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La relation entre l’obésité et le cancer, bien qu’établie par des études épidémiologiques, est peu connue. Pourtant, environ 25 % des cancers pourraient y être attribuables. Parmi les cancers reliés à l’obésité, les cancers du côlon, du sein chez les femmes ménopausées et de la prostate sont les plus fréquents. Des études sur modèles animaux ont suggéré une association positive entre une diète riche en gras et le développement du cancer mammaire et de la prostate. Nous avons étudié les mécanismes moléculaires par lesquels les acides gras influencent le devenir de lignées de cellules cancéreuses du sein et de la prostate. Ces travaux ont montré que les acides gras insaturés, dont l’oléate, induisent la prolifération cellulaire tandis que les acides gras saturés, dont le palmitate, diminuent la prolifération. Un traitement à l’oléate stimule la formation de gouttelettes lipidiques dans le cytoplasme des cellules de cancer du sein MDA-MB-231 et de la prostate DU145 alors qu’un traitement au palmitate entraîne l’apoptose. Le mécanisme d’action de l’oléate sur la prolifération a été étudié de façon plus approfondie. L’utilisation d’inhibiteurs pharmacologiques nous a permis de déterminer que l’effet prolifératif de l’oléate implique la voie PI3K/Akt, la voie ERK1/2 et l’activation d’un ou de plusieurs récepteur(s) couplé(s) aux protéines G (GPCR). L’oléate induit la phosphorylation rapide des protéines Akt et ERK1/2 dans les cellules de cancer du sein MDA-MB-231 et de la prostate DU145. Au cours des dernières années, deux GPCRs ont été identifiés comme étant activables par des acides gras à moyennes et à longues chaînes, GPR40 et GPR120. GPR40 étant exprimé dans plusieurs lignées cellulaires de cancer du sein et de la prostate contrairement à l’expression de GPR120 qui était inexistante dans la plupart des lignées, nous avons étudié l’implication de GPR40 dans l’effet prolifératif de l’oléate. Ces deux récepteurs n’étant pas exprimés dans les cellules épithéliales mammaires humaines en culture primaire, ces cellules ne répondent pas aux effets de l’oléate sur la prolifération et l’activation des voies de signalisation. L’activation des voies Akt et ERK1/2 par l’oléate dans les cellules MDA-MB-231 et DU145 est potentialisée par la surexpression du récepteur GPR40 et inhibée par l’utilisation d’un siRNA dirigé contre ce récepteur. Cependant, la prolifération induite par l’oléate ne semble pas affectée par la présence d’un siRNA dirigé contre GPR40. L’oléate étant un acide gras, il est capable d’entrer librement dans les cellules et une partie de ses effets sur la prolifération pourrait être attribuée à sa métabolisation. Un agoniste de GPR40, le GW9508, est en mesure d’activer GPR40 sans toutefois entrer dans les cellules ni activer le métabolisme de l’oléate. Le GW9508 stimule la phosphorylation des protéines Akt et ERK1/2 dans les cellules du cancer du sein MDA-MB-231 et de la prostate DU145, mais il n’est pas en mesure d’induire la prolifération cellulaire comme le fait l’oléate. Ces résultats nous permettent de mieux comprendre le mécanisme d’action de l’oléate sur les cellules de cancer du sein et de la prostate. L’oléate induit la signalisation de GPR40 qui est impliquée dans l’activation rapide des voies de signalisation Akt et ERK1/2. De son côté, l’effet prolifératif induit par l’oléate s’effectue par un mécanisme GPR40-indépendant, possiblement lié au métabolisme de l’oléate. / The relationship between obesity and cancer, although established by epidemiological studies, remains relatively unknown. However, about 25 % of cancers could be attributed to obesity. Among cancers that are affected by obesity, colon cancer, post-menopausal breast cancer and prostate cancer are the more frequent. Studies on animal models have suggested a positive association between high fat diets and de development of mammary and prostate cancer. We have studied the molecular mechanisms by which fatty acids influence breast and prostate cancer cells fate. This work has shown that unsaturated fatty acids, including oleate, can induce cellular