Ο καρκίνος της ουροδόχου κύστης αποτελεί την 4η κατά συχνότητα μορφή καρκίνου στους άνδρες στο Δυτικό κόσμο, ακολουθώντας τον καρκίνο του προστάτη, του πνεύμονα και του κόλου. Η επιφανειακή μορφή του καρκίνου της κύστεως έχει το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό των πολύ συχνών υποτροπών, οι οποίες ευθύνονται για τη μεγάλη νοσηρότητα της νόσου. Οι πολύ συχνές υποτροπές έχουν, όπως εύκολα γίνεται αντιληπτό, τεράστιο κοινωνικοοικονομικό κόστος, εφ’ όσον ένα σημαντικό τμήμα των πασχόντων αποτελεί μέρος του οικονομικά ενεργού πληθυσμού. Η καρκινογένεση δεν είναι μια απλή διαδικασία, αλλά μια αλληλουχία αλλαγών οι οποίες αφορούν τους κυτταρικούς μηχανισμούς αύξησης, διαφοροποίησης και απόπτωσης και οδηγούν στη μετατροπή ενός φυσιολογικού κυττάρου σε νεοπλασματικό. Ως «Χημειοπρόληψη» ορίζεται η χρήση ειδικών φυσικών ή συνθετικών χημικών ουσιών που μπορούν να παρέμβουν σε κάποια από τα μοριακά αυτά γεγονότα και να προλάβουν, καταστείλουν ή αναστρέψουν, την εξέλιξη προκαρκινικών βλαβών σε διηθητικό καρκίνο. Η διαφορά στην επίπτωση του νεοπλάσματος και τα διαφορετικά κλινικοπαθολογοανατομικά χαρακτηριστικά του καρκίνου της ουροδόχου κύστεως ανάμεσα στα δύο φύλα, υποδεικνύουν ένα σημαντικό ρόλο των ορμονών του φύλου στην παθογένεια του νεοπλάσματος. Υποθέσεις μόνο γίνονται για τη σημασία των οιστρογόνων στην ανάπτυξη καρκίνου της ουροδόχου κύστεως, αφού ακόμα ο ρόλος τους δεν έχει αποσαφηνιστεί. Τα οιστρογόνα ασκούν τη δράση τους μέσω των υποδοχέων τους (ERα, ERβ) οι οποίοι αποτελούν μέλη μιας υπεροικογένειας μεταγραφικών παραγόντων, των πυρηνικών υποδοχέων. Οι πυρηνικοί υποδοχείς ρυθμίζουν τη γονιδιακή έκφραση μέσω θετικής ή αρνητικής παρεμβάσεως στη δράση άλλων μεταγραφικών παραγόντων, όπως του NFκB, με τη βοήθεια ενός μηχανισμού που ονομάζεται cross-talk. Αν και η φλεγμονή με την καρκινογένεση έχουν αναγνωρισμένη σχέση από παλιά, συνδέθηκαν άμεσα με την παρατήρηση ότι υπερέκφραση του γονιδίου για το ένζυμο κυκλοοξυγενάση-2 (COX-2), αποτελεί πρώιμο γεγονός της καρκινογένεσης (Greten et al, 2004). Η COX-2, όπως επίσης και ο μεταγραφικός παράγοντας NFκB, που σχετίζεται με τη φλεγμονή, έχει διαπιστωθεί ότι συμμετέχουν στις διαδικασίες της καρκινογένεσης.. Η σύνδεση των οιστρογόνων στους οιστρογόνικους υποδοχείς επάγει τη δέσμευση συν-ρυθμιστικών παραγόντων, οι οποίοι διακρίνονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες τους συν-ενεργοποιητές (coactivators), όπως p300 και τους συν-καταστολείς (corepressors), όπως NCoR. Κατά την παρούσα εργασία μελετήθηκε η μεμονωμένη όσο και η συνδυαστική έκφραση των πέντε παραπάνω μορίων στο φυσιολογικό επιθήλιο και στα καρκινώματα διαφόρων Grade, σε ιστικά δείγματα από 140 ασθενείς που υποβλήθηκαν σε διαγνωστική βιοψία διουρηθρική εκτομή νεοπλάσματος κύστεως ή ριζική κυστεκομή. Η μέθοδος που εφαρμόστηκε ήταν η ανοϊστοχημεία σε τομές παραφίνης, η οποία λόγω του μορφολογικού της χαρακτήρα επέτρεψε τη λήψη δεδομένων για τη σχετική εντόπιση των μορίων στους ενδοκυττάριους χώρους, τις ενδοεπιθηλιακές στιβάδες, τις φυσιολογικές ή παθολογικές ιστολογικές βαθμίδες και το επιθηλιακό ή μεσεγχυματικό διαμέρισμα. Ο παράγοντας NFκB (υπομονάδα p65) εμφάνισε μεικτή υποκυττάρια εντόπιση. Στην παρούσα ανοσοϊστοχημική μελέτη το επίπεδο της έκφρασης του NFκB στον πυρήνα των καρκινικών κυττάρων παρουσίαζε μια στατιστικά σημαντική συνολική αύξηση στα τρία επίπεδα διαφοροποίησης των καρκινωμάτων. Τα καρκινώματα χαμηλής διαφοροποίησης παρουσίαζαν ισχυρότερη ανοσοθετικότητα του NFκB από τα μετρίας και καλής διαφοροποίησης. Η αύξηση της πυρηνικής εντόπισης του NFκB συνδυάζεται με ταυτόχρονη ελάττωση της κυτταροπλασματικής, γεγονός που επιβεβαιώνει τη βιολογική δράση του. Ο πυρηνικός υποδοχέας ERβ, που εντοπίζεται στο πυρήνα των καλώς διαφοροποιημένων καρκινικών κυττάρων, είναι στατιστικά σημαντικά αυξημένος σε σχέση με λιγότερο διαφοροποιημένα