Title: Inhibition of interleukin-6 trans-signaling by sgp130Fc is anti-tumorigenic in head and neck squamous cell carcinoma. Background: Head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) is a highly inflammatory cancer type, and interleukin-6 (IL-6) is associated with this phenotype. Elevated expression of IL-6 is linked to tumor progression, recurrence, metastasis, and resistance to therapy in HNSCC. However, targeting IL-6 or IL-6 receptor (IL-6R) has demonstrated little to no clinical efficacy. IL-6 signals through a classical signaling pathway via membrane IL-6R or a trans-signaling pathway via soluble IL-6R (sIL-6R). Recent evidence suggests that classical signaling induces acute, transient inflammation, eventually resulting in homeostasis; whereas trans-signaling may induce chronic, pro-tumorigenic inflammation. Therefore we propose that IL-6 trans-signaling is associated with the pro-inflammatory phenotype observed in HNSCC. We wanted to determine whether inhibition of IL-6 trans-signaling by sgp130Fc would better demonstrate anti-tumor efficacy and increase HNSCC tumor response to radiation, chemotherapy, and targeted therapy (cetuximab) compared to global IL-6 pathway inhibition. Method/Results: Baseline levels of IL-6, IL-6R, sIL-6R, and sgp130 proteins in HNSCC cells were determined using ELISA and flow cytometry. Cisplatin, radiation, and cetuximab treatments each induced HNSCC cell secretion of IL-6 and sIL-6R in vitro, yet adding sgp130Fc to those treatments did not further reduce clonogenic survival. Sgp130Fc treatment significantly suppressed SQ20B tumor growth in nude mice, whereas global IL-6 pathway inhibition by IL-6R antagonist tocilizumab did not; however, cetuximab reduced the efficacy of sgp130Fc in this animal model. Sgp130Fc also sensitized SQ20B xenograft tumors to radiation and chemotherapy in nude mice and suppressed SCCVII tumor growth in male but not female C3H/HeJ mice. Conclusion: Inhibition of IL-6 trans-signaling by sgp130Fc displayed significant anti-tumor effects as a single therapy and sensitized resistant HNSCC tumors to radiation and chemotherapy in vivo; however, sgp130Fc did not reduce survival of HNSCC cells in vitro. These results suggest that the efficacy of sgp130Fc relies on targeting another part of the microenvironment instead of tumor cells directly. Sgp130Fc has promise both as a single therapy and potentially as combined therapy with radiation and chemotherapy in HNSCC.

L'interleukine-6 (IL-6) est une cytokine associée aux maladies auto-immunes de la glande thyroïde et qui pourrait aussi avoir un rôle dans le développement de l'hypertrophie cardiaque pathologique. Dans les cellules thyroïdiennes FRTL-5 et dans les cardiomyocytes de rats adultes, nous montrons que la sécrétion et l'expression de l'ARNm de l'IL-6, stimulées par l'interleukine-1 (IL-1), sont augmentées de manière synergique par la voie de l'AMPc/PKA. Dans les cellules FRTL-5, cet effet synergique s'exerce aussi au niveau de l'activation du promoteur de l'IL-6 et implique les sites AP-1 et CRE ainsi que les facteurs de transcription c-Fos et Fra2. L'IL-6 et son récepteur membranaire stimulent les voies de signalisation impliquant STAT3 et ERK-5 dans les cellules FRTL-5. Dans les cardiomyocytes, STAT3 est activé par l'IL-6 uniquement en présence de son récepteur soluble. Nous montrons que ce mécanisme de conduit à la stimulation de marqueurs associés au processus hypertrophique pathologique.