proliferation while saturated fatty acids, including palmitate, reduce proliferation. An oleate treatment stimulates lipid droplets formation in the cytoplasm of breast cancer cells MDA-MB-231 and prostate cancer cells DU145 while a palmitate treatment induces apoptosis. The action mechanism of oleate on proliferation was studied more closely. Using pharmacological inhibitors, we determine that oleate-induced cell proliferation involves PI3K/Akt signaling pathway, ERK1/2 signaling pathway and the activation of one or many G protein coupled receptor(s) (GPCR). Oleate induces rapid Akt and ERK1/2 phosphorylation in breast cancer cells MDA-MB-231 and prostate cancer cells DU145. In the last few years, two GPCRs were identified as being activated by medium and long chain fatty acids, GPR40 and GPR120. GPR40 being expressed in many breast and prostate cancer cell lines while GPR120 expression was null in most cell lines tested, we studied the role of GPR40 in oleate-induced proliferation. Human epithelial mammary cells in primary culture did not express GPR40 nor GPR120 and failed to respond to oleate-induced cell proliferation or activation of signaling pathways. Akt and ERK1/2 signaling pathways activation by oleate in MDA-MB-231 and DU145 cells is potentiated by GPR40 over-expression and inhibited by the use of an siRNA directed against that receptor. However, oleate-induced cell proliferation does not seem to be affected by the presence of the siRNA directed against GPR40. Oleate being a fatty acid, it can enter cells freely by crossing the plasma membrane and part of its effects on proliferation could be attributed to its metabolism. A GPR40 agonist, GW9508, is able to activate GPR40 without entering the cells nor activating oleate’s metabolism. GW9508 stimulates Akt and ERK1/2 phosphorylation in breast cancer cells MDA-MB-231 and prostate cancer cells DU145, but does not induce cell proliferation as does oleate. These results help us to understand the action mechanism of oleate in breast and prostate cancer cells. Oleate induces GPR40 signalization which is involved in the rapid Akt and ERK1/2 signaling pathways activation. On the other hand, oleate-induced cell proliferation is carried out by a GPR40-independent mechanism, possibly linked to oleate’s metabolism.

Résumé: La prostaglandine D? (PGD?) est un médiateur lipidique qui active directement deux récepteurs spécifiques, DP et CRTH2, régulant ainsi des processus inflammatoires, immunitaires et apoptotiques. Les ostéoclastes (OC) sont de larges cellules multinucléées participant au métabolisme et remodelage de l’os, ainsi qu’à la réparation de fracture osseuse. Nos travaux ont mis en évidence l’expression des récepteurs DP et CRTH2 chez des OCs humains. Cependant, les effets de la PGD? sur l’apoptose des OCs sont inconnus. L’objectif de la présente étude a été de déterminer si la PGD? induit l’apoptose et les mécanismes qui en découlent dans les OC humains. Les OCs humains différenciés ont été traités avec la PGD?, les agonistes et antagonistes de ses récepteurs. Le traitement des OCs avec la PGD?, en présence de naproxène, qui permet d’inhiber la production endogène de prostaglandines, augmente de façon dépendante de la dose et en fonction du temps le pourcentage d'OCs apoptotiques. Ceci a également été observé lors du traitement des OCs avec l’agoniste spécifique DK-PGD? du récepteur CRTH2, mais pas avec le traitement du composé BW 245C, antagoniste du récepteur DP. En absence de naproxène, l’antagoniste CAY10471 du récepteur CRTH2 réduit le taux d’apoptose des OCs tandis que le composé BW A868C, antagoniste du récepteur DP, n'a aucun effet. L'apoptose des OCs par la PGD? via CRTH2 est associée à l’activation de la caspase-9, et non pas la caspase-8, ce qui entraîne le clivage de la caspase-3. Afin de déterminer plus précisément les mécanismes menant à ces résultats, les OCs ont été traités avec les inhibiteurs de MEK-1/2, PI3K et IKK2/NF-?B. Le traitement des OCs avec la PGD? et l’agoniste de CRTH2 diminue la phosphorylation des protéines ERK1/2 et Akt, tandis que la phosphorylation de ?