νεοπλασματικά κύτταρα. Στην παρούσα ανοσοϊστοχημική μελέτη τα κύτταρα του φυσιολογικού επιθηλίου της ουροδόχου κύστης, εκφράζουν έντονα τον πυρηνικό υποδοχέα και κατά την πρόοδο της καρκινογένεσης η έκφραση του ελαττώνεται, παράλληλα με την απώλεια της διαφοροποίησης των καρκινικών κυττάρων. Στην εξέλιξη της καρκινογένεσης, η COX-2 επάγεται σταθερά, σύμφωνα με τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας, με διαδοχικές αυξήσεις που συνοδεύουν όλα τα στάδια της προοδευτικής αποδιαφοροποίησης των κυττάρων. Η πυρηνική έκφραση του p300 αυξάνεται σταδιακά καθώς τα καρκινώματα αποκτούν χαρακτήρες αποδιαφοροποίησης, συσχέτιση στατιστικώς σημαντική. Η πυρηνική έκφραση του NCoR ελαττώνεται σταδιακά καθώς τα καρκινώματα αποκτούν χαρακτήρες αποδιαφοροποίησης, συσχέτιση στατιστικώς σημαντική, σύμφωνα με τα ευρήματα της παρούσας μελέτης. Στις υπόλοιπες συσχετίσεις μελετήθηκε η συν-έκφραση πλέον των παραγόντων σε κάθε ασθενή, με σκοπό την εξαγωγή συμπερασμάτων για ενδεχόμενη αλληλεπίδραση τους. Αναλυτικότερα, παρατηρήθηκε στα καρκινώματα της ουροδόχου κύστεως ισχυρή θετική συσχέτιση του NFκB με την έκφραση της COX-2, υποδηλώνοντας τον υποστηρικτικό ρόλο των δύο αυτών παραγόντων στην πρόοδο της καρκινογένεσης. Από τη συσχέτιση NFκB και ERβ προέκυψε κατασταλτική επίδραση του πρώτου στην ογκοανασταλτική δράση του δεύτερου, υποδηλώνοντας σχέση ανταγωνισμού στη δέσμευση συνπαραγόντων και κατάληψης ίδιων περιοχών στους υποκινητές γονιδίων, ενώ δεν αναδείχθηκε συνομιλία ανάμεσα στον ERβ και COX-2. Τέλος αποκαλύφθηκε συνεργική δράση του NFκB με τον p300 στην καρκινογένεση, με τον ERβ και NCoR να χάνουν την ικανότητα πρόκλησης κυτταρικής διαφοροποίησης και άρα την προστατευτική επίδρασή τους. Η έκφραση του ERβ συσχετίστηκε με την ιστοπαθολογική βαρύτητα, ανά βαθμό έκφρασης των συνρυθμιστών p300 και NCoR, ώστε να διευκρινιστεί εάν η συγκέντρωση τους στα κύτταρα είναι καθοριστικός παράγοντας για την επίδραση του πυρηνικού υποδοχέα στον ιστολογικό φαινότυπο. Η επεξεργασία των δεδομένων φανερώνει αρνητική συσχέτιση της προόδου της καρκινογένεσης με την πυρηνική έκφραση του ERβ, αλλά μόνο όταν τα κύτταρα υπερεκφράζουν παράλληλα τον p300. Η απώλεια της έκφρασης του NCoR αναστέλλει την ενεργοποίηση του πυρηνικού υποδοχέα ERβ, γεγονός που διαπιστώθηκε και στην παρούσα μελέτη κατά τη διάρκεια της απώλεια διαφοροποίησης των καρκινικών κυττάρων της ουροδόχου κύστης. Επομένως, το τελικό αποτέλεσμα της δράσης του ERβ εξαρτάται από τον ανταγωνισμό των ενεργοποιητών και καταστολέων για τις ίδιες θέσεις σύνδεσης στο μόριο του ERβ. Συνολικά, η χρήση αγωνιστών των ERβ και NCoR με παράλληλη αναστολή των NFκB, COX2 και NCoR, θα είχε πιθανότατα ευνοϊκό αποτέλεσμα στην αναστροφή της καρκινογένεσης στην ουροδόχο κύστη. Ειδικές παράμετροι του χημειοπροληπτικού σχήματος, θα ήταν ωφέλιμο να τροποποιούνται ύστερα από εξατομικευμένη αξιολόγηση του δικτύου των πέντε παραγόντων. / Backround Bladder cancer is the forth most common malignancy among men in the Western World, following prostate, lung, and colon cancer. However, due to the highly recurrent nature of the disease, bladder cancer is the most prevalent and the most expensive per patient treated. Carcinogenesis is a complicated multistage process that gradually deprives normal cells of their natural phenotype, resulting in tissue disturbance, from which tumors finally emerge. During its lengthy course it is accompanied by an evenly prolonged inflammatory response. Chemoprevention pursues the arrest of both processes, by means of pharmacological targetting key molecules, involved in cell growth, differentiation and apoptosis, as well as in chronic inflammation. Nuclear Hormone Receptors are appropriate targets, as they are induced by ligand binding to mediate gene transcription. Epidemiological and molecular data support the possible role of ERβ and NFκB between the