Plusieurs recherches s’adressent à étudier les nouvelles interactions qui peuvent avoir lieu entre les différentes sous-unités des cytokines ainsi que les récepteurs associés. L’objectif général de la thèse est d’étudier la formation de nouveaux complexes impliquant le récepteur soluble EBI3 et la cytokine CLCF1, déterminer leurs voies de signalisation et examiner l’impact de ces interactions sur l’induction de nouvelles fonctions biologiques. EBI3 est un récepteur soluble qui participe à la formation de trois cytokines composites: IL-27 (EBI3/p28), IL-35 (EBI3/p35) et IL-39 (EBI3/p19). Celles-ci appartiennent à la famille IL-12 des cytokines. L’IL-27 est une cytokine pléiotropique qui exerce à la fois des fonctions pro-inflammatoires qui se caractérisent principalement par la différenciation des cellules Th1 et des fonctions anti-inflammatoires associées à l’inhibition de la différenciation des cellules Th17 et à la production du GM-CSF. L’IL-35 est une cytokine connue pour induire des effets immunosuppresseurs tandis que l’IL-39 a été récemment identifiée pour induire l’inflammation chez les souris atteintes du lupus. Étant donné que l’EBI3 ne forme pas des complexes covalents avec les sous-unités p28, p35 et p19, nous avons voulu savoir si les effets d’EBI3 pourraient passer par la formation d’un composé différent des cytokines IL-27, IL-35 et IL-39. Nous avons démontré que l’EBI3 induit une trans-signalisation en formant un complexe alternatif avec l’IL-6. Des effets similaires de type pro-inflammatoire ont été observés avec les complexes IL-6/sIL-6Rα et EBI3/IL-6. En effet, les deux cytokines activent la chaîne gp130, induisent la phosphorylation de STAT3 et augmentent l’expression des chemiokines par les cellules endothéliales humaines. CLCF1 appartient à la famille IL-6 des cytokines monomériques. L’efficacité de la sécrétion du CLCF1 augmente en présence du CLF, un récepteur soluble aux cytokines. Des mutations dans les gènes codant pour CLCF1 ou CLF induisent le syndrome de la transpiration induite par le froid appelé "Crisponi" ou "CISS". La liaison entre le CNTF, une cytokine qui peut avoir des effets protecteurs semblables au CLCF1 au niveau du système nerveux central, et l’apolipoprotéine E a été observée in vitro (1). Nous avons émis l’hypothèse que CLCF1 pourrait également former un complexe avec l’apoE. Nous avons démontré que CLCF1 se lie avec les différentes isoformes d’apoE, à savoir, apoE2, apoE3 et apoE4. L’apoE est une protéine impliquée dans le transport des lipides et qui se trouve principalement à la surface des chylomicrons, VLDL et une fraction des HDL. Nous avons observé que CLCF1 interagit avec les lipoprotéines en présence et absence d’apoE. L’impact de la liaison du CLCF1 avec l’apoE ou avec les lipoprotéines a été examiné sur les cellules qui expriment la chaîne CNTFRα. / Several researches aimed to study new interactions that take place between the different subunits of cytokines and related receptors. The general goal of this thesis is to study the formation of new complexes involving the soluble receptor EBI3 and the cytokine CLCF1, determine their signaling pathways, and examine the impact of these interactions on the induction of new biological functions. EBI3 is a soluble receptor participating in the formation of three composite cytokines: IL-27 (EBI3/p28), IL-35 (EBI3/p35), and IL-39 (EBI3/p19). These cytokines belong to the IL-12 family. IL-27 is a pleiotropic cytokine that exerts both pro-inflammatory functions characterized by the differentiation of Th1 cells, and anti-inflammatory functions associated with the inhibition of Th17 cells differentiation and the production of GM-CSF. IL-35 is known to induce an immunosuppressive effects while IL-39 has recently been identified to induce inflammation in mice with lupus. Since EBI3 doesn’t form a covalent complexes with p28, p35 and p19 subunits, we wanted to know if the effects of EBI3 could go through the formation of a different compound than that of IL-27, IL-35 and IL-39. We have shown that EBI3 induces a trans-signaling pathway by forming a complex with IL-6. Both IL-6/sIL-6Rα and EBI3/IL-6 complexes share similar pro-inflammatory effects. Indeed, both cytokines activate gp130 chain, induce phosphorylation of STAT3, and increase the expression of chemiokines by human endothelial cells. CLCF1 belongs to the IL-6 family of monomeric cytokines. CLCF1 is efficiently secreted in the presence of CLF, a soluble cytokine receptor. Mutations in the genes coding for CLCF1 or CLF cause the cold-induced sweating syndrome also called "Crisponi" or "CISS". The interaction between CNTF, a cytokine which may have similar protective effects as CLCF1 at the central nervous system, and apolipoprotein E was observed in vitro (1). We hypothesized that CLCF1 could also form a complex with apoE. We demonstrated that CLCF1 binds with different apoE isoforms, namely, apoE2, apoE3, and apoE4. ApoE is a protein involved in lipid transport and is located primarily on the surface of chylomicrons, VLDL, and a fraction of HDL. We observed that CLCF1 interacts with lipoproteins in the presence and absence of apoE. The impact of CLCF1 interaction with apoE or lipoproteins was examined on cells expressing the chain CNTFRα.