Добірка наукової літератури з теми "Voie de signalisation du stress"

La dystrophie myotonique de type I (DM1) est une maladie génétique responsable d’une altération multi-systémique de l’épissage alternatif. En conséquence, de nombreuses voies de signalisation cellulaires sont dérégulées. Une répression de l’AMPK (adenosine monophosphate activated kinase), le principal régulateur du métabolisme cellulaire, est notamment observée. Restaurer la voie de signalisation de l’AMPK pourrait permettre d’améliorer la biogenèse et la dynamique mitochondriales, les processus mitophagiques et de régulation du stress oxydatif mitochondrial, la production énergétique et, in fine, l’homéostasie du tissu musculaire strié squelettique dans la DM1.

Les psychoses majeures telles la schizophrénie sont des troubles complexes qui peuvent impliquer des interactions multiparamétriques comprenant des facteurs génétiques et environnementaux comme des infections. Des études successives ont montré une association entre la schizophrénie et les rétrovirus endogènes humains (HERV). Les HERVs sont des composants du génome humain qui représentent 8 % de l’ADN chromosomique. Depuis plus d’une décennie, une famille spécifique de HERV, HERV-W, a été associée à la schizophrénie. Or, une fois activée, l’expression HERV-W peut être à l’origine de la production d’une protéine d’enveloppe (HERV-W Env) aux propriétés pro-inflammatoires et cytopathogènes via une très haute affinité pour le toll-like receptor 4 (TLR4). Ainsi la sécrétion de cette « toxine endogène » ou sa présentation à la surface des cellules productrices, induit une forte activation des voies de signalisation TLR4 dans les cellules du système immunitaire ou du tissu cérébral (microglie, en particulier). Une transcription élevée des gènes HERV-W a été rapportée dans des études effectuées sur différentes populations de patients schizophrènes en Europe, en Amérique du Nord et en Chine. Les antigènes de capside et d’enveloppe des protéines HERV-W ont été mis en évidence dans des échantillons de sang de patients schizophrène corrélant avec le dosage de CRP (marqueur d’inflammation), ceci, dans la sous-population des patients ayant une CRP positive. Par ailleurs, on a montré que certains Herpesviridae (CMV, HSV…), le virus influenza ou le parasite Toxoplasma gondii, qui sont des facteurs positivement associés à un risque plus élevé de développer une schizophrénie, avaient la capacité d’activer des éléments de la famille HERV-W dans certaines cellules. Les études expérimentales ainsi effectuées, démontrent que des facteurs environnementaux peuvent induire une modification de l’expression de ces éléments génétiques et, ainsi, induire une production auto-entretenue de protéine pathogène codée par certaines copies HERV-W. Différentes études ont aussi montré un effet potentiel de HERV-W Env sur le développement et le fonctionnement neuronal, via la dérégulation de neurorécepteurs (NMDA/DRD3) ou de facteurs comme le BDNF. D’autres paramètres de ces interactions complexes ont aussi été mis en évidence, comme certains profils immunogénétiques (HLA/génotype TLR4 susceptibles aux infections), un faible contrôle épigénétique (infections périnatales), des toxiques (cannabis ?) ou des stress particuliers. La résultante de ces interactions multiples, peuvent permettre de relayer les effets des facteurs environnementaux au niveau d’une expression génique HERV-W anormale codant pour une protéine immuno- et neurotoxique. Ainsi, HERV-W pourrait constituer un élément pivot dans la pathogenèse de la maladie, une fois activé au niveau du génome de certaines cellules. Par conséquent, notre hypothèse est qu’un événement infectieux ou inflammatoire majeur au cours de la grossesse, peut déclencher l’activation des éléments de HERV-W dans l’embryon ou le nouveau-né. L’activation de ces HERVs qui peuvent rétrotransposer dans le génome affecté, pourrait provoquer des modifications de l’ADN telles qu’observées ultérieurement chez les malades atteints de schizophrénie (CNV, microdélétions ou réarrangements génétiques, etc.). Un remaniement du génome HERV-W et d’éléments « génétique mobiles » associés, pourrait causer une expression aberrante HERV-W et conduire à un développement neurologique anormal, dans un contexte général de neurotoxicité inflammatoire. Des conditions de stress particulières et/ou des infections secondaires avec des agents neurotropes tels que, par exemple, le cytomegalovirus (CMV) ou le virus de l’herpès simplex de type 1 (HSV-1), pourraient alors venir augmenter ou réactiver l’expression des éléments modifiés de HERV-W modifiés ou dérégulés. Ceci conduirait à atteindre un seuil d’expression qui déclencherait des épisodes neuro-inflammatoires et/ou neurotoxiques à l’origine d’une symptomatologie psychotique aiguë. L’existence d’anticorps neutralisant cette toxine endogène, dont une IgG4 humanisée est actuellement développée en phase II d’essais cliniques pour d’autres pathologies neuro-inflammatoires, suggère que des études précliniques sont nécessaires pour étayer des stratégies de traitement spécifiques analogues. Une telle approche innovante ciblant une protéine endogène qui agirait en amont de la cascade pathogénique responsable de l’évolution de la maladie schizophrénique, pourrait la neutraliser et, potentiellement, réduire puis prévenir la survenue d’épisodes psychotiques ainsi que les conséquences neuropathologiques induites.

