Oligodendrocytes (OL) are the myelinating cells of the central nervous system (CNS). A series of complex cell signaling events in the CNS ensures successful myelination. Various molecular cues including growth factors, transcription factors and cytokines regulate myelination by inducing OL migration, proliferation and differentiation. Plateletderived growth factor A (PDGF-A) and fibroblast growth factor 2 (FGF2) are two of the most well characterized regulators of OP migration. The current study hypothesizes that PDGF-A and FGF2 regulate the migration of OP through transient activation of the extracellular signal-regulated protein kinase (ERK) signaling pathway. The results show that activation of ERK is required for OP migration. It also demonstrates the significance of threshold levels of growth factors and temporal regulation for OP migration. Furthermore, the chemokine CXCL1 has been shown to play a critical role in regulating the dispersal of OP during development, although the mechanisms underlying this regulation are unknown. Previous studies have shown that calcium flux is required for OP migration. CXCL1 induces calcium flux in cells; therefore we hypothesized that CXCL1 inhibition of OP migration was regulated via changes in intracellular calcium flux. However, our results show that CXCL1 inhibition of OP migration is independent of calcium signaling. In addition, we show that CXCL1 inhibition of OP migration is specific to PDGF-A induced migration. Lastly, the current study identifies a transcriptional regulator, methyl-CpG-binding protein 2 (MeCP2) as regulating the expression of myelin specific genes in a transgenic mouse. Interestingly, gene expression of myelin associated proteins myelin basic protein (MBP), myelin associated glycoprotein (MAG)and proteolipid protein (PLP), which play an important role in regulation of OL differentiation and subsequent formation of myelin of the myelin sheath, where found to be dysregulated. Overall, these findings reveal previously unknown roles of various intrinsic factors in successive phases of OL development. It aims to provide a better understanding of complexity to myelin development, function and disease.

Oligodendrocytes (OL) are the myelinating cells of the central nervous system (CNS). A series of complex cell signaling events in the CNS ensures successful myelination. Various molecular cues including growth factors, transcription factors and cytokines regulate myelination by inducing OL migration, proliferation and differentiation. Plateletderived growth factor A (PDGF-A) and fibroblast growth factor 2 (FGF2) are two of the most well characterized regulators of OP migration. The current study hypothesizes that PDGF-A and FGF2 regulate the migration of OP through transient activation of the extracellular signal-regulated protein kinase (ERK) signaling pathway. The results show that activation of ERK is required for OP migration. It also demonstrates the significance of threshold levels of growth factors and temporal regulation for OP migration. Furthermore, the chemokine CXCL1 has been shown to play a critical role in regulating the dispersal of OP during development, although the mechanisms underlying this regulation are unknown. Previous studies have shown that calcium flux is required for OP migration. CXCL1 induces calcium flux in cells; therefore we hypothesized that CXCL1 inhibition of OP migration was regulated via changes in intracellular calcium flux. However, our results show that CXCL1 inhibition of OP migration is independent of calcium signaling. In addition, we show that CXCL1 inhibition of OP migration is specific to PDGF-A induced migration. Lastly, the current study identifies a transcriptional regulator, methyl-CpG-binding protein 2 (MeCP2) as regulating the expression of myelin specific genes in a transgenic mouse. Interestingly, gene expression of myelin associated proteins myelin basic protein (MBP), myelin associated glycoprotein (MAG)and proteolipid protein (PLP), which play an important role in regulation of OL differentiation and subsequent formation of myelin of the myelin sheath, where found to be dysregulated. Overall, these findings reveal previously unknown roles of various intrinsic factors in successive phases of OL development. It aims to provide a better understanding of complexity to myelin development, function and disease.

Periodontitis potentially contributes to many systemic diseases. Specific gram-negative bacteria such as Porphyromonas gingivalis (P.g) and Treponema denticola (T.d) contribute to the initiation and progression of periodontal disease via factors such as NF-κB, TNF-α, IL-1β, and CXCL1. Down-regulation of these factors by natural compounds or short hairpin RNAs (shRNAs) reduces periodontal bacteria-induced inflammation. Our preliminary data indicated that P.gingivalis / lipopolysaccharide (LPS) stimulates chemokine CXCL1 production in macrophages. CXCL1 stimulates LPS-induced TNF-α expression, resulting in inflammation. We hypothesize that inhibiting the expression of CXCL1 will reduce LPS-induced TNF-α production. We recently demonstrated that a CXCL1 shRNA inhibits LPS-stimulated CXCL1 production in macrophages and leads to reduced expression of LPS-stimulated pro-inflammatory cytokines TNF-α and IL-1β. This indicates that CXCL1 shRNAs have potential as inhibitors of LPS-induced inflammation. Further studies are needed to confirm these as well as to identify the signaling pathway.

