Les mécanismes cellulaires anti-prolifératifs, lesquels comprennent l’apoptose, aussi appelée la mort cellulaire programmée, l’arrêt transitoire du cycle cellulaire et la sénescence, permettent à la cellule de prévenir, en réponse à différents stress, l’accumulation de mutations pouvant conduire à une prolifération incontrôlée et, éventuellement, au développement d’une tumeur. La régulation de ces différents mécanismes requiert l’activation de protéines appelées des suppresseurs de tumeur, dont le principal est p53. p53 est un facteur de transcription dont la stabilisation et l’activation conduit à une hausse de l’expression de gènes directement impliqués dans l’arrêt de la prolifération. Au cours des dernières années, l’ensemble des travaux sur p53 ont permis de mettre en évidence la complexité de sa fonction, de même que la multitude de voies de signalisation et de protéines avec lesquelles il coopère pour maintenir l’intégrité du génome. De ce fait, l’étude des mécanismes d’activation de p53 est de mise pour la compréhension de sa régulation et, éventuellement, pour la prévention et l’élaboration de nouvelles stratégies de traitement contre le cancer. L’objet de cette thèse est la mise en évidence d’un mécanisme d’activation de p53 et de la sénescence par la protéine SOCS1, un suppresseur de la signalisation par les cytokines. Ce mécanisme implique une interaction directe entre les deux protéines, plus précisément entre le domaine SH2 de SOCS1 et le domaine de transactivation de p53. SOCS1 interagit également, au niveau de son SOCS Box, avec les kinases ATM et ATR de la voie du dommage à l’ADN de façon à faciliter la phosphorylation de p53 en sérine 15. Ainsi, en interagissant à la fois avec p53 et ATM/ATR, SOCS1 contribue à la stabilisation et à l’activation de p53. En accord avec ce modèle, l’inhibition de SOCS1 dans des fibroblastes humains normaux tend à diminuer le nombre de cellules sénescentes suite à l’expression de l’oncogène ca-STAT5A et à réduire l’accumulation nucléaire de p53 dans ces cellules. De la même façon, les lymphocytes T provenant de souris Socs1-/-Ifnγ-/- sont moins susceptibles d’entrer en apoptose que les lymphocytes provenant de souris Socs1+/+Ifnγ+/+, suite à une exposition à des radiations. Dans les deux contextes, on observe une baisse de l’expression des gènes cibles de p53, ce qui démontre que SOCS1 est impliquée dans l’activation de p53 in vivo. Cette thèse a également pour but de mettre en évidence l’implication de SOCS1 dans l’activation d’autres facteurs de transcription et, par le fait même, de démontrer qu’elle peut agir comme un régulateur plus général de la transcription. Une étude approfondie de l’interaction entre SOCS1 et p53 a permis de démontrer que le domaine de transactivation II de p53 (acides aminés 36-67) est suffisant pour l’interaction. Plus précisément, il semble que le tryptophane 53 (W53) et la phénylalanine 54 (F54) sont les principaux résidus impliqués. Une analyse structurale de ce domaine de p53 a conduit à l’identification d’un motif conservé dans plusieurs autres facteurs de transcription pourvus d’un domaine de transactivation acide, dont p63, p73 et E2F1. En accord avec ces résultats, SOCS1 est en mesure d’interagir avec chacune des deux protéines. Ainsi, la capacité de SOCS1 d’interagir et de réguler l’activité de p53 peut s’étendre à d’autres facteurs de transcription. En terminant, le mécanisme présenté dans cette thèse contribue à la compréhension de la régulation de p53, le principal suppresseur de tumeur de la cellule. De plus, il met en évidence une nouvelle fonction de SOCS1, laquelle était jusqu’alors essentiellement connue pour inhiber la voie de signalisation JAK/STAT. Ce nouveau rôle pour SOCS1 permet d’expliquer de quelle manière une activation aberrante de la signalisation par les cytokines peut déclencher la sénescence ou l’apoptose. Enfin, le fait que SOCS1 puisse réguler différents facteurs de transcription permet de la qualifier de régulateur général des facteurs de transcription composés d’un domaine de transactivation acide. / In response to different stress, three anti-proliferative mechanisms, namely apoptosis, also called programmed cell death, transient growth arrest and senescence, prevent the cells from cumulating mutations that can lead to uncontrolled proliferation and, eventually, to tumor development. Regulation of these mechanisms requires the activation of proteins called tumor suppressors. One of them, p53, is a transcription factor whose stabilization and activation lead to an increase in expression of genes directly implicated