IL-12 family cytokines IL-23 and IL-27 play an important role linking innate and adaptive immunity, and regulating T-cell responses. The production of IL-12, a structurally similar cytokine, is decreased in chronic HIV infection; therefore IL-23 and IL-27 may also be influenced by HIV infection. I hypothesized that HIV inhibits LPS-induced IL-23 and IL-27 production in human MDMs by suppressing the activation of signalling pathways regulating their expression. In vitro HIV-infection of MDMs did not have any effect on basal secretion of IL-23 or IL-27; however, HIV inhibited LPS-induced production of IL-12/23 p40 and IL-23 p19, and IL-27 EBI3 and IL-27 p28 mRNA expression, and IL-23, IL-12/23 p40 and IL-27 secretion. In order to evaluate the molecular mechanisms by which HIV inhibits IL-23 and IL-27 in LPS-stimulated MDMs, the signalling pathways regulating their expression were evaluated. The PI3K, p38 MAPK, and JNK MAPK pathways were found to positively regulate LPS-induced IL-27 secretion. Interestingly, in vitro HIV infection inhibited LPS-induced p38 and JNK MAPK activation in MDMs. In summary, I have shown that HIV inhibits IL-23 and IL-27 production in LPS-stimulated MDMs and that HIV may inhibit LPS-induced IL-27 production through the inhibition of p38 and JNK MAPK activation. It is currently unknown whether PKCs regulate LPS-induced IL-23 or IL-27 in human monocytes/macrophages. I demonstrated that classical PKCs differentially regulate LPS-induced IL-23 and IL-27 secretion within THP-1 cells, primary monocytes, and MDMs. Classical PKCs were found to positively regulate LPS-induced IL-12/23 p40 and IL-27 p28 mRNA expression and IL-12/23 p40, IL-23, and IL-27 secretion in primary human monocytes. Similarly, the classical PKCs were found to positively regulate IL-27 p28 mRNA expression and IL-27 secretion in THP-1 cells. However, classical PKCs did not regulate LPS-induced IL-27 production in MDMs, or LPS-induced IL-23 production in THP-1 cells. Overall, this demonstrates that classical PKCs differentially regulate LPS-induced IL-23 and IL-27 production in different myeloid cells.

It is now accepted that 1,25(OH)2D3 mediates its rapid actions on the control of phosphate and calcium homeostasis through its membrane receptor termed the 1,25D3-MARRS (membrane associated rapid response steroid binding) protein. I determined the various PKC isotypes involved in the rapid regulation of phosphate uptake and calcium extrusion in chick intestinal cells. 1,25(OH)2D3-mediated phosphate uptake was stimulated within 1 min after addition of the hormone. Western blot analyses on isolated intestinal cells treated with steroid hormone resulted in dose-dependent increases in PKC alpha and PKC beta in postnuclear centrifugation fractions, but not in the low speed centrifugation fractions. The highest immunoreactivity of PKC alpha was found after treatment of the cells with 300 pM 1,25(OH)2D3 and declined at 650 pM hormone, relative to corresponding controls, while the highest immunoreactivity of PKC beta was found in cells treated with either 300 pM or 650 pM 1,25(OH)2D3. Therefore, PKC alpha and PKC beta redistribution are likely to relate to the dose-response curve for both phosphate uptake and calcium efflux, respectively. Using transfection of primary cultures of intestinal cells with siRNA for these two isotypes, I found decreased 32P uptake in cells transfected with siRNA to either PKC alpha or PKC beta in both controls (relative to untransfected controls), and hormone-treated cells. Further study of the effect of chemical blockers for PKC alpha or PKC beta on phosphate uptake was conducted in suspensions of isolated intestinal cells. The results from these experiments also confirmed the findings from the siRNA experiments and demonstrated decreased 32P uptake in cells treated with 1,25(OH)2D3 plus blockers in comparison with cells treated with 1,25(OH)2D3 alone. The effects of PKC alpha and PKC beta in steroid-mediated calcium extrusion were further investigated using siRNA for PKC alpha or PKC beta. We found the siRNA to PKC beta alone caused decreased calcium extrusion. We also found that the inhibitors of PKC beta, but not PKC alpha caused significantly enhanced calcium uptake by decreasing calcium efflux from the cells. This result suggested that PKC beta might be involved in the rapid response of 1,25(OH)2D3-stimulated calcium extrusion. I used confocal microscopy to study the redistribution of PKC alpha and PKC beta in cells exposed to steroid hormone for 30 sec. PKC alpha was found to increase significantly in the apical membrane after a 30 sec exposure of cells to 300- or 650 pM 1,25(OH)2D3. By comparison, anti-PKC beta immunofluorescence was found to increase significantly in the basal region of cells, relative to controls, following exposure of cells to 300 pM seco-steroid. These combined results, lead me to conclude the involvement of both PKC alpha and PKC beta in the signal transduction mechanism of 1,25(OH)2D3-mediated phosphate uptake while PKC beta is involved in the mechanism of 1,25(OH)2D3-mediated calcium efflux in chick intestinal epithelial cells.

