Le myélome multiple (MM) est une néoplasie lymphocytaire B qui se caractérise par l'accumulation d'un clone de cellules plasmocytaires tumorales dans la moelle osseuse interagissant de manière étroite avec le microenvironnement. L'étude du profil d'expression génique à l'aide des puces à ADN a permis de préciser l'hétérogénéité de cette pathologie et de découvrir de nouveaux acteurs susceptibles d'avoir un rôle importent dans sa physiopathologie. La surexpression de Oct-3/4, Sox2, c-Myc et KLF4 dans des cellules adultes les reprogramme à l'état de cellules souches. J'ai montré une surexpression significative de 3 de ces 4 gènes – KLF4, MYC, SOX2 - dans le MM. Ces gènes sont également fréquemment surexprimés dans 18 types de cancers sur 40 étudiés. Par ailleurs, leur expression peut y être associé à un mauvais pronostique ou un signe de progression tumorale, dus peut-être à leur capacité à induire des caractéristiques de cellules souches cancéreuses. Nous avons par la suite débuté l'étude de la fonction des protéines codées par ces gènes dans le MM, en commençant par KLF4, facteur de transcription activateur ou répresseur. KLF4 est exprimé dans les plasmocytes (PC) normaux, mais son expression est perdue dans les PC tumoraux (cellules myélomateuses, MMC) de 2 patients sur 3 atteints de MM au diagnostic. Parmi les patients pour lesquels les MMC expriment KLF4, se trouve un groupe de patients à haut risque, le groupe MMSET portant la translocation t(4 ;14). L'utilisation d'un modèle inductible d'expression de KLF4 dans des lignées de MM avec transduction lentivirale, a mis en évidence un arrêt du cycle associé à l'expression de P27/KIP1 pour les lignées avec des mutations inactivatrices de P53, mais également de P21/WAF1 pour des lignées avec P53 sauvage. Cette sortie du cycle due à l'expression de KLF4 pourrait protéger les plasmocytes tumoraux de l'apoptose induite par certaines drogues ciblant le cycle, comme nous l'observons in vitro avec le Melphalan.L'objectif majeur de notre équipe est de comprendre le fonctionnement du PC normal et celui du PC tumoral. Afin d'atteindre cet objectif, il est nécessaire d'obtenir un système efficace permettant d'introduire un gène dans un PC. Nous avons montré que des lentivirus pseudotypés avec des glycoprotéines tronquées (hemagglutinine et fusion) issus du virus de la rougeole, transduisent de façon stable et efficace des PC normaux et tumoraux. / Multiple myeloma (MM) is a B-cell neoplasia characterized by the accumulation of a clone of malignant plasma cells in bone marrow closely interacting with its microenvironment.Gene expression profiling using DNA microarrays has clarified the heterogeneity of this disease and has allowed the finding of new actors that may have an important function in MM pathophysiology.Overexpression of Oct-3/4, Sox2, c-Myc and KLF4 in adult cells causes their return to the state of stem cells, commonly called induced pluripotent stem cells (iPS). Our team has shown a significant overexpression of at least one of these four factors in 18 out of 40 cancers studied. Moreover, their expression may be associated with poor prognosis or may be a sign of tumor progression, perhaps due to their ability to induce characteristics of cancer stem cells.We therefore began the study of the function of these genes in MM, starting with KLF4, which can either be an activator or a repressor of transcription, depending on the promoter. KLF4 is expressed in normal plasma cells (PC), but its expression is lost in 2 out of 3 patients with MM at diagnosis. Among patients for whom the PCs express KLF4, is a group of high-risk patients, the MMSET group, bearing the t(4;14) translocation.An inducible model of KLF4's expression in MM cell lines was obtained using lentiviral transduction. Our model revealed a KLF4 induced cycle arrest, associated with the expression of P27/KIP1 when P53 is mutated, but also P21/WAF1 in case of wild type P53. This cell cycle blockade due to the expression of KLF4 could protect malignant plasma cells from the apoptosis induced by certain drugs targeting the cell cycle, as shown by our in vitro observations using melphalan.The main goal of our team is to understand the normal function of PCs and the PC tumor. To achieve this, it is necessary to obtain an effective system for introducing a gene in a given PC. We have shown that lentiviruses pseudotyped with truncated glycoproteins (Hemagglutinin and Fusion) from measles virus, can a stably and efficiently transduce normal and malignant PCs.

