The TIR/BB-loop mimetic AS-1 has been reported to prevent cardiac hypertrophy by inhibiting interleukin-1 receptor (IL-1R)-mediated myeloid differentiation primary response gene 88 (MyD88)-dependent signaling. To date, it remains unknown whether and if so how AS-1 contributes to mechanical stress (MS)-induced cardiac fibroblast activation, a key process in pressure overload-induced cardiac remodeling and heart failure. Here, we show that phosphorylation and expression of large tumor suppressor kinase 1 (LATS1), a key molecule in the Hippo-Yes associated protein (YAP) signaling pathway, were down-regulated in primary neonatal rat cardiac fibroblasts (NRCFs) in response to MS and in the hearts of mice subjected to transverse aortic constriction (TAC) procedure; AS-1 treatment was able to restore LATS1 phosphorylation and expression both in vitro and in vivo. AS-1 treatment suppressed the induction of proliferation, differentiation and collagen synthesis in response to MS in NRCFs. AS-1 also ameliorated cardiomyocyte hypertrophy and apoptosis through dampening paracrine secretion of stretched cardiac fibroblasts. In mice, AS-1 treatment could protect against TAC-induced cardiac hypertrophy, myocardial fibrosis and heart failure. Of note, LATS1 depletion using siRNA completely abrogated the inhibitory effects of AS-1 on NRCFs under MS including accelerated proliferation, differentiation, enhanced ability to produce collagen and augmented paracrine secretion of tumor necrosis factor-α (TNF-α) and interleukin-1β (IL-1β) to induce cardiomyocyte hypertrophy. Therefore, our results delineate a previously unrecognized role for LATS1 in cardiac fibroblast to mediate the beneficial effects of AS-1 in preventing pressure overload-induced cardiac remodeling and heart failure.

La voie de signalisation Hippo est composée classiquement des kinases mammalian sterile twenty-like 1 et 2 (MST1/2) et des kinases large tumor suppressor 1 et 2 (LATS1/2) qui régulent les effecteurs transcriptionnels Yes-associated protein (YAP) et transcriptional coactivator with PDZ-binding motif (TAZ). Elle est impliquée dans plusieurs mécanismes cellulaires tels que la prolifération, la différenciation et l’apoptose ainsi que dans le maintien de l’homéostasie de différents tissus. Cependant, bien qu’il ait été démontré que YAP/TAZ contribuent au maintien de la glande surrénale, le rôle joué par les principales kinases de la voie Hippo dans ce tissu n’a jamais encore été évalué. L’objectif de ce projet de thèse est donc d’identifier les rôles des différentes kinases de la voie Hippo dans le développement et le maintien du cortex surrénalien par la création de cinq modèles de souris transgéniques. Grâce au modèle d’inactivation des kinases Mst1/2 dans le cortex surrénalien (Mst1flox/flox;Mst2flox/flox;Nr5a1-cre), nous avons démontré que Mst1/2 empêchent l’apparition prématurée de cellules ressemblant aux cellules du primordium adrénogonadique (AGP-like) dans la couche sous-capsulaire. Les analyses du transcriptome de ce modèle ont de plus démontré que les kinases MST1/2 régulent finement l’activité de YAP et des cellules de la zone glomérulée (zG) du cortex surrénalien à l’âge adulte mais pas l’activité des cellules de la zone fasciculée (zF). Ceci suggère que MST1/2 sont surtout impliqués dans la régulation de la fonction et de la différenciation des cellules de la zG. Contrairement à l’inactivation de Mst1/2, l’inactivation des kinases Lats1/2 dans tout le cortex en utilisant la même lignée Cre (Lats1flox/flox;Lats2flox/flox;Nr5a1-cre), a démontré que LATS1/2 empêchent la transdifférenciation des cellules du cortex en cellules ressemblant à des myofibroblastes et à la formation de fibrose durant le développement embryonnaire. De plus, l’inactivation de LATS1/2 spécifiquement dans les cellules de la zG (Lats1flox/flox;Lats2flox/flox;AS-cre) a démontré que LATS1/2 empêchent la transdifférenciation des cellules de la zG en cellules partageant des caractéristiques avec des ostéoblastes et des cellules de Sertoli. Cette inactivation est également responsable de l’induction d’une importante réponse immuno-inflammatoire chez les animaux juvéniles. De plus, l’inactivation de Yap/Taz simultanément à l’inactivation de Lats1/2 dans les cellules de la zG (Yapflox/flox;Tazflox/flox;Lats1flox/flox; Lats2flox/flox;AS-cre) a permis de confirmer que l’augmentation de l’activité transcriptionnelle