscite par ailleurs la perspective de pouvoir corriger les déficits fonctionnels des neutrophiles à l’aide d’agents capables de stimuler des TLR intracellulaires
Superoxide anion (O2-) production by NADPH oxidase 2 (NOX2) complex of polymorphonuclear neutrophil (i.e respiratory burst, RB) contributes to efficient elimination of pathogens. This defense function is stimulated by various pro-inflammatory agents, especially by bacterial peptides (fMLP) which trigger a signaling cascade involving many protein kinases (PKC, AKT, MAP-Kinases) resulting in activation of NOX2, also called gp91phox, the catalytic core of the complex. In this thesis, I identified the protein kinase mTOR as a novel major RB effector of healthy neutrophils and I compared its transductional activity in neutrophils from patients suffering from alcoholic decompensated liver cirrhosis, aiming at understanding their high susceptibility to bacterial infections.A major contribution of mTOR to fMLP-induced neutrophil superoxide production was demonstrated using its specific drug antagonist Rapamycin, and by an antisens strategy. mTOR is activated upstream of p38-MAPK which phosphorylates p47phox, a major component of the NADPH oxidase complex. In neutrophils from cirrhotic patients, the RB is dramatically impaired and this was associated with a deficient activation of the p38-MAPK/p47phox(S345) signaling pathway. This RB deficiency was aggravated by Rapamycin. Neutrophils from cirrhotic patients also exhibited a deficient expression of gp91phox (NOX2), p22phox, p47phox and mTOR. A deficient NOX2 expression can be reproduced by treating healthy neutrophils with fMLP or plasma from cirrhotic patients. Furthermore, this phenomenon involved an unexpected proteolytic degradation of gp91phox mediated by elastase. Finally, this deficient superoxide production by neutrophil from cirrhotic patients can be corrected ex vivo in isolated neutrophils and in patients’ whole blood, using a Toll-like receptor agonist that acts by promoting the transcription and traduction of gp91phox .In conclusion, mTOR emerges as a novel and major signaling effector of neutrophil RB, promoting the activation of p47phox/gp91phox through MAPKs. This novel signaling pathway is strongly impaired during alcoholic liver cirrhosis, which increases patients’ susceptibility to bacterial infections. Although our study raises concerns about the use of mTOR inhibitors in immunocompromised patients, it also provides therapeutic propects for correcting neutrophil functional deficiencies using agents capable of stimulating intracellular TLR

L’adénomyose est une pathologie chronique bénigne de l’utérus caractérisée par une infiltration du myomètre par du tissu endométrial composé de glandes et de stroma avec une hypertrophie et une hyperplasie des cellules musculaires lisses adjacentes. Cette maladie fréquente de la femme en âge de procréer cause des symptômes invalidants comme des dysménorrhées, des saignements utérins anormaux et une infertilité. L’adénomyose utérine est souvent associée à d’autres pathologies gynécologiques bénignes œstrogéno-dépendantes comme les léiomyomes utérins et l’endométriose. Les options thérapeutiques médicamenteuses sont purement symptomatiques et non-curatives et l’adénomyose reste une cause majeure d’hystérectomie. Les mécanismes physiopathologiques qui aboutissent au développement de l’adénomyose sont probablement multifactoriels et ne sont que partiellement compris actuellement. Selon la théorie la plus communément admise, l’adénomyose trouve son origine dans la couche basale de l’endomètre avec une invagination de cellules entre les faisceaux musculaires et/ou le long de vaisseaux lymphatiques. De multiples facteurs pourraient être impliqués dans l’initiation de cette invasion, notamment une résistance à l’action de la progestérone, une production intra-lésionnelle d’œstrogènes par activation de l’aromatase, des anomalies myométriales prédisposant à l’invasion, des lésions tissulaires induites par la grossesse, l’accouchement, le dyspéristaltisme utérin ou iatrogènes et des anomalies de l’endomètre le prédisposant à l’invasion. Dans un premier temps nous détaillons, dans un article de revue, les traitements médicamenteux actuellement utilisés pour traiter les symptômes causés par l’adénomyose et discutons les mécanismes physiopathologiques qui pourraient être la cible de nouveaux traitements médicamenteux. Ensuite, nous exposons les résultats de l’étude in vitro des voies de signalisation