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Cette thèse vise à mieux comprendre le rôle du facteur de transcription Nur77 au sein des fonctions physiologiques et pathologiques des voies de neurotransmission dopaminergiques des gaglions de la base. Nous basant sur une implication motrice de Nur77 au sein des dyskinésies induites à la L-DOPA (LIDs), nous avons voulu tester in vivo son implication éventuelle dans les phénomènes moteurs et de sensibilisation associés à l’amphétamine ainsi qu’une implication possible du récepteur nucléaire aux rétinoïdes RXR dont nous avons déjà démontré une implication dans les effets moteurs des antipsychotiques. Un deuxième volet de la recherche à consisté en l’étude de l’implication des extracellular signal-regulated kinase (ERK) et de la protéine kinase C (PKC) dans l’induction de l’ARNm des membres de la famille des Nurs suite à l’activation des cascades de signalisation des récepteurs dopamiergiques D1 et D2 in vivo pour une meilleure compréhension des mécanismes physiopatholoiques liés aux désordres dopaminergiques. Pour ce faire, nous avons, premièrement, soumis des souris sauvages et Nur77-/- à un paradigme de sensibilisation à l’amphétamine ainsi qu’a différents agonistes antagonistes RAR/RXR afin de tester l’implication de Nur77 et d’un éventuel complexe Nur77/RXR dans les effets de l’amphétamine. Deuxièmement, soumis des souris sauvages à une combinaison d’agonistes D1/D2 ou une injection d’antagoniste D2 avec ou sans inhibiteur (ERK1/2 ou PKC) afin de tester l’implication de ces kinases sur l’induction de l’ARNm des membres de la famille des Nurs par hybridation in situ. Nous avons ainsi pu démontrer 1- un rôle moteur de Nur77 dans les effets liés à l’amphétamine notamment avec une absence de stéréotypies et un allongement de la durée de la phase de locomotion chez les souris Nur77-/-; ainsi qu’un rôle éventuel du complexe potentiel Nur77/RXR dans les D1 à mieux définir. 2- un rôle des kinases ERKs et PKCs dans les cascades de signalisation des récepteurs dopaminergiques D1 et D2 menant à l’induction des ARNms de Nur77, Nor-1 et Nurr-1. En perspective, ces résultats nous ouvrent la voie vers une implication éventuelle de Nur77 dans les mécanismes d’apprentissage que sont le Long Terme Potentiation (LTP) et la Long Terme Depotentialisation (LTD) liés aux LIDs et à l’amphétamine. / This thesis aims to better understand the role of the transcription factor Nur77 in the physiological and pathological functions of dopaminergic neurotransmission pathways of the basal gaglia. Based on a motor involvement of Nur77 in L-DOPA induced dyskinesias (LIDs), we wanted to test its possible involvement in the motor mechanisms associated with amphetamine, a drug of abuse that targets the direct neuronal population of the basal ganglia such as L-DOPA. Involvement of extracellular signal-regulated kinase (ERK) and protein kinase C (PKC) has been widely demonstrated in the LIDs and the effects of amphetamine, we wanted to know whether Nur77 mRNA was controlled by these kinases in both the striatonigral and striataux palidal neurons in response to specific activation of the D1 and D2 receptors in vivo. Finally, a possible involvement of RXR has been demonstrated in the motor effects of antipsychotic drugs, so we wanted to test its potential involvement in the effects of amphetamine. To do this, we subjected wild-type mice and Nur77-/- mice to a paradigm of sensitization to amphetamine with or without RXR agonist (DHA) and antagonsite (HX531) to test: 1 - the involvement of Nur77 in the motor effects and the phenomenon of sensitization to amphetamine and 2 - the involvement of any complex Nur77/RXR in these effects. Second, wild-type mice were subjected to a combination of D1/D2 agonists or antagonists D2 with or without ERK inhibitor or PKC inhibitor to test in vivo the induction of the mRNA of the Nurs members family by in situ hybridization. We were able to demonstrate a role of Nur77 in the motor effects associated with amphetamine namely in the absence of stereotypy and a lengthening of the duration of the phase of locomotion in Nur77-/ - mice; and a possible role of the potential complex Nur77/RXR in D1 neurones needed to be better defined. In addition, it is clearly demonstrated that the induction of Nurs members mRNA responds to the activation of signaling cascades of dopaminergic D1 or D2 receptors within the involvement of PKC and ERK kinases is undubtable which opens us the way to a possible involvement of Nur77 in learning mechanisms associated with LIDs and amphetamine that are the Long Terme Potentiation (LTP) and the Long Terme Depotentialisation (LTD).