in cell cycle arrest. In the past years, studies about p53 showed how much its function is complex and with how many signaling pathways and proteins it cooperates to maintain genome integrity. Thus, studying the activation mechanisms of p53 is essential to understand its regulation and, thereby, to prevent tumor development and to elaborate new strategies for cancer treatment. The first aim of this thesis is to show a new activation mechanism of p53 and of senescence by the protein SOCS1, a suppressor of cytokine signaling. This mechanism implies a direct interaction between the two proteins, specifically between the SH2 domain of SOCS1 and the N-terminal transactivation domain of p53. SOCS1 also interacts with the DNA damage-regulated kinases ATM and ATR via its C-terminal domain, which contains a SOCS Box, to facilitate the phosphorylation of p53 on its serine 15. Thus, by interacting at the same time with p53 and ATM, SOCS1 contributes to stabilization and activation of p53. In accordance with this model, SOCS1 inhibition in human normal fibroblasts decreases the number of senescent cells in which the activated oncogene STAT5A is expressed and reduces p53 nuclear accumulation in these cells. In the same way, T cells from Socs1-/-Ifnγ-/- mice are less likely to undergo apoptosis than T cells from Socs1+/+Ifnγ+/+ mice, after exposure to γ radiation. In both contexts, the expression of p53 target genes is decreased, which indicates that SOCS1 is implicated in p53 activation in vivo. This thesis also aims to show the role of SOCS1 in the activation of other transcription factors and, thereby, to show that it can act as a more general regulator of transcription. A detailed study of the interaction between SOCS1 and p53 showed that the transactivation domain II of p53 (amino acids 36-67) is sufficient for the interaction. Specifically, it seems that tryptophan 53 (W53) and phenylalanine 54 (F54) are essential for the interaction. A structural analysis of this p53 region highlights an acid transactivation domain actually conserved in many others transcription factors, such as p63, p73 and E2F1. In accordance with this observation, SOCS1 is able to interact with both proteins. Thus, the capacity of SOCS1 to interact with p53 and to regulate its activity may extend to other transcription factors. The mechanism showed in this thesis contributes to the understanding of p53 regulation and highlights a new function for the SOCS1 protein. Indeed, until now, SOCS1 was mostly known to be a negative regulator of the JAK/STAT pathway. Moreover, this new role for SOCS1 explains how an aberrant cytokine signaling can trigger senescence or apoptosis. Finally, the fact that SOCS1 can regulate different transcription factors allows us to consider it as a general regulator of transcription factors containing an acid transactivation domain.

Le stroma inflammatoire joue un rôle primordial lors de la carcinogénèse. Dans ce contexte, nous montrons que la cytokine LIF est à l'origine d'une population de fibroblastes capable de remodeler la matrice extracellulaire de manière à la rendre permissive à l'invasion collective des cellules tumorales. En effet, nous montrons que la production de LIF par les cellules tumorales et fibroblastiques, après une stimulation au TGFβ, va réguler les capacités contractiles et pro-invasives de ces dernières via la régulation du cytosquelette d'acto-myosine et de manière indépendante de l'expression de α-SMA. En effet, l'inhibition pharmacologique des kinases JAKs permet de bloquer l'environnement fibrotique des tumeurs et d'ainsi bloquer l'invasion des cellules tumorales in vitro et in vivo. Nous montrons ensuite que LIF est à l'origine d'un switch épigénétique responsable de l'activation constitutive de la voie de signalisation JAK1/STAT3. Ce processus, régulé par la forme acétylée de STAT3, et son interaction avec l'ADN methyltransférase DNMT3b permet l'hypermethylation du promoter de la phosphatase SHP1 et donc la phosphorylation constitutive de JAK1. Une fois mis en place, ce nouveau profil de méthylation est maintenu par DNMT1. La surexpression de LIF dans les carcinomes humains corréle avec un environnement fibrotique, la présence de nodules invasifs et un mauvais pronostic clinique. De même, il existe une forte corrélation négative entre l'acétylation de STAT3 et l'expression de SHP1 dans le stroma tumoral. Nos résultats montrent qu'inhiber l'activité des DNMT et des kinases JAK permet de reprogrammer les capacités pro-invasive des fibroblastes associés aux carcinomes. / Signaling crosstalk between tumor cells