京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(人間健康科学) / 甲第23124号 / 人健博第86号 / 新制||人健||6(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科人間健康科学系専攻 / (主査)教授 岡 昌吾, 教授 藤井 康友, 教授 髙折 晃史 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Human Health Sciences / Kyoto University / DFAM

Die Atherosklerose ist eine progressiv fortschreitende entzündliche Erkrankung der Gefäße. Dem Chemokin CCL5 kommt in der Modulation sowie der Progression eine entscheidende Rolle zu. In der vorliegenden Studie wurde der Einfluss der genetischen CCL5-Defizienz auf dem Boden einer Hypercholesterinämie nach Induktion einer experimentellen Gefäßwandläsion hinsichtlich der arteriellen Thrombose und Bildung einer Neointima untersucht. Diesbezüglich wurden Tiere mit dem doppelten Gen-Knockout für ApoE-/- und CCL5-/- (Versuchsgruppe) sowie Tiere mit dem einzelnen Gen-Knockout für ApoE-/- und CCL5+/+ (Kontrollgruppe) generiert. Im Experiment wurde das FeCl3-Modell zur Induktion einer arteriellen Gefäßwandläsion der A.carotis communis sin. verwendet, in deren Folge innerhalb weniger Minuten eine arterielle Thrombose verursacht wurde und die Bildung einer Neointima innerhalb von drei Wochen zur Folge hatte. In beiden Gruppen führte die Gefäßwandverletzung zu einer Thrombusbildung, ein Unterschied bedingt durch die CCL5-Defizienz konnte nach sieben Tagen nicht gezeigt werden. Hingegen konnte eine signifikante Reduktion der Neointima-Fläche sowie eine signifikant verringerte Lumenstenose in der ApoE-/- x CCL5-/--Gruppe (jeweils p<0,05) bei ähnlicher Media-Fläche mit einer signifikant reduzierten I/M-Ratio (p<0,05) ermittelt werden. Immunhistochemische Analysen zeigten eine signifikante Reduktion der CCR5+-Gesamtfläche und eine Steigerung der CCR1+-Neointima-Fläche in der ApoE-/- x CCL5-/--Gruppe (jeweils p<0,05) sowie einen signifikanten Anstieg der CD45+-Neointima-Fläche, der Mac-+Neointima-Fläche (p<0,05) und der Mac-2+-Media-Fläche und der Mac-2+-Gesamtfläche in der ApoE-/- x CCL5-/--Gruppe (jeweils p<0,05). Darüber hinaus konnte eine signifikante Steigerung des antiatherogen wirkenden Transskriptionsfaktors KLF4 in der KLF4+-Neointima-Fläche in der ApoE-/- x CCL5-/--Gruppe (p<0,05) gezeigt werden, sodass die Hypothese einer gegenseitigen Beeinflussung nahe liegt. Zusammenfassend führt die CCL5-Defizienz zu einer signifikant reduzierten Neointima-Fläche nach Induktion einer Gefäßwandläsion mit der Folge einer arteriellen Thrombose. Hämodynamische und Histologische Analysen ergaben jedoch keinen Hinweis dafür, dass dieser Unterschied auf Veränderungen in der Thrombusformation bedingt durch die CCL5- Defizienz beruht. Möglicherweise könnte der atheroprotektive Effekt der CCL5- Defizienz bedingt durch die Hochregulation des atheroprotektiven Transskriptionsfaktors KLF4 oder durch pleiotrope Effekte im Signalweg, aufgrund der verschiedenen Rezeptoren, vermittelt sein.