De nombreuses études sont menées pour élucider le mécanisme de la transformation de la protéine prion normale (PrPc) en protéine pathogène résistante aux protéases (PrPres) et pour comprendre comment l’accumulation de cette PrPres peut induire les dégénérescences nerveuses observées lors des Encéphalopathies Spongiformes Transmissibles (EST). Cependant, la protéine prion est une protéine ubiquitaire présente dans de nombreux tissus autres que le tissu nerveux et le rôle cellulaire «normal» joué par cette PrPc est très controversé et reste encore une énigme. Différentes équipes INRA utilisent leurs compétences en physiologie pour établir la présence et les voies de sécrétions de la protéine prion normale dans différents organes. Ces études se font en utilisant des modèles animaux et cellulaires classiques, mais aussi des souris où le gène codant pour la protéine prion est supprimé (PrP-/-) ou sa quantité sur-exprimée par introduction de multiples copies de ce gène. Ceci permettra d’une part d’étudier le ou les rôles possibles de cette protéine dans les différents tissus et fluides biologiques (protection contre le stress oxydatif, transport de métaux, signalisation cellulaire, etc.), d’autre part de rechercher si lors de l’infection, de la protéine prion pathogène est retrouvée dans certains de ces fluides biologiques tels que le lait et le sperme. En effet, si les études passées n’ont jamais montré de protéine prion pathogène dans ces fluides, des travaux utilisant des méthodes plus sensibles sont nécessaires pour confirmer ces résultats.

Après avoir été longtemps dépendante des pesticides, l’agriculture mondiale est aujourd’hui frappée par un courant qui favorise des pratiques plus durables et plus respectueuses de l’environnement. Pour répondre à ces nouvelles exigences, les agriculteurs doivent se tourner vers l’exploitation et la rentabilisation des ressources naturelles par le biais de pratiques agricoles combinant la performance et la protection des cultures à un moindre coût écologique. Dans ce contexte, le développement de molécules biologiques capables de stimuler les défenses naturelles des végétaux (SDN) est une stratégie qui attire de plus en plus l’attention. Une molécule SDN est un éliciteur susceptible de déclencher une série d’évènements biochimiques menant à l’expression de la résistance chez la plante. La perception du signal par des récepteurs membranaires spécifiques et sa transduction par diverses voies de signalisation conduisent à la synthèse et à l’accumulation synchronisée de molécules défensives parmi lesquelles certaines jouent un rôle structural alors que d’autres exercent une fonction antimicrobienne directe. Les barrières structurales contribuent à retarder la progression de l’agent pathogène dans les tissus de la plante et à empêcher la diffusion de substances délétères telles des enzymes de dégradation des parois ou des toxines. Les mécanismes biochimiques incluent, entre autres, la synthèse de protéines de stress et d’inhibiteurs de protéases ainsi que la production de phytoalexines, des métabolites secondaires ayant un fort potentiel antimicrobien. Les progrès remarquables accomplis ces dernières années en termes de compréhension des mécanismes impliqués dans la résistance induite chez les plantes se traduisent aujourd’hui par la commercialisation d’un nombre de plus en plus important de SDN capables de stimuler le « système immunitaire » des plantes en mimant l’effet des agents pathogènes.

L’énergie est le principal facteur déterminant de la viabilité neuronale. Dans cette synthèse, nous proposons l’hypothèse d’une activation anormale de la glycolyse aérobie par la stimulation de la voie de signalisation canonique WNT/β-caténine dans la sclérose latérale amyotrophique (SLA). La stimulation de la voie canonique WNT induit en effet l’activation de la glycolyse aérobie, appelée aussi effet Warburg, via la stimulation des enzymes glycolytiques comme PKM2, PDK1, LDH-A et MCT-1 et les transporteurs de glucose Glut. La glycolyse aérobie consiste en la conversion de la majeure partie du glucose en lactate quelle que soit la teneur en oxygène. Une dérégulation du métabolisme énergétique cellulaire qui favorise la mort cellulaire participerait à la progression de la SLA. Contrôler l’expression de la voie de signalisation canonique WNT/β-caténine pourrait ainsi apparaître comme une cible intéressante pour moduler la glycolyse aérobie et donc la progression de la SLA.