and fibroblasts confers proinvasive properties to the tumor microenvironment. We identify LIF as a tumor promoter that mediates proinvasive activation of stromal fibroblasts independent of alpha-smooth muscle actin expression. We demonstrate that a pulse of transforming growth factor β (TGF-β) establishes stable proinvasive fibroblast activation by inducing LIF production in both fibroblasts and tumor cells. In fibroblasts, LIF mediates TGF-β-dependent actomyosin contractility and extracellular matrix remodeling, which results in collective carcinoma cell invasion. Indeed, pharmacological inhibition of JAK activity by counteracts fibroblast-dependent carcinoma cell invasion in vitro and in vivo. We next unveil that LIF initiates an epigenetic switch leading to the constitutive activation of JAK1/STAT3 signaling, which results in sustained pro-invasive activity of fibroblasts. The process is mediated by p300-histone acetyltransferase acetylation of STAT3, and DNA methyltransferase DNMT3b, which induce the hypermethylation of SHP1 phosphatase promoter and results in constitutive phosphorylation of JAK1. Sustained JAK1/STAT3 signaling is maintained by DNMT1. Accordingly, carcinomas display strong LIF upregulation, which correlates with dense collagen fiber organization, cancer cell collective invasion, and poor clinical outcome. Moreover, we show that STAT3 acetylation and phosphorylation are inversely correlated with SHP1 expression in tumors stroma. Combined inhibition of DNMT activities and JAK signaling results in long-term reversion of CAF-associated pro-invasive activity and restoration of the wild-type fibroblast phenotype.

Les adénomes hépatocellulaires (AHC) sont des tumeurs bénignes rares qui se développent le plus souvent chez la femme jeune suite à la prise de contraceptifs oraux. Les complications principales sont l’hémorragie et plus rarement, la transformation maligne en carcinome hépatocellulaire (CHC). Des travaux récents ont permis d’identifier 3 groupes moléculaires principales d’AHC qui se définissent par (1) l’inactivation du facteur de transcription HNF1A (H-HCA), (2) l'activation de la voie Wnt/ß-caténine (bHCA) ou (3) la présence d’infiltrats inflammatoires (IHCA).Afin d’identifier les voies de tumorigenèse associées au développement d’AHC inflammatoires (IHCA), une analyse transcriptomique comparant des IHCA à des foies non tumoraux a été réalisée au laboratoire, ce qui a permis d’identifier dans ce groupe tumoral une activation de la voie IL-6/JAK/STAT3. Nous avons recherché de nouvelles altérations géniques et nous avons caractérisé le mécanisme d'activation de la voie IL-6/JAK/STAT dans les IHCA. Les conséquences fonctionnelles sur la voie STAT3 des différents mutants ont été analysées par une modélisation de leur expression dans des lignées hépatocellulaires. Par ailleurs, nous avons réalisé des études génomiques intégrées (analyse CGH-SNP, méthylome et séquençage exome) sur une large série de 250 AHC avec pour objectif d’affiner la classification moléculaire des AHC, d’identifier de nouveaux gènes altérés dans ces tumeurs et d’élucider les mécanismes de transformation maligne des AHC en CHC.Dans le groupe des IHCA, ces analyses nous ont permis d’identifier de nombreux oncogènes activés par mutation somatique ; de plus, trois de ces gènes n’avaient jamais été décrits comme étant mutés dans des tumeurs humaines. Nous avons identifié des mutations activatrices du récepteur à l’IL-6, gp130 dans 60% des IHCA. Nous avons aussi retrouvé des mutations de FRK, une src-like kinase, dans 10% des IHCA, du facteur de transcription STAT3 dans 5% des IHCA, du gène GNAS dans 5% des cas, et de la tyrosine kinase JAK1 dans 1% des cas. Toutes les mutations identifiées étaient somatiques, monoalléliques et mutuellement exclusives. Nous avons pu montrer, dans des systèmes de lignées cellulaires hépatocellulaires, que l'expression des formes mutées de ces gènes est capable d’activer la voie IL-6/STAT3 en absence du ligand IL-6, contrairement aux protéines sauvages. Nous avons identifié des inhibiteurs pharmacologiques qui permettent d’inhiber de façon spécifique ces mutants et qui pourraient être utilisés en clinique pour le traitement des IHCA.Grâce à une technique de CGH-SNP, nous avons identifié des événements récurrents de pertes et gains de chromosomes associés aux groupes moléculaires d’AHC. De façon similaire, l’étude de la méthylation dans les AHC a permis de mettre en évidence un pattern spécifique à chaque sous groupe. Nous avons montré que l’instabilité chromosomique augmente progressivement dans les lésions