-arrestine-1 est augmentée. Par ailleurs, les niveaux de phosphorylation d'ERK1/2 et Akt ont été augmentés alors que le taux de protéines ?-arrestine-1 phosphorylees a été diminué par l’antagoniste de CRTH2. En outre, le traitement des OCs avec l’inhibiteur de MEK-1/2 augmente l’apoptose des OCs induite par PGD? et l’agoniste de CRTH2. Cependant, l’antagoniste de CRTH2 diminue l'activité de la caspase-3 induite par l’inhibiteur de MEK1/2. Le traitement des OCs avec l’inhibiteur de la PI3K diminue la phosphorylation d’ERK l/2, tandis que la phosphorylation d'ERK1/2 augmentée par l’antagoniste de CRTH2 a été atténuée par l’inhibiteur de PI3K. Les agonistes et antagonistes du récepteurs DP n'ont pas d’effet sur la phosphorylation d'ERK1/2, Akt, ?-arrestine-1 ni sur l’activité de la caspase-3 chez les OCs. Le traitement des OCs avec PGD? et les ligands de ses récepteurs ne modifie pas la phosphorylation de Re1A/p65. De plus, l’activité de la caspase-3 n'est pas altérée dans les OCs traités avec l’inhibiteur d’IKK2. En conclusion, PGD?, en se liant à CRTH2, induit l’apoptose des OCs via la voie apoptotique intrinsèque qui est associée à la régulation des voies de signalisation des protéines ?-arrestine-1, ERK1/2, et Akt, mais pas celle du IKK2/NF-?B. // Abstract: Prostaglandin D2 (PGD2) is a lipid mediator that directly activates two specific receptors, DP and CRTH2, thereby regulating inflammation, immune response and apoptosis. Osteoclasts (OCs) are large multinucleated cells that participate in bone metabolism, remodeling, and fracture repair. Our previous data show the expression of DP and CRTH2 in human OCs. However, it is unknown whether PGD2 affects OC apoptosis. The objective of the thesis was to determine whether PGD2 induces human OC apoptosis and the underlying mechanisms implicated in this effect. The differentiated human OCs were treated with PGD2, and its receptors agonists/antagonists. Treatment with PGD2 in the presence of naproxen to inhibit endogenous prostaglandins production increased OC apoptosis in a dose- and time-dependent manner, as did the specific CRTH2 agonist compound DK-PGD2 but not the DP agonist compound 13W 245C. In the absence of naproxen, the CRTH2 antagonist compound CAY 10471 reduced OC apoptosis whereas the DP antagonist BW A868C had no such effect. PGD2/CRTH2-induced OC apoptosis was associated with the activation of caspase-9 (an intrinsic apoptosis pathway-initiator caspase), but not caspase-8 (an extrinsic apoptosis pathway-initiator caspase), leading to caspase-3 cleavage. To further determine the mechanisms underlying these findings, human OCs were treated with the inhibitors of MEK-1/2, P13K and IKK2/NF-KB. Treatments with PGD2 and a CRTH2 agonist decreased ERKI/2 and Akt phosphorylation, whereas both treatments increased 13-arrestin- I phosphorylation. Both ERK1/2 and Akt phosphorylation were augmented, whereas the phosphorylated 13-arrestin-1 was reduced by a CRTH2 antagonist. Furthermore, treatment of OCs with a MEK-1/2 inhibitor increased OC apoptosis induced by PGD2 and by a CRTH2 agonist. However, a CRTH2 antagonist diminished the MEK- I /2 inhibitor-induced increase in caspase-3 activity. In addition, treatment of OCs with a PI3K inhibitor decreased ERK I /2 phosphorylation, whereas increased ERK1/2 phosphorylation by CRTH2 antagonist was attenuated by a P13K inhibitor. Both DP receptor agonist and antagonist did not affect either Akt, ERK1/2, 13-arrestin-1 phosphorylation or a specific MEK-1/2 inhibitor-induced increase in caspase-3 activity in OCs. Treatment of OCs with PGD2 and its receptor ligands did not alter ReIA/p65 phosphorylation (ser536). Moreover, the caspase-3 activity was not altered in OCs treated with an IKK2/NF-KB inhibitor. In summary, PGD2 induces human OC apoptosis through a CRTH2-dependent intrinsic apoptosis pathway, which is associated with regulation of the 13-affestin-1, ERK1/2, and Akt, but not with 1KK2/NF-KB, signaling pathways. [symboles non conformes]