Les stress génotoxiques provoquent des dommages de l'ADN ou un blocage de la réplication cellulaire. Chez S. Cerevisiae, la voie de signalisation permettant l'arrêt du cycle cellulaire afin de réparer ces lésions comprend deux kinases essentielles Mec1 et Rad53, homologues des kinases ATR et Chk2 de Mammifères. Nous avons mis en évidence une interaction génétique entre l'allèle toxique RAD53-GFP et le gène MIG3 qui code pour un répresseur transcriptionnel de la famille MIG. La kinase Snf1, homologue des AMPK de Mammifères, est activée en absence de glucose dans le milieu et inactive le facteur Mig1. Nos résultats suggèrent que l'activité basale de la kinase Snf1 est nécessaire pour une tolérance optimale à l'hydroxyurée, un inhibiteur des ribonucléotide réductases (RNR), au méthyl méthanesulfonate (MMS), un agent alkylant de l'ADN, ou au cadmium, un métal génotoxique. La kinase Snfl n'est pas essentielle pour l'arrêt du cycle cellulaire ou l'induction des gènes RNR2-4 dépendante de Mec1 et Rad53. Par contre, Snf1 pourrait jouer un rôle dans la réparation de l'ADN ou la reprise de la réplication. Mig3 est une des cibles de Snf1 dans la réponse à ces composés génotoxiques ou lors d'une privation en glucose et les modifications post-traductionnelles de Mig3 sont en corrélation avec le degré d'activation de Snf1 selon les conditions. Une étude transcriptomique indique que les facteurs de transcription Yap1 et Aft1 semblent activés en présence d'hydroxyurée, favorisant probablement le maintien de l'homéostasie redox ou du fer. Nous supposons que la kinase Snf1 est nécessaire pour restaurer la fonctionnalité des RNR en présence d'hydroxyurée, de MMS ou de cadmium. D'autres éléments suggèrent que l'activité de la kinase participe aux remaniements de la structure chromatinienne ou à la régulation transcriptionnelle de gènes impliqués dans les fonctions vacuolaires, la dégradation spécifique des protéines ou la synthèse des lipides lors d'un stress génotoxique
Genotoxic stresses induce DNA damage or DNA replication block that can impair the transmission of genetic information. In the budding yeast S. Cerevisiae, the signal transduction pathway allowing cell cycle arrest and DNA repair is under the control of the essential Mec1 and Rad53 kinases, homologues of the ATR and Chk2 mammalian kinases. We show here a genetic interaction between a toxic RAD53-GFP allele and the MIG3 gene, encoding a transcriptional repressor of the MIG family. The Snf1 kinase, homologous to the mammalian AMPK, is activated during glucose starvation and is partly responsible for derepression of glucose repressed genes through phosphorylation of the Mig1 repressor. We demonstrate that the basal activity of Snf1 is required for an optimal tolerance to hydroxyurea, an inhibitor of ribonucleotide reductases (RNR) and thus DNA replication, to methyl methanesulfonate (MMS), a DNA alkylating agent, or to cadmium, a genotoxic metal. Snf1 is not required for cell cycle arrest or RNR2-4 transcriptional activation mediated by the Mec1 pathway. The Snf1 kinase may participate in DNA repair or in replication resumption. The Mig3 repressor is among the Snf1 targets in response to genotoxic stress or during glucose privation and dissimilar post-traductional modifications of Mig3 correlate with Snf1 kinase activity levels in both conditions. We determined through DNA microarray analysis that the Yap1 and Aft1 transcription factors seem to be activated during hydroxyurea exposure, probably enhancing redox and iron homeostasis that are two conditions required for RNR function. We suggest that Snf1 could be required to restore RNR function during hydroxyurea, MMS or cadmium induced genotoxic stress. Some evidence also suggests that Snf1 kinase activity is implicated in chromatin structure remodelling or in the transcriptional regulation of genes involved in vacuolar functions, in protein targeted degradation, or in membrane lipid synthesis during genotoxic stress

Le stress électrophile et oxydant est un souci grandissant pour la santé avec l'évolution de nos modes de vie. L'exposition aux ultraviolets, à la pollution, aux substances carcinogènes, à la fumée de cigarette et la pratique intensive d'activités sportives sont autant de causes de stress oxydant pour l'organisme. Ces dommages sont associés à plusieurs maladies et conditions pathologiques telles que cancers, diabètes, infections pulmonaires et maladies neurodégénératives. L'élément de réponse antioxydant (ARE) est un des composants principaux des défenses de la cellule contre ce phénomène. Ce promoteur agit sous le contrôle de Nrf2 (Nuclear factor erythroid 2-related factor 2). Une stratégie populaire pour l'activation de ce mécanisme est l'utilisation d'inducteurs covalents. Ces molécules agissent par la formation de liens covalents avec les nombreux résidus cystéine de Keap1 (Kelch-like ECH-associated protein 1), une protéine chaperonne qui contrôle l'activité de Nrf2. Cette thèse présente la synthèse, les propriétés biologiques et l'étude des relations structure-activité d'une librairie d'électrophiles capables d'induire la transcription des gènes cibles de la voie de signalisation Keap1/Nrf2/ARE. Le premier volet fait état de la comparaison d'une variété d'électrophiles simples pour étudier les préférences de la cible. Le deuxième volet montre que la présence d'une seconde fonction capable de piéger un résidu cystéine fournit des analogues très puissants.