La voie de signalisation Notch joue un rôle essentiel dans le développement et l'homéostasie de l’épithélium intestinal et présente un potentiel oncogénique dans le cancer du côlon (CRC). L'un de ses gènes cibles, HES1, est un répresseur transcriptionnel de divers gènes, dont KLF4, facteur impliqué dans l'homéostasie intestinale et qui favorise la différenciation des cellules à mucus. De plus, afin d’éviter une activité aberrante de la voie Notch, HES1 exerce une boucle de rétrocontrôle négative sur son propre promoteur. Notre laboratoire s’intéresse à RIP140, un corégulateur transcriptionnel qui réprime l'activité de nombreux facteurs de transcription impliqués dans divers processus physiopathologiques. Dans l'épithélium intestinal, RIP140 inhibe la prolifération cellulaire et régule la différenciation en cellules de Paneth. L'objectif de ce travail a été d'étudier le dialogue entre RIP140 et la voie de signalisation Notch/HES1 ainsi que son impact sur différents paramètres cellulaires en utilisant différentes lignées cellulaires cancéreuses colorectales humaines ainsi que des modèles murins présentant une invalidation du gène Rip140. Pour cela, diverses expériences ont été mises en place en utilisant le gène HES1 comme principal marqueur d’activation de la voie Notch dans les lignées cellulaires de CRC SW620 et HT29. L’expression du gène HES1 a été analysée au niveau protéique, ARNm et transcriptionel en utilisant respectivement les techniques de Western-blot et d’immunofluorescence, de RT-QPCR et de gène rapporteur luciférase. L'activité de la voie Notch a été modulée par l'expression ectopique du domaine intracellulaire de récepteur Notch (NICD) ou en utilisant un inhibiteur de la γ-sécrétase. Le dialogue entre RIP140 et la voie de signalisation Notch est étroitement lié au niveau d'activation de la voie Notch et au niveau d’expression du facteur de transcription HES1. A de faibles niveaux d’activité de la voie Notch, RIP140 est une cible négative de NICD et exerce un effet positif sur la transcription du gène HES1 qui implique, au moins en partie, le complexe RBPJ/NICD. A de niveaux élevés d’activé de la voie Notch, RIP140 devient une cible positive de HES1 et exerce un effet négatif sur la transcription de ce gène en contribuant à la boucle de rétrocontrôle négative de HES1. De manière intéressante, comme le gène HES1, RIP140 a un impact important sur différents paramètres cellulaires. En effet, RIP140, est non seulement capable d’inhiber la prolifération des cellules intestinales, mais est également capable d’augmenter l'expression du gène KLF4 et de favoriser la différenciation en cellules à mucus. Conformément à ce dialogue entre RIP140 et la voie Notch/HES1, nous avons ensuite montré que HES1 et RIP140 inhibent mutuellement leurs effets sur la différenciation et la prolifération cellulaires. Nos données démontrent ainsi l'existence d'une boucle de rétrocontrôle impliquant RIP140 et la voie Notch/HES1 dans les lignées cellulaires de CRC. En effet, le gène RIP140 est à la fois une cible et un régulateur de la voie de signalisation Notch/HES1. Une activité aberrante de la voie Notch bascule la régulation de l'expression du gène HES1 par RIP140 d'un effet positif à un effet négatif via la boucle de rétrocontrôle négative de HES1. De plus, ce lien puissant entre RIP140 et HES1 a un impact sur la différenciation et la prolifération cellulaires. Il sera nécessaire d’analyser le recrutement de RIP140 et HES1 sur différents promoteurs cibles et de valider l'impact de ce dialogue in vivo, en utilisant un modèle de souris que j’ai développé au sein du laboratoire et qui présentent une invalidation conditionnelle du gène Rip140 dans l'épithélium intestinal. / The Notch signaling pathway plays an essential role in intestinal development and homeostasis and has an oncogenic potential in colon cancer (CRC). One of its target genes HES1 is a transcription repressor of a number of genes, including KLF4, which is implicated in