borderline et dans les CHC développés sur AHC comparés aux AHC classiques. Le séquençage exome de 5 transformations malignes de AHC en CHC a identifié un nombre plus important de mutations dans les AHC qui ont transformé comparé aux AHC classiques ; ce nombre est significativement augmenté dans la partie CHC des tumeurs. La comparaison de la partie bénigne et maligne des tumeurs a mis en évidence l'activation de ß-caténine comme un évènement précoce dans le processus de transformation et a révélé la présence de mutations somatiques fréquentes dans le promoteur de la télomèrase (TERT), identifiées principalement dans la partie maligne des tumeurs.En conclusion, cette étude a permis d’identifier des mécanismes distincts conduisant à l'activation de STAT3 dans les IHCA, renforçant le rôle de la voie JAK-STAT3 dans la tumorigenèse bénigne hépatocellulaire ainsi que le lien entre Src kinases et inflammation. Ces travaux ont permis d’affiner la classification moléculaire des AHC avec des corrélations étroites... / Hepatocellular adenomas (HCA) are rare benign tumors that develop most often in young women after taking oral contraception. The main complications are hemorrhage and rarely, malignant transformation to hepatocellular carcinoma (HCC). Recent work in the laboratory identified three main HCA molecular groups that are defined by (1) inactivation of the transcription factor HNF1A (H-HCA), (2) activation of the Wnt/ß-catenin pathway (bHCA) or (3) the presence of inflammatory infiltrates (IHCA).To identify tumorigenesis pathways associated with the development of inflammatory HCA (IHCA), a transcriptome analysis comparing IHCA to non-tumor liver was performed in the laboratory, leading to the identification of an activation of the IL-6/JAK/STAT3 pathway in these tumors. We sought new gene alterations and we characterized the activation mechanism of the IL-6/JAK/STAT pathway in IHCA. The functional consequences of the different mutants on the STAT3 pathway were analyzed by modeling their expression in hepatocellular cell lines. In addition, we performed integrated genomic studies (CGH-SNP analysis, methylome and exome sequencing) on a wide range of 250 HCA with the aim to refine the molecular classification of HCA, to identify new genes altered in these tumors and to elucidate the mechanisms of malignant transformation of HCA to HCC.In the group of the IHCA, we identified many oncogenes activated by somatic mutation; in addition, three of these genes were never been described as mutated in human tumors. We identified activating mutations in the IL-6 receptor gp130 in 60% of IHCA. We also found mutations in FRK, a src-like kinase, in 10% of IHCA, of the transcription factor STAT3 in 5% of IHCA, of the GNAS gene in 5% of cases, and of the tyrosine kinase JAK1 in 1% of the cases. All identified mutations were somatic and monoallelic and were mutually exclusive. We have shown in hepatocellular cell lines that the expression of mutated forms of these genes is able to activate the IL-6/STAT3 pathway in the absence of the IL-6 ligand, in contrast to wild-type proteins. We have identified pharmacological inhibitors that specifically inhibit the mutants and that could be used for the clinical treatment of IHCA.Using a CGH-SNP technique, we identified recurrent chromosomes gains and losses associated with the HCA molecular groups. Similarly, the study of methylation in HCA highlighted a specific pattern in each subgroup. We showed that chromosomal instability increases gradually in borderline lesions and in HCC developed on HCA compared to classical HCA. Exome sequencing of 5 malignant transformation of HCA to HCC identified a large number of mutations in the transformed HCA compared to classical HCA; and this number is significantly increased in HCC tumors counterpart. Comparison of benign and malignant tumors highlighted the activation of ß-catenin as an early event in the transformation process and revealed frequent somatic mutations in the promoter of the telomerase gene (TERT), identified mainly in the malignant part of tumors.In conclusion, this study has led to the identification of distinct mechanisms leading to the activation of STAT3 in IHCA, strengthening the role of the JAK-STAT3 pathway in benign hepatocellular tumorigenesis and the relationship between Src kinases and inflammation. This work helped to refine the molecular classification of HCA with tight correlations between genotype and phenotype, and led to advances in the identification of major genetic determinants involved in the process of malignant transformation.