Les maladies cardiovasculaires constituent un problème majeur de santé publique. L'athérosclérose en est la principale étiologie. La prolifération des cellules musculaires lisses (CML) vasculaires est un des éléments clé du processus complexe de l'athérogenèse. Dans ce travail, nous mettons en évidence l'implication de la voie de signalisation E-cadhérine/beta-caténine dans l'effet mitogène des LDL oxydées sur les CML d'aorte humaine. Nous proposons plusieurs mécanismes d'activation de cette voie : clivage de la E-cadhérine, dissociation du complexe E-cadhérine/ beta-caténine et inhibition de la dégradation protéasomale de la beta-caténine. Les métalloprotéases matricielles, les tyrosine kinases et la sphingosine-1-phosphate sont impliquées. L'analyse de l'expression de la ß-caténine dans des plaques d'endartérectomies humaines confirme l'implication de cette voie de signalisation dans l'athérogenèse en montrant sa forme active dans les plaques. Par ailleurs, nous montrons l'implication d'un complexe multiprotéique composé de uPAR, MT1-MMP, MMP-2 et de l'intégrine avß3 dans la signalisation mitogène de l'uPA. L'ensemble de ces travaux nous permet de mieux comprendre certains aspects de la physiopathologie de l'athérosclérose
Cardiovascular diseases are an important healthcare problem. Atherosclerosis is the main etiology. During atherogenesis, vascular smooth muscle cell (VSMC) proliferation, and fibrous cape build-up are essential. In this study, we show for the first time E-cadherin/beta-catenin/Tcf4 pathway implication in human VSMC proliferation elicited by oxidized LDL. We highlight several mechanisms for ß-catenin activation by oxidized LDL: E-cadherin shedding, and dissociation of beta-catenin/E-cadherin complex and decrease of its proteasomal degradation. Metalloproteinases, sphingolipids pathway and tyrosine kinases, known to be activated by oxidized LDL, are implicated in this activation. These results on cell cultures are strengthening by immunohistochemistry staining with anti-active ß-catenin antibody on human carotid endarterectomies. These results establish an important role for ß-catenin activation in atherogenesis. In addition, we focus on mitogenic property of uPA, implicated in atherogenesis. We report that neutral sphingomyelinase-2 activation by uPA is mediated in a multi-protein complex with uPAR, MT1-MMP, MMP-2 and avß3 integrin. This complex formation seems to be necessary for ERK1/2 activation and cell proliferation induced by uPA. These data help us to better understand some aspects of atherosclerosis physiopathology

La mitochondrie est un centre de régulation métabolique à la fois intégrateur de signaux (visant à ajuster son fonctionnement selon les besoins énergétiques cellulaires) et initiateur de voies rétrogrades (permettant une réponse cellulaire à des changements d'états fonctionneles de la mitochondrie). Ce travail s'intéresse plus particulièrement au métabolisme oxydatif mitochondrial et aux voies de signalisation activées, dans les cellules HepG2, lors de deux situations de stress énergétique : le découplage mitochondrial constitue un signal conduisant les cellules à développer leur métabolisme oxydatif sans modifier la glycolyse (notamment par activation de la transcription de gènes codant pour des protéines mitochondriales). La mitochondrie est également une des cibles du traitement par glucocorticoïdes, ces hormones induisant à la fois des effets à court terme et à long terme. les effets rapides (modification de l'activité des complexes I, II et III de la chaîne respiratoire mitochondriale) sont non génomiques et impliquent la fixation de la dexamethasone sur un récepteur membranaire. Ces effets sont médiés par l'activation calcium-dépendante de la protéine p38MAPK. Les effets à long terme (augmentation de la capacité de la chaîne respiratoire) sont transcriptionnels et nécessitent le recrutement du récepteur intracellulaire classique aux glucocorticoïdes. Les modifications du fonctionnement de la chaîne respiratoire mitochondriale par les glucocorticoïdes sont induites par le recrutement graduel de différents sites de liaison aux glucocorticîdes (membranaire et intracellulaire).