de YAP et de TAZ était responsable du phénotype observé à la suite de l’inactivation de Lats1/2. Finalement, l’utilisation d’un modèle exprimant une forme constitutivement active de YAP humain dans les cellules de la zG (Rosa26YAP5SA/+;AScre/+) nous a permis de démontrer que l’augmentation de l’activité transcriptionnelle de YAP seule ne pouvait reproduire pleinement le phénotype observé suite à l’inactivation de Lats1/2 mais conduit plutôt à l’hyperplasie de la glande surrénale. Ensemble, nos modèles murins démontrent un rôle important pour la voie Hippo, et particulièrement les kinases LATS1/2 et les effecteurs YAP/TAZ, dans la différenciation des cellules stéroïdogéniques du cortex surrénalien et le maintien de l’homéostasie de la glande surrénale chez la souris. Ces travaux ouvrent non seulement la voie à l’étude plus poussée de cette voie dans des pathologies de la glande surrénale, comme les tumeurs surrénaliennes, mais mettent également en évidence la voie Hippo en tant que cible thérapeutique pour les troubles surrénaliens. / The Hippo pathway canonical signaling is composed of the mammalian kinases sterile twenty-like 1 and 2 (MST1/2) and large tumor suppressor 1 and 2 (LATS1/2) which ultimately regulate the transcriptional co-activators Yes-associated protein (YAP) and the transcriptional coactivator with PDZ-binding motif (TAZ). This pathway plays critical roles in maintaining the homeostasis of various tissues and regulating biological processes such as cellular proliferation, differentiation, and apoptosis in a tissue-specific manner. Although previous studies have shown that the effectors YAP/TAZ are involved in the maintenance of the adrenal gland, the roles played by their main upstream kinases in this tissue have not yet been evaluated. The objective of this thesis project is therefore to identify the importance of these distinct Hippo pathway kinases in the development and maintenance of the adrenal cortex by generating five different conditional transgenic mouse models. Using a Mst1/2 inactivation model (Mst1flox/flox;Mst2flox/flox;Nr5a1-cre), we first demonstrated that loss of Mst1/2 in the entire cortex leads to premature appearance of spindle-shaped cells resembling adrenogonadal primordium “AGP-like” cells in the sub-capsular region of the adrenal cortex. Further transcriptomic analyses performed on this model showed that MST1/2 can regulate the activity of YAP and of cells forming the zona glomerulosa (zG) in adult mice but not the activity of cells of the zona fasciculata (zF). This finding suggested that kinases MST1/2 are mainly involved in the regulation of zG cell function or differentiation. The inactivation of Lats1/2 using the same Cre line (Lats1flox/flox;Lats2flox/flox;Nr5a1-cre) demonstrated that LATS1/2 prevent the transdifferentiation of cortical cells into myofibroblast-like cells and the onset of fibrosis during embryonic development. Moreover, the inactivation of Lats1/2 specifically in the zG cells (Lats1flox/flox;Lats2flox/flox;AS-cre) demonstrated that LATS1/2 prevent the transdifferentiation of zG cells into cells sharing characteristics with osteoblast and Sertoli cells. This inactivation is also responsible for the induction of an immune-inflammatory response in juvenile mice. Most importantly, the concomitant inactivation of Yap/Taz with Lats1/2 in zG cells (Yapflox/flox;Tazflox/flox;Lats1flox/flox;Lats2flox/flox;AS-cre) demonstrated that the increase in the transcriptional activity of YAP/TAZ was responsible for the phenotype observed following the loss of Lats1/2. To complete our studies, we employed a mouse model expressing a constitutively active human form of YAP in zG cells (Rosa26YAP5SA/+;AScre/+) which demonstrated that increased transcriptional activity of YAP alone is not sufficient to recapitulate the phenotype observed following the loss of Lats1/2 but induces adrenal gland hyperplasia. Together, these findings indicate an important role for the Hippo signaling pathway, particularly LATS1/2 kinases and YAP/TAZ effectors, in the differentiation of steroidogenic cells of the adrenal cortex and the maintenance of adrenal gland homeostasis in mice. These findings not only pave the way for further studies of this pathway in important adrenal gland pathologies, such as adrenal tumors, but also highlight the Hippo pathway as a potential target for therapeutic treatments of adrenal disorders.