two collateral processes, providing evidence for target-specific chemopreventive strategies. ERβ promotes cellular differentiation and restriction of inflammation. Nuclear receptor coregulators provide a great level of sophistication in the dynamic process of transcriptional regulation. The transcriptional coactivator p300 is a ubiquitous nuclear protein and transcriptional cofactor with intrinsic acetyltransferase activity. NCoR is a protein that contain distinct functional domains responsible for interaction with NRs, and activation of HDAC proteins, ultimately resulting in targeted repression of transcription The inducible transcription factor NF-κB, immediately after being released from a cytoplasmic inhibitor, translocates into nucleus, where it enhances transcription of anti-apoptotic and pro-inflammatory genes. COX-2, an enzyme often induced in neoplastic conditions, perpetuates the chronic inflammatory state in the epithelium and its microenvironment, by means of prostaglandin synthesis. Elucidation of the molecular networks implicated in estrogen signaling is very important in view of the potential use of selective estrogen receptor modulators in chemoprevention and targeted anticancer therapy. Materials and Methods. In our retrospective study we included 111 consecutive patients (74 males and 37 females), aged 23-90 years (mean 70±10) diagnosed with TCC of the bladder by either biopsies, transurethral resection of bladder tumor, or radical cystectomies, between 2000 and 2002 from the Urological Department of Urology of University Hospital of Patras, Greece. None of the patients had received any preoperative intravesical therapy. Bladder tumors were graded and staged according to the World Health Organization (WHO) grading. Paraffin section immunohistochemistry was utilized and relative expression was estimated in intracellular compartments, intraepithelial layers, and histologic categories. NF-κB(p65 subunit) demonstrated mixed subcellular presence, COX2 cytoplasmic whereas ERβ, p300 and NCoR staining patterns were nuclear. NF-κB and COX-2, were constantly upregulated as tumorigenesis progressed. Results NF-κB, COX-2 and p300 expression correlated positively with progression of carcinogenesis, suggesting a potential involvement in bladder tumorigenesis. On the contrary, ERβ and NCoR were severely diminished in cancer, compared to normal epithelium, and they were affected by tumor Grade. The remaining correlations are based on coexpression analysis of the aforementioned factors, individually for each patient, to permit judgement of molecular interactions. In detail, an inverse staining between ERβ and nuclear p65 immunoreactivity was observed and we could suggest that there is a reciprocal transactivation between ERβ and activated NFκB. COX-2 was positively associated in bladder carcinomas with NFκB, a finding which may denote the nuclear factor contribution to the enzyme induction. A correlation has been established, when correlating the expression of ERβ with the coregulators, positive with NCoR and negative with p300, indicating a potential role of these key molecules in bladder carcinogenesis. Furthermore, p300 and NCoR, may not be strictly segregated and in bladder cancer cells interact directly, since, according to biochemical purification studies, p300 is capable of directed negative interaction with NCoR. Conclusions The inhibition of ERβ in combination with the antiapoptotic properties of NFκB may contribute to the pathogenesis of TCC. Selective ERβ and NCoR agonist and agents-inhibitors of NFκB, COX2 and p300 may represent a possible new treatment strategy, by virtue of their role in bladder carcinogenesis. Subtle variations in the chemopreventive regimen, based on personalized molecular profiling, would hopefully achieve a patient-tailored therapeutic approach.