Cdc25p, un facteur d'échange pour Ras, est un des éléments de la voie AMPc-PKA chez Saccharomyces cerevisiae. Nous avons montré que cette protéine interagit avec les chaperons Hsp70 et Hsp90 in vitro et in vivo. De plus, nos résultats suggèrent que la protéine Cdc25p et la voie AMPc-PKA sont soumises au contrôle des ces chaperons. Les facteurs de transcription, Msn2p et Msn4p, sont activés par les divers stress. L'étude de la localisation nucléaire et de l'état de la phosphorylation de Msn2p, a montré que la voie AMPc-PKA est impliquée dans la signalisation du stress osmotique. La voie AMPc-PKA fonctionne alors, de façon redondante avec la voie HOG pour contrôler la réponse de Msn2p. De plus, ces deux voies agissent différemment sur la résistance au stress osmotique. En réponse au choc thermique, la quantité de Cdc25p diminue, par contre, sa transcription, sa localisation et son état de la phosphorylation ne présentent pas de modification significative. La diminution de la quantité de Cdc25p a été observée également dans le stress oxydant et le stress à l'éthanol. Chez la souche sauvage, le niveau intracellulaire d'AMPc est faible en absence des stress et augmente lorsque la souche est soumise aux stress. Par contre, en absence des stress, la concentration d'AMPe est beaucoup plus élevée chez les mutants tpk^w qui ont perdu le rétrocontrôle de la PKA sur le niveau de l'AMPc, elle diminue dans ces souches en réponse aux différents stress. On en conclut donc que la voie AMPc-PKA est impliquée dans la signalisation du stress. Celle-ci pourrait être contrôlée par une réduction de la quantité de Cdc25p provoquée par la dissociation du complexe de Cdc25p et des chaperons Hsp70 et Hsp90
Cdc25p, an exchange factor for Ras, is one of the upstream elements of the cAMP-PKA pathway in Saccharomyces cerevisiae. We showed that this protein interacted with the chaperones Hsp70 and Hsp90 in vitro and in vivo. Moreover, the results suggested that the protein Cdc25p and the cAMP-PKA pathway were under the control of these chaperones. The transcriptional factors, Msn2p et Msn4p, are activated by diverses stress. Using parameters, such as nuclear localization and the state of phosphorylation of Msn2p, we demonstrated that the cAMP-PKA pathway was involved in the signalization of osmotic stress. Under this condition, the cAMP-PKA pathway played a redundant role with the HOG pathway on the control of the response of Msn2p. Furthermore, these two pathways had different contributions on the resistance to osmotic stress. In response to heat shock, the quantity of Cdc25p decreased, whilst on the contrary, its transcription, localization and state of phosphorylation did not show any significant modification. Such a decrease in quantity of Cdc25p was also observed under oxidative and high ethanol concentration stress. In the wildtype strain, the intracellular level of cAMP was quite low under normal conditions and increased a little in response to stress. In contrast, in the tpk^w strain, the level was much higher in the cells without stress and exhibited a decrease in response to stress. In conclusion, the cAMP-PKA pathway is involved in the signalization of stress. A decrease in the level of Cdc25p, provoked by dissociation with the chaperones Hsp70 and Hsp90, might be important for this involvement

Les plantes détectent les pathogènes dans leur environnement et s’y adaptent pour survivre. Le groupe Stress Signalling de l’IPS2 cherche à décrire les mécanismes cellulaires mis alors en jeu et à proposer des stratégies permettant de développer des cultures plus résistantes aux stress. Les modules Mitogen-Activated Protein Kinases (MAPKs) semblent être des acteurs clés de la transduction du signal: ils sont en effet très rapidement activés par de nombreux stress et notamment par les Pathogen-Associated Molecular Patterns (PAMPs). Des approches de génétique, utilisant des mutants perte-de-fonction, ont montré que ces modules MAPKs régulaient de nombreux aspects de l’adaptation des plantes à leur environnement.Dans notre laboratoire, nous avons précédemment identifié des mutations capables de rendre les MAPKs de la plante modèle Arabidopsis thaliana constitutivement actives (CA). L’objectif de mon projet était de clarifier les rôles spécifiques des MAPKs activées par le PAMP flg22 à l’aide de ce nouvel outil. Pour cela, j’ai créé des plantes exprimant des CA MAPKs et j’ai caractérisé leur phénotype en conditions normales de croissance ou lors d’interactions avec des pathogènes. Je me suis particulièrement intéressé à la MAPK MPK3. J’ai montré que des plantes exprimant une version CA de MPK3 avaient un phénotype d’auto-immunité caractérisé par un nanisme associé à la mort cellulaire spontanée et à une accumulation de formes activées de l’oxygène. Des études métabolomiques, transcriptomiques et de génétique ont permis de préciser les réponses régulées par cette MAPK. J’ai en particulier montré que le phénotype des plantes CA-MPK3 était dépendant de la protéine EDS1 (Enhanced Disease Susceptibility 1), un régulateur primordial des réponses aux pathogènes, et partiellement dépendant de l’acide salicylique. J’ai également créé et caractérisé des plantes exprimant des formes CA de MPK6 et MPK11.En conclusion, mon travail tirant partie des mutations CA a permis de proposer de nouveaux rôles spécifiques pour certaines MAPKs activées par le stress. Mes résultats préliminaires suggèrent également que les plantes exprimant des CA MAPK peuvent présenter une meilleure résistance aux pathogènes