intestinal homeostasis and promotes Goblet cell differentiation. In addition, to avoid aberrant activity of the Notch pathway, HES1 exerts a negative feedback loop on its own promoter. Our laboratory is studying RIP140, a transcriptional coregulator which represses the activity of many transcription factors involved in various pathophysiological processes. In the intestinal epithelium, RIP140 inhibits cell proliferation and regulates differentiation towards the Paneth cell lineage. The goal of this work was to investigate the crosstalk between RIP140 and the Notch/HES1 pathway and to study its cellular impacts in human CRC cells. Various experiments have been set up using the HES1 gene as the main output of the Notch pathway in two CRC cell lines (SW620 and HT29). HES1 gene expression has been assessed at the protein, mRNA and transcriptional levels using western-blot/immunofluorescence, RT-QPCR and luciferase reporter assays, respectively. The activity of the Notch pathway has been modulated through ectopic expression of the Notch intracellular domain (NICD) or using a γ-secretase inhibitor. RIP140 crosstalk with the Notch signaling pathway is tightly related to the level of activation of the Notch pathway and to the level of HES1 expression. At low Notch activity, RIP140 is a negative target of NICD and exerts a positive effect on HES1 gene transcription which involves, at least partly, the RBPJ/NICD complex. When the Notch pathway is fully activated, RIP140 becomes a positive target of HES1 and exerts a negative effect on HES1 gene transcription by contributing to the HES1 negative feedback loop. Interestingly, as it is the case for HES1, RIP140 has a strong impact on different cellular parameters. Indeed, we found that RIP140, not only decreases intestinal cell proliferation, but also increases KLF4 gene expression and Goblet cell differentiation. In line with the strong crosstalk between RIP140 and the Notch/HES1 pathway, we then showed that HES1 and RIP140 mutually inhibit their effects on cell differentiation and proliferation. Altogether, our data demonstrated the existence of a feed-back loop involving RIP140 and the Notch/HES1 pathway in CRC cells. Indeed, the RIP140 gene is both a target and a regulator of the Notch/HES1 signaling pathway. A high level of Notch/HES1 activity switches the regulation of HES1 gene expression by RIP140 from a positive to a negative effect through the HES1 negative feedback loop. Moreover, this strong link between RIP140 and HES1 has an impact on cell differentiation and proliferation. It would be however interesting to demonstrate the recruitment of each factor on target promoters and to validate the impact of this strong crosstalk, in vivo, using the newly mouse model that I developed with a conditional knock-out of the Rip140 gene in the intestinal epithelium.

Most human genes undergo alternative splicing, and many abnormal splicing processes are associated with human diseases. However, the molecular relationship between alternative splicing and tumorigenesis is not well understood. Here, we identified novel Krüppel-like factor 4 (KLF4) splicing variants produced by exon skipping in human cancer cell lines as well as colon tumor tissues. To elucidate the mechanism involved in KLF4 alternative splicing, we developed KLF4 minigene system and found that RNA binding motif protein 5 (RBM5) plays an important role in KLF4 splicing, as assessed by gain and loss of functional studies. Several anti-tumorigenic compounds were also tested for KLF4 splicing. Interestingly, sulindac sulfide restored wild type KLF4 (KLF4L) expression and this is mediated by dephosphorylation of RBM5. Another splicing variant, small KLF4 (KLF4S), localizes in the cytoplasm and nucleus, and antagonizes transcriptional activity of wild type KLF4. Our data suggest that RBM5 plays a pivotal role in the alternative splicing of KLF4, and these splicing variant forms may impact tumorigenesis.

No description available.