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Le développement du tractus reproducteur femelle est issu de la coordination minutieuse de nombreuses voies de signalisation régulant les processus de prolifération, différenciation et d’apoptose cellulaire durant l’embryogenèse. Les voies Wnt et Hippo se démarquent à cet égard. L’activation de la voie Wnt, via des ligands spécifiques, participe à la stabilisation et l’augmentation de l’activité transcriptionnelle du coactivateur de transcription β-catenin. La voie Hippo, pour sa part, ne possède aucun de ligand spécifique. L’inactivation de la voie Hippo (via les kinases Lats1 et Lats2) entraine la stabilisation des coactivateurs de la transcription YAP/TAZ et l’augmentation de leur activité transcriptionnelle. Plusieurs évidences suggèrent notamment la possibilité de redondance fonctionnelle entre certains ligands de la voie Wnt, dont Wnt4 et Wnt5a, dans le développement du tractus reproducteur femelle. Cette avenue demeure toutefois peu étudiée. L’implication de la voie Hippo n’a pas été rapportée dans le développement du tractus reproducteur femelle. Toutefois, les nombreuses interactions rapportées dans la littérature entre les deux voies suggèrent un rôle méconnu de la voie Hippo. L’objectif de ce projet était donc d’élucider les rôles de Wnt4, Wnt5a, Lats1 et Lats2 dans le mésenchyme de Müller et le développement de l’utérus. Les résultats de notre première étude ont confirmé la fonction partiellement redondante de Wnt4 et Wnt5a dans le développement de l’utérus. Notre modèle est notamment caractérisé par des anomalies développementales ainsi qu’une perte de fonction utérine associée à des anomalies de décidualisation in vivo et une diminution de la viabilité des concepti. Les résultats de notre seconde étude ont confirmé les rôles redondants de Lats1 et Lats2 dans le maintien de la multipotentialité des cellules mésenchymateuses müllériennes. Une différenciation hâtive des cellules mésenchymateuses müllériennes en myofibroblastes via, entre autres, l’expression du gène cible Ctgf, a été observée. Nos résultats additionnels n’ont pu mettre en évidence une interaction potentielle entre les voies Wnt et Hippo pouvant expliquer l’apparition des phénotypes. Ces deux études permettent de confirmer certains rôles connus et d’établir de nouveaux rôles de ces voies dans le développement des canaux de Müller. Ils pourront aussi établir les fondements de modèles permettant l’étude de différentes pathologies utérines et l’identification de cibles thérapeutiques. / The development of the female reproductive tract arises from the coordination of numerous signaling pathways regulating processes such as proliferation, differentiation and apoptosis during embryogenesis. The Wnt and Hippo pathways are known to be involved in these processes. Wnt pathway activation, via its specific ligands, results in the stabilisation and increased transcriptional activity of β-catenin. The Hippo pathway does not possess any specific ligands. In contrast to Wnt, inactivation of the Hippo pathway (via Lats1 and Lats2 kinases) is required for the stabilization and increased activity of the transcriptional coactivators YAP and TAZ. The Wnt pathway is known to be involved in the development of the female reproductive tract. Further evidence also suggests the possibility of functional redundancy amongst certain WNT ligands such as Wnt4 and Wnt5a. The Hippo pathway is not known to be implicated in the development of the female reproductive tract. However, numerous interactions have been reported between both pathways, suggesting a possible unknown role of Hippo in that context. The objective of this project was to elucidate the roles of Wnt4, Wnt5a, Lats1 and Lats2 in the Müllerian mesenchyme and the development of the uterus. Results from our first study confirmed the partially redundant roles of Wnt4 and Wnt5a in the development of the uterus. Our model was notably characterized by developmental abnormalities and loss of uterine functions resulting in in vivo decidualization defects and loss of conceptus viability. Results from our second study confirmed the redundant roles of Lats1 and Lats2 in the maintenance of Müllerian mesenchymal cell multipotency. We observed premature differentiation of Müllerian mesenchymal cells into myofibroblasts in absence of both Lats1 and Lats2. These changes were in part due to the increased expression of the target gene Ctgf. Our additional results could not demonstrate any potential interactions between the Wnt and Hippo pathways that could explain the phenotypic changes. In conclusion, our studies confirmed and further discovered novel roles of these pathways in the development of the Müllerian ducts. These models could also lead to better understanding of the pathophysiology of certain uterine diseases and the discovery of potential therapeutic approaches.