cellulaires des mitogen-activated protein kinases (MAPKs) et phosphatidylinositol 3 kinase/Akt/mammalian target of rapamycin (PI3K/mTOR/Akt) dans les cellules musculaires lisses utérines issues de femmes avec de l’adénomyose et de témoins sans adénomyose. Nous montrons une augmentation de la prolifération des cellules myométriales avec une activation in vitro de la voie MAPK/ERK chez les femmes avec de l’adénomyose en comparaison avec les témoins. L’activation de la voie PI3K/mTOR/Akt n’est pas significativement différente. La production de dérivés réactifs de l’oxygène et leurs voies de détoxification ne sont pas différentes dans les cellules myométriales de femmes avec de l’adénomyose et celles de témoins, ce qui suggère une activation de la voie des MAPK/ERK indépendante des dérivés réactifs de l’oxygène. Nos résultats montrent que des inhibiteurs des protéines kinases et le rapanalogue temsirolimus contrôlent la prolifération des cellules myométriales in vitro, ce qui suggère une implication des voies de signalisation MAPK/ERK et PI3K/mTOR/Akt dans la prolifération des cellules musculaires lisses dans l’adénomyose et les léiomyomes. Finalement, nous avons étudié l’ostéopontine comme biomarqueur sérique dans une cohorte de femmes en âge de procréer opérées pour des pathologies gynécologiques bénignes. La présence d’endométriose a été déterminée chirurgicalement et les lésions endométriosiques ont été confirmées histologiquement et classées en lésions superficielles, endométriomes ou lésions invasives profondes. La présence d’adénomyose a été déterminée par imagerie par résonance magnétique préopératoire et deux types d’adénomyose ont été caractérisés : l’adénomyose diffuse, l’adénomyose focale avec ou sans lésions diffuses associées. L’ostéopontine sérique est diminuée en cas d’adénomyose focale et de lésions d’endométriose profonde en comparaison avec des témoins sains et augmentée dans l’endométriose superficielle en comparaison avec l’endométriose profonde. (...)
Adenomyosis is chronic benign uterine disease characterized by myometrial infiltration by endometrial tissue – both glands and stroma – with hypertrophy and hyperplasia of surrounding smooth muscle cells. This frequent disease occurring in reproductive age women causes invalidating symptoms such as dysmenorrhoea, abnormal uterine bleeding and infertility. Adenomyosis is frequently associated with other estrogen-dependant gynaecologic diseases such as uterine leiomyomas and endometriosis. Medical treatments are non-curative and act purely by alleviating symptoms and adenomyosis remains a major cause of hysterectomy. Physiopathological mechanisms underlying the disease are probably multifactorial and currently not fully elucidated. According to the most widely accepted theory adenomyosis originates from the basal layer of the endometrium which invaginates between smooth muscle cell bundles and/or along lymphatic vessels. Multiple factors could be implicated in triggering this invasion, amongst others resistance to progesterone, intra-lesional production of estrogens through aromatase activation, myometrial anomalies predisposing to invasion, tissue lesions induced by pregnancy, labour, uterine dysperistaltism or iatrogenic and endometrial anomalies predisposing to invasion. First, in a clinical review article, we detail current medical therapies used to alleviate adenomyosis-associated symptoms and discuss physiopathological mechanisms that could be targets for novel medical treatments. We then describe an in vitro study on the activation of the mitogen-activated protein kinases (MAPKs) and phosphatidylinositol three kinase/mammalian target of rapamycin/Akt (PI3K/mTOR/Akt) signalling pathways in uterine smooth muscle cells derived from women with adenomyosis and from adenomyosis-free controls. We show an increased proliferation of uterine smooth muscle cells related to the in vitro activation of the MAPK/ERK pathway in women with adenomyosis compared to controls. The activation of PI3K/mTOR/Akt was not significantly different. The production of reactive oxygen species and their detoxification enzymes were not different in uterine smooth muscle cells of women with adenomyosis compared to controls suggesting a reactive oxygen species independent activation of the MAPK/ERK pathway. Our results also show that inhibitors of protein kinases and the rapanalogue temsirolimus control the in vitro proliferation of uterine smooth muscle cells suggesting an implication of both