Current research suggests resveratrol, a phytoalexin found predominately in grapes, may function as a chemopreventive and/or chemotherapeutic agent for various cancers, including colorectal cancer. However, the underlying mechanism(s) involved in these activities remain elusive. Thus, the objective of the studies discussed here sought to investigate the effect of resveratrol treatment on gene modulation in human colorectal cancer cells in order to identify and characterize novel molecular targets that contribute to the observed anticancer activities of resveratrol. Here, we identify activating transcription factor 3 (ATF3) and early growth response-1 (Egr-1) as novel targets of resveratrol and provide data to elucidate the mechanism(s) of regulation and how each target contributes to the anticancer effect of resveratrol in colorectal cancer cells. We demonstrate the involvement of resveratrol in ATF3 transcriptional regulation, which is facilitated by Egr-1 and Krüppel-like factor 4 interactions, and show that ATF3 contributes, at least partially, to resveratrol-induced apoptosis (Chapter 3). Moreover, we suggest that increased Egr-1 transcriptional activity by resveratrol requires posttranslational acetylation of Egr-1 in a SIRT1-independent manner. This acetylation by resveratrol may contribute to Egr-1-mediated expression of the pro-apoptotic protein nonsteroidal anti-inflammatory drug (NSAID)-activated gene-1 (NAG-1) induced by the phytoalexin (Chapter 4). Taken together, the work presented here provide (1) novel mechanisms by which resveratrol induces ATF3 and Egr-1 expression and (2) represent additional explanations for the anti-tumorigenic/anti-carcinogenic effects of resveratrol in human colorectal cancer cells.

Chez les métazoaires, la différenciation terminale est généralement accompagnée par une sortie définitive du cycle cellulaire. Cependant, les macrophages et très peu d'autres types cellulaires rompent avec ce dogme. En effet, il est maintenant admis que les macrophages conservent la capacité de s'auto-renouveler indépendamment des cellules souches ou progénitrices. À cet égard, nous avons démontré que la double déficience en facteurs Maf dans les macrophages (Maf-DKO) leur confère la capacité de s'auto-renouveler indéfiniment en culture sans se dé-différencier ou devenir tumorigènes. Ce phénotype d'auto-renouvellement semble être médié par un réseau transcriptionnel de de gènes régissant l'auto-renouvellement qui sont également actifs dans les cellules souches embryonnaires, parmi lesquels Myc et Klf4. Ces deux facteurs sont activés et nécessaires pour l'auto-renouvellement des Maf-DKO. De façon intéressante, l'expression de Myc seul induit une prolifération illimitée des macrophages, mais provoque une transformation tumorale. Nous avons donc cherché à décrypter les mécanismes grâce auxquels Myc et Klf4 induisent l'auto-renouvellement des macrophages, en comparaison à la transformation cellulaire causée par l'expression de Myc uniquement. En outre, nous nous sommes concentrés sur l'identification de gènes candidats permettant un auto-renouvellement illimité des macrophages, tout en les protégeant de la transformation cancéreuse. Notre objectif est de contribuer à l'identification du programme transcriptionnel régulant l'auto-renouvellement non tumoral des macrophages. / In metazoan, terminal differentiation is generally accompanied by permanent exit from the cell cycle. Yet, macrophages and very few other examples break with this dogma. Indeed, it has become evident that macrophages retain the ability to self-renew independently of stem or progenitor cells. In this regard, we have previously shown that MafB/c-Maf double deficient (Maf-DKO) macrophages are able to self-renew indefinitely in vitro without dedifferentiating or becoming tumorigenic. This self-renewal phenotype appears to be mediated by a transcriptional network of self-renewal genes also active in embryonic stem cells, among which Myc and Klf4. Interestingly, these two factors are activated and required for Maf-DKO self-renewal. By contrast, Myc alone induces an unlimited proliferation of macrophages but causes malignant transformation. We aimed to decipher the mechanisms by which Myc and Klf4 induce stem cell-like self-renewal in macrophages, in comparison to cellular transformation caused by the expression of Myc alone. Additionally, we focused on identifying candidate genes allowing an unlimited self-renewal of macrophages while protecting them from tumorigenic transformation or aberrant proliferation. Our objective is to contribute to the identification of the transcriptional program regulating non-tumorigenic self-renewal in macrophages.