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Janus kinase 3 (JAK3) est un membre de la famille JAK de protéines tyrosine kinase impliquées dans la transduction du signal intracellulaire médiée par les récepteurs de cytokines via la voie de signalisation JAK/STAT. JAK3 s'est avéré exprimé de manière différentielle dans les cellules de la granulosa (GC) des follicules pré-ovulatoires bovins et régulé à la baisse par l'hormone lutéinisante. Ces observations suggèrent que la régulation de JAK3 pourrait moduler la prolifération des GC, l'activité stéroïdienne et l'activation/l'inhibition des cibles en aval. Pour étudier les mécanismes des actions de JAK3 dans GC, nous avons utilisé JANEX-1, un inhibiteur pharmacologique de JAK3, et des traitements FSH et analysé des marqueurs de prolifération, des enzymes stéroïdogènes et la phosphorylation de protéines cibles, y compris STAT3 et les partenaires JAK3 précédemment identifiés CDKN1B/p27Kip1 et MAPK8IP3/JIP3. Les GC en culture ont été traités avec ou sans FSH en présence ou non de JANEX-1. L'ARN total et les protéines ont été extraits et analysés par RT-qPCR, western blot et UHPLC-MS/MS. L'expression de l'enzyme stéroïdogène CYP11A1, mais pas du CYP19A1, était significativement régulée à la hausse dans les GC traités avec la FSH et les deux étaient significativement diminuées lorsque JAK3 était inhibé par rapport au contrôle. Les marqueurs de prolifération CCND2 et PCNA ont été significativement réduits dans les GC traités au JANEX-1 et régulés positivement par la FSH. Les analyses Western blots ont montré que le traitement JANEX-1 réduisait de manière significative les quantités de pSTAT3 tandis que la surexpression de JAK3 augmentait pSTAT3. De même, le traitement à la FSH a augmenté pSTAT3 même dans les GC traités au JANEX-1. Les analyses UHPLC-MS/MS ont montré une phosphorylation et des modifications supplémentaires de résidus d'acides aminés spécifiques dans JAK3 ainsi que ses partenaires de liaison CDKN1B et MAPK8IP3 révélant une activation ou une inhibition possible de JAK3 après des traitements FSH ou JANEX-1, respectivement. L'abondance de la protéine totale JAK3 a augmenté après le traitement par FSH et a diminué de manière significative, avec MAPK8IP3, dans le GC traité par JANEX-1, tandis que l'abondance totale de CDKN1B a été modifiée après FSH et augmentée après JANEX-1. Nous montrons que JAK3 influence l'activité GC par la phosphorylation de protéines cibles en réponse à des stimulations telles que la FSH, ce qui conduit à l'activation de JAK/STAT et module probablement d'autres voies de signalisation impliquant CDKN1B et MAPK8IP3. / Janus kinase 3 (JAK3) is a member of the JAK family of tyrosine kinase proteins involved in cytokine receptor-mediated intracellular signal transduction through the JAK/STAT signaling pathway. JAK3 was shown as differentially expressed in granulosa cells (GC) of bovine preovulatory follicles and downregulated by the luteinizing hormone. These observations suggested JAK3 regulation could modulate GC proliferation, steroidogenic activity and activation/inhibition of downstream targets. To investigate the mechanisms of JAK3 actions in GC, we used JANEX-1, a pharmacological JAK3 inhibitor, and FSH treatments and analyzed proliferation markers, steroidogenic enzymes and phosphorylation of target proteins including STAT3 and previously identified JAK3 partners CDKN1B/p27Kip1 and MAPK8IP3/JIP3. Cultured GCs were treated with or without FSH in the presence or not of JANEX-1. Total RNA and proteins were extracted and analyzed by RT-qPCR, western blotting and UHPLC-MS/MS. Expression of steroidogenic enzyme CYP11A1, but not CYP19A1, was significantly upregulated in GC treated with FSH and both were significantly decreased when JAK3 was inhibited as compared to control. Proliferation markers CCND2 and PCNA were significantly reduced in JANEX-1-treated GC and upregulated by FSH. Western blots analyses showed that JANEX-1 treatment significantly reduced pSTAT3 amounts while JAK3 overexpression increased pSTAT3. Similarly, FSH treatment increased pSTAT3 even in JANEX-1-treated GC. UHPLC-MS/MS analyses showed phosphorylation and additional modifications of specific amino acid residues within JAK3 as well as its binding partners CDKN1B and MAPK8IP3 revealing possible activation or inhibition of JAK3 following FSH or JANEX-1 treatments, respectively. Abundance of JAK3 total protein was increased post-FSH treatment and significantly decreased, along with MAPK8IP3, in JANEX-1-treated GC while CDKN1B total abundance was altered post-FSH and increased post-JANEX-1. We show that JAK3 influences GC activity through phosphorylation of target proteins in response to stimulations such as FSH, which leads to the activation of JAK/STAT and likely modulating other signaling pathways involving CDKN1B and MAPK8IP3.