Plants can detect pathogens in their environment and adapt to survive it. The Stress Signalling group in IPS2 aims to decipher cellular mechanisms occurring after pathogens detection and to propose strategies to develop stress-resistant crops. Mitogen-Activated Protein Kinases (MAPKs) modules define key actors of signal transduction. MAPKs are indeed quickly activated in response to various stresses including pathogens-associated molecular patterns (PAMPs). Genetic approaches using loss-of-function mutants showed that MAPK modules regulate many aspects of plant adaptation to their environment.In our laboratory, we previously identified mutations which render MAPKs constitutively active (CA) in the plant model Arabidopsis thaliana.The main objective of my thesis was to clarify the specific roles of MAPKs activated by the PAMP flg22 using this new tool. For this, I created plants expressing CA MAPKs and characterized them in normal growth conditions or after pathogen infections. I mainly focused my project on the MAPK MPK3. I showed that plants expressing a CA version of MPK3 had an auto-immune phenotype characterized by a severe dwarfism, spontaneous cell death and accumulation of reactive oxygen species. Transcriptomic, metabolomic and genetic studies were performed to understand which pathways are regulated by this MAPK. This work demonstrates that MPK3 is a positive regulator of plant immunity, whose function depends on EDS1 (Enhanced Disease Susceptibility 1), a key regulator of pathogens responses, and partially depends on the phytohormone salicylic acid. I also created and characterized plants expressing constitutively active MPK6 and MPK11. In conclusion, CA mutations allowed us to reveal new specific roles for several stress-activated MAPKs. My preliminary results also suggest that plants expressing CA MAPK may have a better resistance to pathogens

Mes études ont concerné un système de signalisation de fonction inconnue, composé d’une kinase senseur de type eucaryote, d’une phosphatase et d’une GTPase, codées par un groupe de gènes, conservé chez un grand nombre de bactéries à Gram +. Nous avons fait l’hypothèse que PrkC, PrpC et CpgA constitue une voie unique de signalisation liée à la biogénèse de la paroi cellulaire – présence d’un domaine externe PASTA dans PrkC. Ceci s’appuie sur l’implication de CpgA dans la production de peptidoglycane (PG). Ainsi, les cellules déplétées pour CpgA présentent des formes anormales, un dépôt non uniforme de la paroi et l’accumulation de précurseurs tardifs du PG. Une part majeure de mes travaux a porté sur l’identification des cibles de PrkC et PrpC. Tout d’abord, j’ai démontré que CpgA est un substrat de PrkC et de PrpC in vitro, apportant ainsi un argument solide à la relation fonctionnelle des trois protéines. La structure cristalline de CpgA suggérait fortement son rôle comme facteur de traduction. Nous avons donc proposé que CpgA contrôle la synthèse de protéines, capable de coordoner l’expansion de la couche de PG à la synthèse des protéines. Cette hypothèse s’appuie sur ma démonstration que EF-Tu est aussi une cible de PrkC et PrpC. Enfin, j’ai pu identifier une troisième cible de PrkC/PrpC, in vitro et in vivo, YezB, une protéine de fonction inconnue. YezB est un composant du stressosome, connu pour transduire les signaux qui émanent de stress environnementaux, impliqué dans la réponse au stress général, en activant le régulon dépendant de sigma B. La fonction de YezB pourrait être de transduire l’expansion inappropriée du peptidoglycane ou son endommagement, via la phosphorylation par PrkC