Nuclear factor erythroid-2-related factor 1 (NRF1) and NRF2 are essential for maintaining redox homeostasis and coordinating cellular stress responses. They are highly homologous transcription factors that regulate the expression of genes bearing antioxidant-response elements (AREs). Genetic ablation of NRF1 or NRF2 results in vastly different phenotypic outcomes, implying that they play different roles and may be differentially regulated. Kelch-like ECH-associated protein 1 (KEAP1) is the main negative regulator of NRF2 and mediates ubiquitylation and degradation of NRF2 through its NRF2-ECH homology-like domain 2 (Neh2). Here, we report that KEAP1 binds to the Neh2-like (Neh2L) domain of NRF1 and stabilizes it. Consistently, NRF1 is more stable in KEAP1(+/+) than in KEAP1(-/-) isogenic cell lines, whereas NRF2 is dramatically stabilized in KEAP1(-/-) cells. Replacing NRF1's Neh2L domain with NRF2's Neh2 domain renders NRF1 sensitive to KEAP1-mediated degradation, indicating that the amino acids between the DLG and ETGE motifs, not just the motifs themselves, are essential for KEAP1-mediated degradation. Systematic site-directed mutagenesis identified the core amino acid residues required for KEAP1-mediated degradation and further indicated that the DLG and ETGE motifs with correct spacing are insufficient as a KEAP1 degron. Our results offer critical insights into our understanding of the differential regulation of NRF1 and NRF2 by KEAP1 and their different physiological roles.

Please read the abstract on page 3 in the dissertation. / Dissertation (MSc)--University of Pretoria, 2011. / Chemical Pathology / unrestricted

Human mast cells are often found perivascularly and at mucosal sites and may play crucial roles in the inflammatory response. Recent studies have suggested a prominent role for mast cells in host defense. In this study, we analyzed the effects of a common airway pathogen, Moraxella catarrhalis and a commensal bacterium, Neiserria cinerea, on activation of human mast cells. Human mast cell leukemia cells (HMC-1) were activated with either phorbol myristate acetate (PMA) and calcium ionophore or with varying concentrations of heat-killed suspensions of bacteria. Supernatants were assayed for the cytokines interleukin-4 (IL-4), granulocyte macrophage colony stimulating factor (GM-CSF), IL-6, IL-8, IL-13 and monocyte chemotactic protein-1 (MCP-1). Nuclear proteins were isolated and assayed by electrophoretic mobility shift assay (EMSA) for nuclear factor kappaB (NF-κB) nuclear binding activity. In some experiments, NF-κB inhibitor, Bay-11 was added to determine functional significance. Both M. catarrhalis and N. cinerea induced mast cell activation and selective secretion of two key inflammatory cytokines, IL-6 and MCP-1. This was accompanied by NF-κB activation. Neither spun bacterial supernatants nor bacterial lipopolysaccharide induced cytokine secretion, suggesting need for direct bacterial contact with mast cells. Scanning electron microscopy revealed active aggregation of bacteria over mast cell surfaces. The NF-κB inhibitor, Bay-11, inhibited expression of MCP-1. These findings suggest the possibility of direct interactions between human mast cells and common bacteria and provide evidence for a novel role for human mast cells in innate immunity.

No description available.