La myopathie de Duchenne est une maladie génétique qui se caractérise principalement par une dégénérescence progressive des muscles squelettiques dont la cause est l'absence de dystrophine fonctionnelle dans les muscles. A ce jour, il n'existe toujours pas de traitement efficace contre ces maladies. Comme le plus grand gène connu chez l'Homme, la dystrophine code pour une protéine de 427kDa. La protéine connecte l'actine avec le DAPC (Dystrophin Associated Protein Complex) dans les muscles striés. Pour l'instant, il y a 3 hypothèses concernant le mécanisme du DMD. L'absence de la dystrophine peut supprimer le lien physique entre les protéines structurales de la membrane basale (laminines) et les protéines structurales du cytosquelette (filaments intermédiaires et actine), ou la distribution et la fonction des canaux ioniques, ou des voies de signalisation nécessaires à la survie du muscle. Caenorhabditis elegans ne possède qu'un homologue du gène de la dystrophine humaine, le gène dys-1. La protéine DYS-1 présente 37% d'homologie avec la dystrophine humaine. Le double mutant dys-1(cx18) ; hlh-1(cc561) présente une forte dégénérescence musculaire. Comme le sarcomère de C. elegans ressemble au sarcomère de mammifère, C. elegans est modèle pertinent d'étude la maladie. En vue de comprendre la raison du DMD chez les mammifères et chez les vers, le groupe L. SEGALAT a effectué des cribles pour identifier les molécules et les gènes qui peuvent supprimer la dégénérescence musculaire. On a trouvé un gène pkc-2 qui est capable de supprimer la dégénérescence musculaire chez C. elegans. La protéine PKC-2 est l'orthologue de la Protein Kinase C Alpha (PKC) humaine et appartient à la famille du serine/threonine protéine kinase. Afin d'étudier la fonction du gène pkc-2, on a analysé l'expression du gène avec les construits différents in vivo et a utilisé la technique de double-hybride dans la levure. De plus, le crible par EMS (éthane méthyle sulfonâtes) a identifié une molécule sérotonine (5-HT) qui est un neuromédiateur, et supprime partiellement la dégénérescence musculaire des doubles mutants dys-1; hlh-1. La sérotonine a aussi un effet fort sur le mutant pkc-2(ok328), puisqu'elle provoque un phénotype blister. Ça nous permet de rechercher le lien entre la signalisation sérotoninergique et pkc-2. Le crible génétique peut contribuer à la connaissance du rôle pkc-2. [...]. Elle sert aussi de plate-forme de voie de signalisation intracellulaire. L'identification de Y59A8A.3 propose la possibilité que pkc-2 modifie la filamin A par l'intermédiaire de la filamin A interacting protéine 1. Le crible génétique par EMS pour rechercher des suppresseurs de l'effet blister de la sérotonine sur les mutants pkc-2(ok328) a donné 8 candidats sur 5000 F1s : cx253, cx254, cx259, cx263, cx267, cx268, cx270, cx276. Les mutations ont été localisées sur les chromosomes par SNP mapping avec une souche de C. elegans très polymorphe, mais le temps a manqué pour leur identification exacte. L'expérience valide notre approche à étudier le lien entre la signalisation sérotoninergique et pkc-2. En résumé, le but de la thèse était de rechercher la fonction du gène pkc-2 dans les mécanismes moléculaires conduisant à la nécrose musculaire en absence de dystrophine. Les résultats présentés dans la thèse apportent des réponses aux questions fondamentales sur pkc-2 et aussi demandent des expériences supplémentaires afin de élucider plus avant les mécanismes de la dégénérescence musculaire dystrophine-dépendante.