My studies have concerned a signalling system of unknown function composed of a eukaryote-like sensor kinase, a phosphatase and a GTPase, encoded by a gene cluster, conserved in many Gram positive bacteria. We hypothesised that PrkC PrpC and CpgA constitute a single signalling pathway concerned cell wall biogenesis – the external PASTA domain of PrkC binds penicillin or peptidoglycan (PG). This was supported by my demonstration that CpgA is implicated in the biogenesis of PG. Thus, cells depleted for CpgA displayed bizarre shapes, non-uniform deposition of the cell wall and accumulation of late PG precursors. A major part of my work also involved identification of targets of PrkC and PrpC. First, the co-ordinated function of the 3 proteins was supported by demonstrating that CpgA is a substrate for PrkC and PrpC in vitro. The crystal structure of CpgA previously indicated a role as a translation factor. Thus we proposed that CpgA controls the synthesis of proteins, including morphogenic factors, or factors coupling the expansion of the PG layer with protein synthesis. This hypothesis is supported by my demonstration that EF-Tu is also a target for PrkC and PrpC. The third target of PrkC/PrpC identified was YezB, a protein of unknown function. YezB is apparently a component of the stressosome that is known to transduce signals, emanating from environmental stress or energy limitation, to activate the sigma B dependent general stress regulon. YezB could conceivably function as a transducer of inappropriate expansion of or damage to the peptidoglycan, via phosphorylation by PrkC

La voie de signalisation eIF2α-ATF4 est activée dans les cellules en réponse à un large éventail de stress cellulaires. Son activation conduit à une inhibition de la synthèse protéique globale et la régulation de l’expression de gènes cibles du facteur de transcription ATF4. Cette voie est sollicitée en réponse au déficit en acides aminés indispensables, au stress mitochondrial, au stress du réticulum endoplasmique ou encore aux infections virales. Elle déclenche des mécanismes adaptatifs, à l’échelle cellulaire (tels que l’inhibition de la synthèse protéique et l’augmentation du niveau d’autophagie) et de l’organisme entier (comme la régulation du métabolisme, l’inflammation, l’immunité et la prise alimentaire). Les résultats précédents générés par notre laboratoire ainsi que les données de la littérature nous ont amenés à étudier le rôle de la signalisation eIF2α-ATF4 dans deux contextes différents. Dans une première partie, nous avons exploré le rôle de la signalisation eIF2α-ATF4 dans l’anorexie associée aux pathologies cataboliques inflammatoires (sepsis et cancer). Nous avons émis l’hypothèse que cette voie de signalisation pourrait contribuer à l’inhibition de prise alimentaire par une action directe au niveau central et/ou en stimulant l’expression de cytokines anorexigènes, dont GDF15, en périphérie (foie, intestin). Nous avons utilisé deux modèles expérimentaux reproduisant une anorexie associée à la pathologie chez la souris : un modèle d’inflammation systémique aigue de type sepsis (administration unique de lipopolysaccharide bactérien) et un modèle de souris porteuses d’une tumeur de cellules de carcinome de colon C26. Ces deux modèles ont été caractérisés en phase précoce de l’anorexie, par une inflammation aux niveaux périphérique et central (hypothalamus), une augmentation des niveaux circulants d’IL-6 et de GDF15, une profonde modification du métabolisme des acides aminés, et une activation de la voie de signalisation eIF2α-ATF4 dans l’hypothalamus et dans le foie. Ensuite, la réponse de modèles inductibles de perte de fonction d’ATF4 a été testée dans le modèle de sepsis. L’invalidation d’ATF4 au niveau du foie et de l’intestin n’a pas eu d’impact ni sur l’anorexie, ni sur l’induction de la production de GDF15. L’invalidation constitutive de GDF15 a également été sans effet sur l’inhibition de prise alimentaire induite par l’administration de LPS. Le rôle de la fonction ATF4 au niveau central n’a pas pu être testée et devra faire l’objet d’expérimentations futures. L’analyse des échantillons des souris invalidées pour la fonction d’ATF4 au niveau hépatique nous permettra d’évaluer son implication dans les réorientations du métabolisme des AA (transport, biosynthèse, autophagie). Dans le modèle de cancer C26, le passage du stade de pré-anorexie au stade de début d’anorexie a été associé à une activation de la voie signalisation eIF2αATF4 aux niveaux hépatique et hypothalamique, et une approche fonctionnelle pharmacologique sera prochainement mise en place à l’aide de l’ISRIB (ISR Inhibitor) pour étudier son implication dans la régulation de l’appétit et du métabolisme des AA (dans ce modèle les invalidations géniques ne sont pas possibles). Dans une deuxième partie, nous nous sommes intéressés au dysfonctionnement mitochondrial, qui représente une menace majeure pour l'homéostasie cellulaire, favorise l'apparition de nombreux troubles métaboliques et joue un rôle crucial dans la pathogenèse du sepsis. Compte-tenu du rôle joué par la voie de signalisation eIF2α-ATF4 dans la réponse adaptative au stress mitochondrial, nous avons cherché à savoir si un prétraitement activateur de cette voie pourrait être un moyen d'augmenter la résilience du pool mitochondrial lors d'événements stressants ultérieurs. (...)