The overall objective of this research was to understand the mechanims by which growth hormone (GH) regulates insulin-like growth factor-I (IGF-I) gene expression in liver. Previous studies have suggested that GH regulation of IGF-I gene expression in liver is mediated by binding of the transcription factor signal transducer and activator of transcription (STAT) 5 to four binding sites located distantly from the IGF-I promoter. The first specific objective of this research was to determine whether additional STAT5 binding sites were involved in GH stimulation of IGF-I gene expression in liver. Sequence analysis of 170 kb of mouse genomic DNA revealed nineteen consensus STAT5 binding sequences corresponding to fourteen ~200 bp chromosomal regions that were conserved in the corresponding human DNA sequence. Eight of these chromosomal regions were able to mediate STAT5 activation of reporter gene expression in cotransfection experiments. Two of these chromosomal regions corresponded to those previously identified. Gel-shift assays indicated that the eight new STAT5 binding sites and three of the four previously identified STAT5 binding sites could bind GH-activated STAT5 from mouse liver. Together, these results suggest that GH stimulation of IGF-I gene transcription in the mouse liver may be mediated by at least eleven STAT5 binding sites located distantly from the IGF-I promoter. In a previous study, I found that liver expression of liver-enriched transcription factor hepatocyte nuclear factor 3γ (HNF-3γ) was increased by GH in cattle. Therefore, the second specific objective of this research was to determine how GH stimulates HNF-3γ gene expression and whether the increased HNF-3γ mediates GH stimulation of IGF-I gene expression in bovine liver. Sequence analysis of the bovine HNF-3γ promoter revealed the presence of two putative binding sites for STAT5. The proximal putative STAT5 binding site appears to be conserved in other mammals. Chromatin immunoprecipitation (ChIP) assays demonstrated that GH increased the binding of STAT5 to the HNF-3γ promoter in bovine liver and that this binding was associated with increased HNF-3γ expression. Gel-shift assays demonstrated that the proximal STAT5 binding site in the HNF-3γ promoter could bind GH-activated STAT5 from bovine liver. Cotransfection analyses showed that the proximal STAT5 binding site was necessary for the HNF-3γ promoter to be activated by GH. The promoter of the bovine IGF-I gene contains three putative HNF-3 binding sites that seem to be evolutionarily conserved. ChIP assays indicated that GH stimulated the binding of HNF-3γ to the IGF-I promoter in bovine liver. Gel-shift assays showed that one of the putative HNF-3 binding sites could bind HNF-3γ protein from bovine liver. Co-transfection analyses demonstrated that this HNF-3 binding site was necessary for HNF-3γ activation of reporter gene expression from the IGF-I promoter. In summary, the results of this dissertation research suggest that GH-activated STAT5 directly stimulates IGF-I gene transcription in liver by binding to at least eleven distantly located STAT5 binding sites in the IGF-I locus and indirectly stimulates IGF-I gene transcription by enhancing HNF-3γ gene expression in the liver. / Ph. D.

Biochemical markers of bone turnover allow inference of the events occurring at the bone tissue level and may detect changes in bone cell activity earlier than densitometric technologies. Serum concentrations of receptor activator for nuclear factor kappa-beta ligand (RANKL), osteoprotegerin (OPG), osteocalcin, and N-telopeptide (NTx) were measured in women aged 20 + 1.5 years (mean + SD) who underwent 32 weeks of unilateral isokinetic concentric or eccentric muscular strength training. Changes in serum biomarkers were compared with changes in arm and leg flexor and extensor muscle strength. Dual X-ray absorptiometry (DXA) measures of bone mineral density (BMD) and bone mineral content (BMC) of the total forearm, total tibia, and total body also were assessed. The mean serum OPG concentration increased from 4.6 + 1.9 pmol/L to 5.2 + 2.1 pmol/L (â 14.9 %, mean + SD; p = 0.05, n = 20) following long-term isokinetic exercise training that also increased elbow extensor and knee flexor muscular strength (p < 0.05) and total forearm BMD (p = 0.04). The ratio of OPG/RANKL also increased over the course of the study (p = 0.045). Serum concentrations of other measured bone biomarkers did not change during training. Serum concentrations of OPG, a suppressor of osteoclastogenesis, increased with high-load muscular strength training that led to local increases in muscle strength and BMD. These adaptations may represent an exercise-mediated suppression of osteoclast differentiation and activity. The central role of the RANKL-OPG cytokine system in the regulation of bone cell biology is well established. Further research is needed to confirm the efficacy of using serum OPG and RANKL as biomarkers of bone cell metabolism in healthy populations undergoing long-term exercise interventions. / Master of Science