Neointimal hyperplasia (NIH) is a cardiovascular disease characterised by increased smooth muscle cell (SMC) inflammation and proliferation. Suppressor of cytokine signalling 3 (SOCS3) limits Janus kinase (JAK)/signal transducer and activator of transcription (STAT) pathways involved in vascular remodelling but is limited by its short biological half-life. Therefore, mutation of all 9 Lys residues that are potential sites of ubiquitylation to Arg should produce a mutated SOCS3 resistant to ubiquitin-mediated proteasomal degradation (“Lys-less” SOCS3). This study hypothesise that enhancing SOCS3 stability and limiting JAK/STAT signalling may provide sustained inhibition of the vascular remodelling in NIH. Lentiviral transduction of WT and Lys-less SOCS3 in human saphenous vein (HSVSMCs) was highly efficient after 48 hours (>97%) and was sustained over 2 weeks. Lys-less SOCS3 was resistant to ubiquitylation contrary to WT-transduced HSVECs, and Lys-less SOCS3 was more stable (t1/2=4h) than WT (t1/2<4h) (n=6, P<0.001) in HSVSMCs. In HSVSMCs, both Lys-less SOCS3 and WT inhibited sIL-6Rα/IL-6 mediated STAT3 activation but not extracellular signal regulated protein kinase 1/2 (ERK1/2) by 80±7% (Lys-lessSOCS3/pSTAT3) and 74±6% (WT/pSTAT3) (n=3, P<0.05) and similarly inhibited PDGF-mediated STAT3 activation but not ERK1/2 by 67±17% (Lys-less SOCS3/pSTAT3) and 72±18% (WT/pSTAT3) (n=3, P<0.05). Functionally, Lys-less SOCS3 and WT were equivalent in inhibiting sIL-6Rα/IL-6 and PDGF-induced proliferation, whilst having no effects on PDGF-induced migration in HSVSMCs. Lys-less SOCS3 can be successfully transduced into primary HSVSMCs. It is more stable than WT yet retains its functional ability to ameliorate pro-inflammatory signalling and SMC proliferation, making it an attractive option for developing treatment of NIH. / University of Botswana

<p>Pancreatic cancer is the fourth most lethal cancer and ranks as the eighth most commonly diagnosed cancer worldwide. This is due to its rapid proliferation, strong metastatic potential and its delayed detection. One major risk factor for developing pancreatic cancer is the aggressive inflammatory disease chronic pancreatitis. Chronic inflammation frequently precedes the development of certain pancreatic cancers.</p><p>Inflammation is a protective and necessary process by which the body can alert the immune system of the existence of a wound or infection and mount an immune response to remove the harmful stimuli and start wound healing. The cross-talking of cells of the immune system and infected cells happens through cytokines, soluble proteins that activate and recruit other immune cells to increase the system’s response to the pathogen. Failure to resolve the injury can result in persistent cytokine production that in turn allows a cell that is damaged or altered to survive when in normal conditions it would be killed. Inflammation is thought to create a microenvironment that facilitates the initiation and/or growth of pancreatic cancer cells.</p><p>Cytokines use two important kinases for their signaling: Janus Kinases (JAKs) and Signal Transducers and Activators of Transcription (STATs). The JAKs are activated upon the binding of cytokines to their corresponding receptors. When activated, the JAKs activate STATs through tyrosine phosphorylation. The STATs transduce signals to the nucleus of the cells to induce expression of critical genes essential in normal physiological cellular events such as differentiation, proliferation, cell survival, apoptosis and angiogenesis. STAT3 (a member of the STAT family) is constitutively activated in some pancreatic cancers, promoting cell cycle progression, cellular transformations and preventing apoptosis. Therefore, STAT3 is a promising target for cancer treatment. Novel therapies that inhibit STAT3 activity in cancers are urgently needed. Natural products are a very good resource for the discovery of new drugs against pancreatic cancer.</p><p>Covering more than 70% of the Earths surface, The Ocean is an excellent source of bioactive natural products. Harbor Branch Oceanographic Institute’s Center for Marine Biomedical and Biotechnology Research (HBOI-CMBBR) situated in Florida, aims to find new marine natural products useful in disease prevention and drug therapy. Their current focus is to look for novel treatments for preventing both the formation of new pancreatic tumors and the metastasis of existing tumors.