MAPK/ERK and PI3K/mTOR/Akt in the proliferation of uterine smooth muscle cells in adenomyosis and leiomyomas. Finally, we studied osteopontin as a serum biomarker in a cohort of reproductive-age women undergoing surgery for benign gynaecological conditions. The presence of endometriosis was determined surgically and endometriosis lesions were confirmed histologically and classified into superficial lesions, endometriomas and deep infiltrating lesions. The presence of adenomyosis was determined by magnetic resonance imaging before surgery and women were classified according to two types of adenomyosis: diffuse adenomyosis, focal adenomyosis with or without associated diffuse lesions. Osteopontin levels were decreased in case of focal adenomyosis and deep infiltrating endometriosis compared to disease-free women and increased in superficial endometriosis compared to deep infiltrating endometriosis. Osteopontin, a secreted glycoprotein implicated in inflammation and in tumor-metastasis, is not a biomarker of disease severity in endometriosis and adenomyosis but could reflect events implicated in peritoneal dissemination of endometriosis lesions

Les leucémies aiguës myéloïdes (LAM) constituent un groupe hétérogène de pathologies acquises caractérisées par une prolifération clonale de cellules hématopoïétiques immatures. De nombreuses voies de signalisation sont activées dans les cellules blastiques et la compréhension des mécanismes d'activation et de régulation de ces voies est essentielle en vue du développement de thérapeutiques d'inhibition ciblées. Dans ce contexte, je me suis intéressé aux voies de signalisation PBK/Akt et mTOR qui sont constitutivement activées dans respectivement 50% et 100% des cas. J'ai tout d'abord montré que la dérégulation de la voie PBK/Akt est principalement due à une production autocrine d'IGF-1. J'ai ensuite observé que l'inhibition spécifique de la signalisation mTORCl par la rapamycine induit une sur-stimulation de la voie PBK/Akt dépendante du système IGF-1/IGF-1R. J'ai également démontré que l'inhibition concomitante des voies PBK et mTOR par le NVP-BEZ235 induit un effet anti-leucémique puissant in vitro dans les LAM. Enfin, je me suis intéressé aux mécanismes de régulation des FT FOXO connus pour leurs propriétés de suppresseurs de tumeurs. J'ai observé dans les blastes une inactivation constante du FT FOXO3a due à l'activation constitutive de la kinase IicB. La réactivation des fonctions anti-oncogéniques de FOXO3a via l'inhibition de la kinase LcB pourrait donc constituer une stratégie thérapeutique intéressante dans les LAM. Ce travail montre donc que la compréhension des mécanismes de régulation des voies de signalisation PBK/Akt/mTOR dans les LAM est essentielle pour permettre le développement de nouvelles thérapeutiques dans cette pathologie
Acute myeloid leukemia (AML) is a clonal hematopoietic stem cell disorder, characterized by uncontrolled proliferation/survival of immature myeloid progenitors, blocked in their differentiation. Aberrant activation of multiple signalling pathways is frequently found in AML cells. However, a better understanding of the mechanisms leading to constitutive activation of these pathways is required to develop new targeted therapies in this disease. In this work, I investigated the implication in AML cells of both PBK/Akt and mTOR signalling pathways which are constitutively activated in respectively 50% and 100% of cases. I first demonstrated that the PBK/Akt deregulation is mostly due to an IGF1 autocrine production. I then observed that the specific inhibition of mTORCl with rapamycin induces an overactivation of PBK/Akt signalling du to the IGF-1 autocrine loop. I also demonstrated that concomitant inhibition of both PBK/Akt and mTORCl signalling pathways with compounds such as NVP-BEZ235, a dual PBK/mTOR inhibitor induce a promising anti-leukemic effect in vitro and could be use in clinical trials. Finally, I investigated the implication of FOXO proteins, which possess tumours suppressive functions. Interestingly, I observed that FOXO3a is constantly inactivated in AML cells, due to the constitutive activation of the IkB kinase. Réactivation of FOXO3a activity through IkB inactivation represents therefore another therapeutic strategy for AML. Altogether, this work clearly suggests that a better understanding of mechanisms leading to the deregulation o both PBK/Akt and mTOR pathways and their connexions is required to develop new targeted therapies in this disease