La voie de signalisation Hippo est une cascade de kinases hautement conservée entre les espèces qui contrôle des processus cellulaires fondamentaux comme la prolifération, l’apoptose et la différenciation. Dans la cascade, les kinases Large tumor suppressor 1 et 2 (LATS1/2) phosphorylent et inactivent les co-activateurs transcriptionnels Yes-associated protein (YAP) et Transcriptional coactivator with PDZ-binding motif (TAZ) pour réguler finement le développement, la taille et l’homéostasie de nombreux tissus. Bien qu’il ait été démontré que YAP/TAZ étaient essentiels au maintien du cortex surrénalien durant la vie adulte, le rôle des kinases en amont n’a jamais été étudié. L’objectif de ce projet était donc d’élucider le rôle de LATS1 et de LATS2 dans le développement corticosurrénalien. Pour ce faire, un modèle de souris Lats1flox/flox;Lats2flox/flox;Nr5a1-cre, permettant l’inactivation conditionnelle de Lats1/2 dans les tissus stéroïdiens, a été créé. La caractérisation de ce modèle a révélé que Lats1/2 étaient indispensables pour maintenir l’identité des cellules adrénocorticales durant le développement embryonnaire. En l’absence de Lats1/2, les cellules du cortex acquièrent des propriétés myofibroblastiques et perdent progressivement leur capacité de stéroïdogenèse, causant une insuffisance surrénalienne fatale vers 2 à 3 semaines d’âge chez les deux sexes. Cette transdifférenciation est probablement causée, du moins en partie, par une augmentation de l’activité transcriptionnelle de YAP/TAZ puisqu’une augmentation de l’expression nucléaire de YAP/TAZ et de l’expression de certains gènes cibles de la voie Hippo ont été observées dans les cellules myofibroblastiques. Ces résultats révèlent donc un tout nouveau rôle de la voie Hippo dans le développement du cortex surrénalien. / The Hippo signaling pathway is a highly conserved kinase cascade that controls fundamental cellular processes such as proliferation, apoptosis and differentiation. In this cascade, the Large tumor suppressor kinase 1 and 2 (LATS1/2) phosphorylate and inactivate the main downstream effectors, Yes-associated protein (YAP) and Transcriptional coactivator with PDZ-binding motif (TAZ), to finely regulate the development, size and homeostasis of several organs. It was recently demonstrated that YAP and TAZ were essential for the maintenance of the adrenal cortex during adult life, but the role of the upstream kinases has never been studied. The objective of the present project was therefore to elucidate the role of LATS1 and LATS2 in adrenocortical development. We generated a Lats1flox/flox;Lats2flox/flox;Nr5a1-cre mouse model in which Lats1/2 were conditionally inactivated in steroidogenic cells. The characterization of this model revealed that Lats1/2 were required to maintain proper adrenocortical cell identity during embryonic development. In the absence of Lats1/2, adrenocortical cells acquire myofibroblastic properties and lose their steroidogenic capacity, leading to adrenal deficiency and death at 2 to 3 weeks of age. This transdifferentiation is probably caused, at least in part, by an increased transcriptional activity of YAP/TAZ since a stronger nuclear expression of YAP/YAZ and higher expression levels of Hippo target genes were observed in the myofibroblastic population. These results suggest an important novel role of Hippo signaling in adrenal cortex development.