Amiodarone is a potent antidysrhythmic agent that can cause potentially life-threatening pulmonary fibrosis. Accumulating evidence has demonstrated that myofibroblast differentiation is related to the pathogenesis of pulmonary fibrosis. In the present study, we treated human embryonic lung fibroblasts (HELFs) with amiodarone, and investigated the relative molecular mechanism of amiodarone-induced pulmonary fibrosis and pathway determinants PD98059 (extracellular signal-regulated kinase (ERK) inhibitor) and SB203580 (p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK) inhibitor). Cell proliferation was assessed by Cell Counting Kit-8 (CCK-8). The secretion of collagen Ⅰ was detected by ELISA. The expressions of α-smooth muscle actin (α-SMA), vimentin, phosphorylated ERK1/2 (p-ERK1/2), ERK1/2, phosphorylated p38 MAPK (p-p38), and p38 MAPK were investigated using Western blot analysis. The levels of α-SMA and vimentin were also determined by immunofluorescence and qRT-PCR. We report that amiodarone promoted cell proliferation and collagen Ⅰ secretion, induced α-SMA and vimentin protein and mRNA expression accompanied by increased phosphorylation of ERK1/2 and p38 MAPK, and furthermore, PD98059 and SB203580 remarkably reduced the proliferative response of HELFs compared with amiodarone group and greatly attenuated α-SMA, vimentin and collagen Ⅰ protein production induced by amiodarone. Taken together, our study suggests that amiodarone regulates cell proliferation and myofibroblast differentiation in HELFs through modulating ERK1/2 and p38 MAPK pathways, and these signal pathways may therefore represent an attractive treatment modality in amiodarone-induced pulmonary fibrosis.

α-Lipoic acid (LA) has been shown to improve the diabetic cardiac symptoms. However, the underlying mechanisms have not been elucidated precisely. We have reported recently that LA potentially protected neurons from substance-induced apoptosis. We hypothesized that LA could attenuate cardiac cells death induced by oxidative stress derived from high glucose. To test this possibility, we examined the effects of LA on . d-glucose/glucose oxidase (DG/GO, 30. mM/5. mU)-induced injury in rat cardiomyoblast H9c2 cells. We observed that LA pretreatment significantly increased cell viability in DG/GO-challenged cells. LA pretreatment also attenuated DG/GO-induced apoptosis as evidenced by decreases in both nuclear condensation and loss of mitochondrial potential. In addition, LA activated ERK1/2 and moderately increased ROS production. Blockade of ERK1/2 activation by PD98059 completely abolished LA-induced protection against DG/GO challenge. Inhibition of ROS by . N-acetylcysteine abrogated LA-induced ERK1/2 activation and cytoprotection. Furthermore, we observed that the ROS production induced by LA was significantly slower and milder than that by DG/GO. Our results suggest that pretreatment with LA moderately increased ROS production to induce a preconditioning-like effect by ERK1/2 activation thereby increased tolerance of H9c2 cells to DG/GO challenge.

Our previous studies have shown that β-arrestin 2 plays an anti-apoptotic effect. However, the mechanisms by which β-arrestin contribute to anti-apoptotic role remain unclear. In this study, we show that a deficiency of either β-arrestin 1 or β-arrestin 2 significantly increases serum deprivation (SD)-induced percentage of apoptotic cells. β-arrestin 2 deficient-induced apoptosis was inhibited by transfection with β-arrestin 2 full-length plasmid, revealing that SD-induced apoptosis is dependent on β-arrestin 2. Furthermore, in the absence of either β-arrestin 1 or β-arrestin 2 significantly enhances SD-induced the level of pro-apoptotic proteins, including cleaved caspase-3, extracellular-signal regulated kinase 1/2 (ERK1/2) and p38, members of mitogen-activated protein kinases (MAPKs). In addition, a deficiency of either β-arrestin 1 or β-arrestin 2 inhibits phosphorylation of Akt. The SD-induced changes in cleaved caspase-3, ERK1/2 and p38 MAPKs, Akt, and apoptotic cell numbers could be blocked by double knockout of β-arrestin 1/2. Our study thus demonstrates that β-arrestin inhibits cell apoptosis through pro-apoptotic ERK1/2 and p38 MAPKs and anti-apoptotic Akt signaling pathways.

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