Angiogenesis is the formation of new blood vessels from pre-existing ones. Unregulated angiogenesis is associated with several diseases such as diabetic retinopathy and tumour growth. Many signal transduction pathways have been implicated in the regulation of angiogenesis such as p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK), phosphatidylinositol-3 kinase (PI3K), extracellular signal-related kinase 1/2 (Erk1/2) and of particular interest the calcineurin/nuclear factor of activated T-cell (NFAT) pathway. Inhibition of calcineurin activity by the drug cyclopsorin A (CsA) has been shown to inhibit processes required for successful angiogenesis such as in vitro cell migration, tube formation and additionally attenuates corneal angiogenesis in vivo. CsA is associated with severe side effects and therefore the identification of an endogenous regulator of this pathway would be beneficial. One possibility is the plasma membrane calcium ATPases (PMCAs). These high affinity calcium extrusion pumps have been shown to interact with calcineurin in mammalian cells and cardiomyocytes and down-regulate the calcineurin/NFAT pathway. This is hypothesised to be due to the interaction between the two proteins which maintains calcineurin in a low calcium micro-environment generated by the calcium removal function of the pump. Interestingly, PMCA4 has been shown to interact with calcineurin in endothelial cells. The aim of our study was to further our understanding of PMCA4s regulation of the calcineurin/NFAT pathway specifically in endothelial cells and establish if PMCA4 has a role in the regulation of angiogenesis. ‘Gain of function’ by adenoviral over-expression of PMCA4 and ‘loss of function’ by either si-RNA mediated knockdown of PMCA4 or isolation of PMCA4-/- MLEC were used as models. Over-expression of PMCA4 in HUVEC resulted in inhibition of the calcineurin/NFAT pathway with the opposite result occurring in the case of the knockout of PMCA4, identifying PMCA4 as a negative-regulator of the calcineurin/NFAT pathway in endothelial cells. Over-expression of PMCA4 significantly attenuated VEGF-induced protein and mRNA expression of the pro-angiogenic proteins RCAN1.4 and Cox-2, endothelial cell migration and in vitro and in vivo tube formation with the opposite result occurring in knockdown or knockout studies, confirming PMCA4 as a down-regulator of angiogenesis. Interestingly, over-expression or knockdown of PMCA4 had no effect on VEGF-induced HUVEC proliferation or Erk1/2 phopshorylation proposing PMCA4 may be a potential inhibitor of angiogenesis without compromising cell survival. Disruption of the interaction between PMCA4 and calcineurin by generation and ectopic expression of an adenovirus encoding the region of PMCA4 that interacts with calcineurin (428-651) (Ad-ID4) resulted in an increase in NFAT activity, RCAN1.4 protein expression and in vitro tube formation. These results identify the mechanism of PMCA4s inhibitory effect of the calcineurin/NFAT pathway and consequently angiogenesis is a result of the interaction between the two proteins. The novel findings of this study establish PMCA4 as a negative-regulator of the calcineurin/NFAT pathway in endothelial cells and angiogenesis. These results are far reaching and highlight a potential role for PMCA4 as a therapeutic target in a variety of diseases that are associated with pathological angiogenesis.

Les cellules gliales sont essentielles au fonctionnement du système nerveux. Dans la rétine, les cellules gliales de Müller assurent à la fois l’homéostasie du tissu et la protection des neurones, notamment celle des cellules ganglionnaires de la rétine (CGRs). L’hypothèse principale de la thèse est que les cellules de Müller joueraient un rôle primordial dans la survie neuronale tant au plan de la signalisation des neurotrophines/proneurotrophines par suite d’une blessure que lors des mécanismes d’excitotoxicité. Contrairement au brain-derived neurotrophic factor (BDNF), le nerve growth factor (NGF) n’est pas en mesure d’induire la survie des CGRs après une section du nerf optique. Le premier objectif de la thèse a donc été de localiser les récepteurs p75NTR et TrkA du NGF dans la rétine adulte et d’établir leur fonction respective en utilisant des ligands peptidomimétiques agonistes ou antagonistes spécifiques pour chacun des récepteurs. Nos résultats ont démontré que TrkA est surexprimé par les CGRs après l’axotomie, tandis que p75NTR est spécifiquement exprimé par les cellules de Müller. Alors que NGF n’est pas en mesure d’induire la survie des CGRs, l’activation spécifique de TrkA par des ligands peptidomimétique est nettement neuroprotectrice. De façon surprenante, le blocage sélectif de p75NTR ou l’absence de celui-ci protège les CGRs de la mort induite par l’axotomie. De plus, la combinaison de NGF avec l’antagoniste de p75NTR agit de façon synergique sur la survie des CGRS. Ces résultats révèlent un nouveau mécanisme par lequel le récepteur p75NTR exprimé par les cellules gliales de Müller peut grandement influencer la survie neuronale. Ensuite, nous avons voulu déterminer l’effet des proneurotrophines dans la rétine adulte. Nous avons démontré que l’injection de proNGF induit la mort des CGRs chez le rat et la souris par un mécanisme dépendant de p75NTR. L’expression de p75NTR étant exclusive aux cellules de Müller, nous avons testé l’hypothèse que le proNGF active une signalisation cellulaire non-autonome qui aboutit à la mort