The eIF2α-ATF4 signaling pathway is activated in cells in response to a wide range of cellular stresses. Its activation leads to the inhibition of the global protein synthesis and the regulation of the transcription factor ATF4 target genes expression. This pathway is activated in response to essential amino acid deficiency, mitochondrial stress, endoplasmic reticulum stress or viral infections. Its activation triggers adaptive mechanisms, both at the cellular level (such as inhibition of protein synthesis and increased autophagy) and at the whole organism level (such as regulation of metabolism, inflammation, immunity and food intake). Previous results generated by our laboratory as well as data from the scientific literature led us to investigate the role of eIF2α-ATF4 signaling in two different contexts. Firstly, we explored the role of eIF2α-ATF4 signaling in anorexia associated with catabolic inflammatory pathologies (sepsis and cancer). We hypothesized that this signaling pathway could contribute to the inhibition of food intake by its direct action at the central level and/or by stimulating the expression of anorectic cytokines, including GDF15, in the periphery (liver, intestine). We used two experimental models reproducing pathology-associated anorexia in mice: a sepsis model of acute and systemic inflammation (single administration of bacterial lipopolysaccharide) and a model of mice carrying a C26 colon carcinoma cell tumor. Both models were characterized in the early phase of anorexia by inflammation at the peripheral and central (hypothalamus) levels, increased circulating levels of IL-6 and GDF15, profound alterations in amino acid metabolism, and activation of the eIF2αATF4 signaling pathway in the hypothalamus and liver. Afterwards, the response of inducible models of ATF4 loss-of-function was tested in the sepsis model. ATF4 knock-out in the liver and intestine had no impact on either anorexia or the induction of GDF15 production. Constitutive invalidation of GDF15 also had no effect on the inhibition of food intake induced by LPS administration. The role of ATF4 function at the central level could not be tested and should be the subject of future experiments. The analysis of samples from mice knocked-out for ATF4 at the hepatic level, will allow us to evaluate ATF4 involvement in the reorientation of AA metabolism (transport, biosynthesis, autophagy). In the C26 cancer model, the transition from pre-anorexia to early anorexia was associated with an activation of the eIF2α-ATF4 signaling pathway at the hepatic and hypothalamic levels, and a pharmacological approach using ISRIB (ISR Inhibitor) will soon be implemented to study the involvement of the ISR in the regulation of appetite and AA metabolism (in this model, genes knock-out is not possible) Secondly, we focused on mitochondrial dysfunction, which represents a major threat to cellular homeostasis, promotes the development of many metabolic disorders and plays a crucial role in the pathogenesis of sepsis. Given the role played by the eIF2α-ATF4 signaling pathway in the adaptive response to mitochondrial stress, we investigated whether a pretreatment activating this pathway could be a way to increase the resilience of the mitochondrial pool during subsequent stressful events. We demonstrated in mice that a pretreatment activating the GCN2-eIF2α-ATF4 pathway upstream of inflammatory stress (LPS administration) counteracted some of the effects of this stress on mitochondrial homeostasis in the liver, an organ playing a major role in the metabolic and immune response to endotoxic stress. These results are presented as an article that will be submitted soon for publication

La protéine Klotho (KL) possède des propriétés anti-vieillissement et anti-cancer. Les données cliniques montrent que l’expression de KL est associée à une meilleure survie des patients atteints de liposarcome. De plus, elle est réduite par rapport au tissu sain dans les liposarcomes dédifférenciés (DDLPS), un type de tumeur maligne rare mais de mauvais pronostic. Nos résultats montrent que KL sensibilise les DDLPS aux chimiothérapies (gemcitabine, navitoclax). L’abondance de KL dans les tumeurs pourrait donc servir de biomarqueur pour prédire l’efficacité des chimiothérapies et mettre en place une médecine plus personnalisée. De plus, des médicaments utilisés pour d’autres pathologies et connus pour stimuler l’expression de KL (Cozaar) pourraient être testés en association avec la chimiothérapie. Enfin, inspirés par le mode d’action de KL, nous avons testé la combinaison de la gemcitabine avec le navitoclax, qui s’est révélée très efficace sur les DDLPS
Klotho (KL) is both an anti-ageing and anti-cancer protein. Analysis of clinical data highlights that high expression of KL is associated with a better overall survival of liposarcoma patients. Moreover, its expression in downregulated in dedifferentiated liposarcomas (DDLPS), a rare type of tumor associated with a poor prognosis due to high chemoresistance. Our results show that KL sensitizes DDLPS cells to chemotherapeutic agents (gemcitabine, navitoclax). So, abundance of KL in tumoral tissues could serve as a biomarker for predicting gemcitabine efficacy and so, could help for establishing personalized therapy. Moreover, drugs increasing KL expression could be tested in combination with chemotherapy. Based on KL mechanism of action, we also highlight that the combination between gemcitabine and navitoclax is very effective for killing DDLPS cells