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La participation de HNF4[alpha] à la réponse inflammatoire se manifeste par différents rôles, notamment par la régulation transcriptionnelle du cytochrome P450, de l'oxyde nitrique synthase inductible, mais également par la protection face aux maladies inflammatoires de l'intestin (MII). En effet, la perte de HNF4[alpha] au niveau de l'épithélium intestinal de souris rend celles-ci plus sensibles face à l'induction d'une colite chimique. Également, l'expression de HNF4[alpha] est perdue au niveau des tissus coliques de patients atteints de maladies inflammatoires de l'intestin, dont la colite ulcéreuse. Les MII sont caractérisées par une activation chronique de la réponse immune et inflammatoire le long du tractus gastro-intestinal. L'agent causal est, dans la majorité des cas, la flore intestinale, laquelle peut activer plusieurs réponses inflammatoires, telle la sécrétion abondante de cytokines et d'interleukines pro-inflammatoires ainsi que le recrutement et l'infiltration de cellules immunitaires à l'épithélium, causant des dommages importants à la muqueuse intestinale et menant ainsi à une augmentation de la perméabilité de l'épithélium intestinal. La perte de HNF4[alpha] au niveau de l'épithélium colique de souris a mené à l'apparition spontanée d'inflammation, à l'infiltration massive de cellules leucocytaires et a révélé une augmentation de la production de plusieurs facteurs pro-inflammatoires, dont la chimiokine KC/CXCL1. Cette molécule est en fait un chimioattractant important pour les neutrophiles et autres cellules leucocytaires. Dans cette optique, nous avons évalué, par immunobuvardage et gel de rétention, l'impact d'un stress pro-inflammatoire sur l'expression et l'activité de HNF4[alpha]. Nous avons également déterminé l'effet de l'expression de HNF4[alpha] sur la production de KC/CXCL 1 ainsi que les mécanismes de régulation de HNF4[alpha] sur l'expression de la chimiokine. Nous avons quantifié, par qPCR et par ELISA, la production et la sécrétion de KC/CXCL1 par les différentes lignées de cellules épithéliales intestinales surexprimant le facteur de transcription HNF4[alpha]. Aussi, nous avons montré l'influence de HNF4[alpha] sur l'activation de NF[kappa]B, puisque ce facteur est responsable de la régulation transcriptionnelle de KC/CXCL1. Nous avons, en effet, montré que l'activation par phosphorylation, la translocation nucléaire et la capacité de liaison à l'ADN de NF[kappa]B sont diminuées dans les modèles cellulaires de surexpression de HNF4[alpha]. Nous avons finalement évalué l'effet de HNF4[alpha] sur la dégradation de l'inhibiteur de kappaB (I[kappa]B[alpha]). Dans cette étude, nous avons montré que le facteur de transcription HNF4[alpha] régule de façon négative la production de la chimiokine KC/CXCL1 en modulant l'activité transcriptionnelle de NF[kappa]B via la stabilisation de l'inhibiteur I[kappa]B.

京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(薬科学) / 甲第23141号 / 薬科博第140号 / 新制||薬科||15(附属図書館) / 京都大学大学院薬学研究科薬科学専攻 / (主査)教授 金子 周司, 教授 髙倉 喜信, 准教授 中川 貴之 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Pharmaceutical Sciences / Kyoto University / DFAM

Les phosphates de calcium sont des biomatériaux couramment utilisés dans de nombreuses spécialités médicales. L'amélioration de ces biomatériaux vise à augmenter leur ostéointégration et leur bioactivité. Le strontium possédant d'intéressantes capacités de modification de la physiologie osseuse, l'incorporation de ce dernier au sein de phosphates de calcium par substitution ionique pourrait permettre un déplacement de la balance osseuse vers la formation osseuse.Notre travail a permis de démontrer la capacité des particules de phosphates de calcium substitués en strontium à augmenter la prolifération des ostéoblastes en culture et à modifier l'expression et la synthèse des principales protéines impliquées dans la physiologie osseuse (Collagène de type I, Serpine H1, métalloprotéinases matricielles 1 et 2, inhibiteurs tissulaires des MMPs). Par ailleurs, la poudre de phosphates de calcium ne contenant pas de strontium a entrainé une sécrétion accrue de chimiokines pro-inflammatoires (MCP-1 et GRO-?) qui n'a pas été observée pour la poudre substituée. Enfin, des études in-vivo réalisées dans un modèle de défaut osseux murin a permis de démontrer une plus grande résorbabilité de la poudre contenant du strontium et sa plus grande capacité à stimuler la réparation osseuse. / Calcium phosphate are widely used in medicine. Their upgrade tend to enhance their biocompatibility and their bioactivity. Strontium has interesting capability to modify the bone physiologie. Its incorporation in calcium phosphates could lead to modify the bone balance toward osteogenesis.The present work reveal the capacities of such biomaterials to enhance the replication of osteoblasts ant to modify the expression and the synthesis of proteins implicated in the bone balance (type I collagen, serpinH1, Matrix metalloproteinases 1 and 2, tissular inhibitors of MMPs). Moreover, non substituted calcium phosphate powders enhance the expression and synthesis of inflammatory cytokines (MCP-1 and Gro-a). This fact was not observed with the non substituted powder. In-vivo studies on a mouse model permit us to demonstrate the higher resorbability and the higher bone healing capability of the substituted powder.

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Les phosphates de calcium sont des biomatériaux couramment utilisés dans de nombreuses spécialités médicales. L'amélioration de ces biomatériaux vise à augmenter leur ostéointégration et leur bioactivité. Le strontium possédant d'intéressantes capacités de modification de la physiologie osseuse, l'incorporation de ce dernier au sein de phosphates de calcium par substitution ionique pourrait permettre un déplacement de la balance osseuse vers la formation osseuse.Notre travail a permis de démontrer la capacité des particules de phosphates de calcium substitués en strontium à augmenter la prolifération des ostéoblastes en culture et à modifier l'expression et la synthèse des principales protéines impliquées dans la physiologie osseuse (Collagène de type I, Serpine H1, métalloprotéinases matricielles 1 et 2, inhibiteurs tissulaires des MMPs). Par ailleurs, la poudre de phosphates de calcium ne contenant pas de strontium a entrainé une sécrétion accrue de chimiokines pro-inflammatoires (MCP-1 et GRO-?) qui n'a pas été observée pour la poudre substituée. Enfin, des études in-vivo réalisées dans un modèle de défaut osseux murin a permis de démontrer une plus grande résorbabilité de la poudre contenant du strontium et sa plus grande capacité à stimuler la réparation osseuse.

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