des CGRs. En suivant cette idée, nous avons montré que le proNGF induit une forte expression du tumor necrosis factor α (TNFα) dans les cellules de Müller et que l’inhibition du TNF bloque la mort neuronale induite par le proNGF. L’utilisation de souris knock-out pour la protéine p75NTR, son co-récepteur sortiline, ou la protéine adaptatrice NRAGE a permis de montrer que la production de TNF par les cellules gliales était dépendante de ces protéines. Le proNGF semble activer une signalisation cellulaire non-autonome qui cause la mort des neurones de façon dépendante du TNF in vivo. L’hypothèse centrale de l’excitotoxicité est que la stimulation excessive des récepteurs du glutamate sensibles au N-Methyl-D-Aspartate (NMDA) est dommageable pour les neurones et contribue à plusieurs maladies neurodégénératives. Les cellules gliales sont soupçonnées de contribuer à la mort neuronale par excitotoxicité, mais leur rôle précis est encore méconnu. Le dernier objectif de ma thèse était d’établir le rôle des cellules de Müller dans cette mort neuronale. Nos résultats ont démontré que l’injection de NMDA induit une activation du nuclear factor κB (NF-κB) dans les cellules de Müller, mais pas dans les CGRs, et que l’utilisation d’inhibiteurs du NF-κB empêche la mort des CGRs. De plus, nous avons montré que les cellules de Müller en réaction à l’activation du NF-κB produisent la protéine TNFα laquelle semble être directement impliquée dans la mort des CGRs par excitotoxicité. Cette mort cellulaire se produit principalement par l’augmentation à la surface des neurones des récepteurs AMPA perméables au Ca2+, un phénomène dépendant du TNFα. Ces donnés révèlent un nouveau mécanisme cellululaire non-autonome par lequel les cellules gliales peuvent exacerber la mort neuronale lors de la mise en jeu de mécanismes excitotoxiques. / Glial cells are essential for the functioning of the nervous system. In the retina, the Müller glial cells ensure the homeostasis of this tissue as well as the protection of neurons including the retinal ganglion cells (RGCs). The main hypothesis of this thesis is that Müller cells play a predominant role in neuronal survival both at the levels of neurotrophin/proneurotrophin signaling following injury and excitotoxic mechanisms. Unlike the brain-derived neurotrophic factor (BDNF), the nerve growth factor (NGF) is unable to induce RGCs survival following optic nerve transection. The first objective of the thesis was therefore to describe the expression of the two receptors of NGF, p75NTR and TrkA, in the adult retina and to address their functional role by using peptidomimetic agonistic or antagonistic ligands specific for each receptor. Our results showed that TrkA is overexpressed by RGCs following axotomy, whereas p75NTR is specifically expressed by Müller cells. While NGF by itself does not promote RGC survival, selective activation of TrkA receptors using peptidomimetic ligands is markedly neuroprotective. Surprisingly, selective blockers of p75NTR, or the absence of p75NTR, protect RGCs from axotomy-induced death. Moreover, combination of NGF or TrkA agonists with p75NTR antagonists functions synergistically to enhance RGC survival. These results reveal a new mechanism by which p75NTR expression by Müller glia may profoundly influence neuronal survival. Next, we wanted to address the effect of proneurotrophins in the adult retina. We showed that injection of proNGF induces the death of RGCs in rats and mice by a p75NTR-dependent signaling mechanism. Expression of p75NTR in the adult retina being confined to Müller glial cells, we tested the hypothesis that proNGF activates a non-cell autonomous signaling pathway to induce RGC death. Consistent with this notion, we showed that proNGF induced a robust expression of tumor necrosis factor α (TNFα) in Müller cells, and that genetic or biochemical ablation of TNFα blocked proNGF-induced death of retinal neurons. Mice rendered null for p75NTR, its co-receptor sortilin, or the adaptor protein NRAGE were defective in proNGF-induced glial TNFα production and did not undergo proNGF-induced retinal ganglion cell death. We concluded that proNGF activates a non-cell autonomous signaling pathway that causes TNFα-dependent death of retinal neurons in vivo. The central hypothesis of excitotoxicity is that excessive stimulation of neuronal N-Methyl-D-Aspartate (NMDA)-sensitive glutamate receptors is harmful to neurons and contributes to a variety of neurological disorders. Glial cells have been proposed to participate in excitotoxic neuronal loss, but their precise role is poorly defined. In this in vivo study, we showed that NMDA induces a strong NF-κB activation in Müller glia, but not in retinal neurons. Intriguingly, NMDA-induced death of retinal neurons was effectively blocked by inhibitors of NF-κB activity. We demonstrated that TNFα protein produced in Müller glial cells via an NMDA-induced NF-κB dependent pathway plays a crucial role in the excitotoxic loss of retinal neurons. This cell loss occurs mainly through a TNFα-dependent increase in Ca2+-permeable AMPA receptors on susceptible neurons. Thus, our data reveal a novel non-cell-autonomous mechanism by which glial cells can profoundly exacerbate neuronal death following excitotoxic injury.