</p><p>The hypothesis of this degree project was that novel inhibitors of STAT3 useful in the treatment of pancreatitis and/or pancreatic cancer could be found from marine-natural products. The first specific aim of this degree project was to set up an assay to identify bioactive marine natural products as inhibitors of inflammation. Furthermore the assay was validated using a commercially available inhibitor of inflammation (Cucurbitacin I). The last aim was to further validate the assay by screening pure compounds and peak library material from the HBOI marine specimen collection.</p><p>At the end of the experimentation time, the assay still was not set-up as there were difficulties in proper cell culture techniques and the cell line did not respond as advertised. While the results were not as expected, the work performed resulted in familiarization with research laboratory practices and increased laboratory skills. Moreover, the results from the assays point to future directions to accomplish this project.</p> / Development of a screening assay for inhibitors of inflammation useful against pancreatic cancer

Les douleurs neuropathiques sont associées dans la moelle épinière à des altérations neuronales et gliales. Ces cellules libèrent des médiateurs inflammatoires comme l'interleukine-6, jouant un rôle pro-nociceptif et qui active principalement la voie JAK/STAT3. Dans ce contexte, nous avons étudié l'implication éventuelle de la voie dans ce type de douleurs. Dans différent modèles de lésions de nerf périphérique chez le rat, la voie JAK/STAT3 spinale est activée de façon précoce et prolongée, surtout dans la microglie. L'inhibition de cette voie par un agent pharmacologique a démontré son implication dans la genèse de l'hypersensibilité douloureuse. Pour inhiber plus spécifiquement la voie JAK/STAT3, nous avons injecté dans la corne dorsale de la moelle épinière un vecteur lentiviral à fort tropisme glial (LV-SOCS3). L'injection préventive de ce vecteur chez des rats neuropathiques diminue l'expression d'IL-6, ATF3 et MCP-1 et réduit fortement l'hypersensibilité mécanique.

The development of multi-cellular organisms requires extensive cell-cell communication to coordinate cell functions. However, only a handful of signaling pathways have emerged to mediate all the intercellular communications; therefore, each of them is under an array of regulations to achieve signaling specificity and diversity. One such signaling pathway is the Janus Kinase/ Signal Transducer and Activator of Transcription (JAK/STAT) pathway, which is the primary signaling cascade responding to a variety of cytokines and growth factors in mammals and involved in many developmental processes. This signaling pathway is highly conserved between mammals and Drosophila, but the Drosophila JAK/STAT pathway possesses only three ligands: Unpaired (Upd), Upd2 and Upd3. Co-localized expression patterns of the ligands at several developmental stages raise the possibility that they physically interact. This work was aimed at testing the protein-protein interactions between Upd-family ligands and exploring possible outcomes of ligand oligomerization. Physical interactions between Upd-family ligands were tested using a Bimolecular Fluorescence Complementation (BiFC) assay. The data suggested that homotypic interactions of Upd2 and Upd3 were stronger than their respective heterotypic interactions with Upd, and the homotypic interaction between Upd molecules was the weakest. In addition, the homotypic interaction of Upd3 was confirmed using yeast two-hybrid interaction assays. To identify protein domains critical for Upd3/Upd3 interaction, a series of poly-alanine substitutions were made to target the 6 conserved domains of Upd3. All 6 substitutions altered the strength of Upd3/Upd3 interaction and drastically reduced Upd3-induced JAK signaling activity. In addition, poly-alanine substitutions of some domains also affected Upd3 extracellular localization or protein accumulation. Potential outcomes of interactions between Upd-family ligands were tested both in vitro and in vivo. The interaction between Upd and Upd3 did not significantly change the level of JAK signaling activity. However, loss of Upd3 restricted the distribution of Upd in egg chambers and consequently altered the follicle cell composition. Therefore, Upd/Upd3 interaction is likely to affect the range rather than the intensity of JAK signaling in egg chambers. In summary, this study suggested the possibility of ligand oligomerization as a mechanism for regulating signaling pathways in order to achieve signaling specificity and diversity during development.

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