Krüppel-like factors (KLFs) are a family of 3 Cys2/His2 zinc finger transcription factors with a diverse set of roles in cellular differentiation, cell cycle regulation, tumor suppression, erythropoiesis, angiogenesis, and other processes. During embryonic development, KLF2 has a role in vessel maturation. Adult conditional KLF4 knockout mouse embryos have thickened arterial intima follow vascular injury. Breeding KLF2+/- and KLF4+/- mice resulted in the generation of KLF2/KLF4 double knockout (DKO) embryos. KLF2/KLF4 DKO embryos died by E10.5 with cranial bleeding. Using immunohistochemistry, embryo whole-mounts were examined for differences in gross vascularization between wild-type (WT), KLF2-/- and KLF2/KLF4 (DKO embryonic day 9.5 (E9.5) embryos. No obvious gross capillary abnormalities were noted in E9.5 KLF2/KLF4 DKOs, although the posterior cardinal vein appeared to narrow rostral to caudal in KLF2-/- and KLF2/KLF4 DKO embryos. Light and electronic microscopy were employed to investigate potential structural and ultrastructural phenotypes in KLF2/KLF4 DKO embryos. Microscopy confirmed hemorrhaging near and endothelial breaks in the primary head vein (PHV) in E9.5 KLF2/KLF4 DKOs (n=8) and E10.5 KLF2-/-KLF4+/- embryos (n=1). Electron micrographs illustrated a disrupted endothelium in KLF2/KLF4 DKOs with endothelial cells having filopodia-like projections. Surprisingly, KLF2-/- embryos had the presence of wider medial PHV endothelial gaps compared to WT at the electron micrograph level. Density counts revealed a 15% reduction in midline cranial mesenchyme at the level of hemorrhaging in KLF2/KLF4 DKOs compared to KLF2-/- (n=3). An in-situ hybridization localized KLF2 RNA expression to the endothelium of the PHV. A quantitative reverse transcriptase polymerase chain reaction assay revealed that the eNOS expression is synergistically regulated by KLF2 and KLF4, as a shared downstream target. It is proposed that KLF2 and KLF4 share in the regulation of multiple gene targets, leading to early death by E10.5.

Krüppel like factors (KLFs) are a family of 17 proteins whose main function is gene regulation by binding to DNA elements in the promoters of various genes. KLF transcription factors recognize CACCC-elements and act as activators or repressors of the gene expression. Among the 17 family members, KLF1, KLF2, and KLF4 share high homology to each other. KLF1 is the founding member of the family and is an erythroid-specific protein. KLF2 is expressed in erythroid, endothelial, and other cells. KLF4 is expressed in endothelial, smooth muscle, and other cells. In this thesis, the functions of these KLFs were reviewed in the context of subjects related to erythropoiesis and cardiovascular development. A mouse model lacking KLF1, KLF2, and KLF4 was used to investigate whether these genes have overlapping functions in regulating the embryonic β-globin genes during early embryogenesis. Quantitative RT-PCR assays were used to measure the expression level of Ey- and βh1- globin mRNA at embryonic day 9.5 (E9.5). It was found that KLF1-/-KLF2-/- and KLF1-/-KLF2-/-KLF4-/- embryos express significantly decreased amounts of Ey- and βh1-globin genes when compared to WT and KLF4-/- embryos. There were no significant changes in the levels of Ey- and βh1-globin mRNA between KLF1-/-KLF2-/- and KLF1-/-KLF2-/-KLF4-/- embryos. It was demonstrated here that KLF1 does not regulate KLF2 in mouse erythroid cells at E10.5.