La maladie de Crohn (MC) et la colite ulcéreuse (CU) sont des maladies inflammatoires de l’intestin (MII) caractérisées par une inflammation chronique du tube digestif. Ces maladies à traits complexes sont le résultat d’un dérèglement du système immunitaire. Les études d’association pangénomique ont identifié au total 99 loci de susceptibilité aux MII. La région 1q32 du chromosome 1 a été identifiée comme locus de susceptibilité à la MC, la CU et la sclérose en plaque. La région autour du marqueur génétique (rs11584383) contient quatre gènes : Chromosome 1 open reading frame 106 (C1orf106), Kinesin family member 21B (KIF21B), Calcium channel, voltage-dependant, L type, alpha 1S subunit (CACNA1S) et Chromosome 1 open reading frame 81 (C1orf81). L’objectif de l’étude est de mettre ces quatres gènes dans un contexte biologique et de déterminer leur rôle potentiel dans les MII. Par réaction de polymérisation en chaîne quantitatif (qPCR), nous avons déterminé le profil d’expression de ces gènes dans des tissus murins et des lignées cellulaires humaines. KIF21B et C1orf106 sont exprimés dans les tissus gastrointestinal et immunitaire. Par la suite, nous avons testé l’implication de KIF21B et C1orf106 dans les voies biologiques connues pour leur rôle dans les MII comme l’activité NF-kB et le stress du réticulum endoplasmique (RE). Nos résultats montrent que la surexpression de KIF21B dans les cellules HEK293T diminue l’activité de NF-kB et la surexpression de C1orf106 augmente le stress du RE et l’activité de la voie Wnt. Globalement, ces résultats suggèrent que KIF21B et C1orf106, dans la région 1q32, sont des gènes candidats prometteurs puisqu’ils interviennent dans des voies biologiques connues des maladies inflammatoire de l’intestin. / Crohn’s disease (CD) and ulcerative colitis (UC) are inflammatory bowel diseases (IBD) characterized by chronic inflammation along the gastrointestinal tract. These complex diseases appear to be the result of an immune system dysregulation. Genome-wide association studies have identified 99 loci that contribute to IBD susceptibility. Region 1q32 of chromosome 1 has been identified as a CD, UC and multiple sclerosis susceptibility locus and the region around this marker (rs11584383) contains four genes: Chromosome 1 open reading frame 106 (C1orf106), Kinesin family member 21B (KIF21B), Calcium channel, voltage-dependant, L type, alpha 1S subunit (CACNA1S) and Chromosome 1 open reading frame 81 (C1orf81). The goal of the present study is to place these genes in a biological context and to determine their possible involvement in IBD. By using quantitative PCR (qPCR), we determined the expression profile of these genes in murine tissues and human cell lines and we observed that KIF21B and C1orf106 were expressed in immune as well as gastrointestinal tissues. Next, we tested the involvement of KIF21B and C1orf106 in biological pathways previously implicated in IBD, more specifically NF-kB activity and endoplasmic reticulum (ER) stress. We found that overexpression of KIF21B in HEK293T cells decreased the activity of NF-kB whereas C1orf106 overexpression increased ER stress and Wnt activity. Taken together, these results suggest that KIF21B and C1orf106 are good candidate causal genes in the 1q32 region.