Tesis por compendio / La exposición crónica a sustancias de abuso lleva a cambios adaptativos en el cerebro que implican alteraciones en la expresión génica. Se ha propuesto que los factores de transcripción CREB y deltaFosB serían dianas moleculares para la regulación de la plasticidad, la cual lleva a la adicción.En este trabajo hemos estudiado los cambios en la activación de CREB, en PVN y NTS, y las quinasas que mediarían su activación durante la dependencia y síndrome de abstinencia a morfina, así como la respuesta del eje HHA durante dicho síndrome. También se investigó la posibilidad de que la activación de CREB y su coactivador transcripcional TORC1 dependan de la activación de receptores adrenérgicos. Además se evaluaron las posibles modificaciones en la expresión de FosB/deltaFosB en diferentes áreas cerebrales implicadas en la adicción, así como los cambios neuroendocrinos/neuroquímicos responsables de las alteraciones metabólicas observadas durante el tratamiento crónico con morfina. / Chronic exposure to opioids and other abused drugs results in adaptive changes in the brain involving alterations in gene expression. It is proposed that the transcription factors CREB and deltaFosB be molecular targets for the regulation of plasticity, which leads to addiction.In this work we studied changes in activation of the cAMP-response element binding protein (CREB) in PVN and NTS and the kinases that may mediate this activation during dependence and morphine withdrawal and the HPA axis response after naloxone-induced morphine withdrawal. We also investigated the possibility that the activation of CREB and the transcriptional coactivator of CREB, TORC1, arises from the activation of adrenergic receptors. We also evaluated the possible modifications in FosB/deltaFosB expression in several brain areas involved in addiction and neuroendocrine/neurochemical changes that are responsible for the metabolic alterations seen during chronic morphine treatment.

L'étirement est un stimulus hypertrophique qui active de nombreuses voies de signalisation similaires à celles mises en évidence lors de l'étude de l'hypertrophie cellulaire. L'objectif principal de mon travail de thèse était de caractériser les évènements moléculaires impliqués dans l'activation des MAPKinases (MAPK), ERK et JNK lors de l'étirement. Nous avons étudié ces protéines par 2 approches différentes. D'une part, nous nous sommes intéressés aux rôles de protéines potentiellement nécessaires à l'activation des MAPK. D'autre part, nous avons cherché à mettre en évidence des interconnexions moléculaires entre les différentes voies de signalisation activées par l'étirement cellulaire, en montrant notamment la formation de complexes protéiques nécessaires à l'activation des différents partenaires. Nous montrons ainsi que deux protéines à activité tyrosine kinase, l'Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR) et la Proline-rich tyrosine kinase 2 (Pyk2), sont respectivement nécessaires à l'activation de ERK et de JNK lors de l'étirement. Ces cascades de transduction peuvent être dépendantes de la petite protéine G Ras. Bien que les voies des MAPK et de PI3K/Akt soient considérées comme indépendantes, nous montrons également que Akt participe à l'activation de ERK par l'étirement. Enfin, nous avons montré la formation d'un complexe Protein Kinase C (PKC)/Calcineurine nécessaire à l'activation et à la translocation de la PKC lors de l'étirement. Cette étude de différentes voies de signalisation et des interactions protéiques apporte une meilleure connaissance des mécanismes activés par l'étirement cellulaire et permet donc de mieux comprendre la signalisation impliquée dans l'hypertrophie ventriculaire

Cette thèse vise à mieux comprendre le rôle du facteur de transcription Nur77 au sein des fonctions physiologiques et pathologiques des voies de neurotransmission dopaminergiques des gaglions de la base. Nous basant sur une implication motrice de Nur77 au sein des dyskinésies induites à la L-DOPA (LIDs), nous avons voulu tester in vivo son implication éventuelle dans les phénomènes moteurs et de sensibilisation associés à l’amphétamine ainsi qu’une implication possible du récepteur nucléaire aux rétinoïdes RXR dont nous avons déjà démontré une implication dans les effets moteurs des antipsychotiques. Un deuxième volet de la recherche à consisté en l’étude de l’implication des extracellular signal-regulated kinase (ERK) et de la protéine kinase C (PKC) dans l’induction de l’ARNm des membres de la famille des Nurs suite à l’activation des cascades de signalisation des récepteurs dopamiergiques D1 et D2 in vivo pour une meilleure compréhension des mécanismes physiopatholoiques liés aux désordres dopaminergiques. Pour ce faire, nous avons, premièrement, soumis des souris sauvages et Nur77-/- à un paradigme de sensibilisation à l’amphétamine ainsi qu’a différents agonistes antagonistes RAR/RXR afin de tester l’implication de Nur77 et d’un éventuel complexe Nur77/RXR dans les effets de l’amphétamine. Deuxièmement, soumis des souris sauvages à une combinaison d’agonistes D1/D2 ou une injection d’antagoniste D2 avec ou sans inhibiteur (ERK1/2 ou PKC) afin de tester l’implication de ces kinases sur l’induction de l’ARNm des membres de la famille des Nurs par hybridation in situ. Nous avons ainsi pu démontrer 1- un rôle moteur de Nur77 dans les effets liés à l’amphétamine notamment avec une absence de stéréotypies et un allongement de la durée de la phase de locomotion chez les souris Nur77-/-; ainsi qu’un rôle éventuel du complexe potentiel Nur77/RXR dans les D1 à mieux définir. 2- un rôle des kinases ERKs et PKCs dans les cascades de signalisation des récepteurs dopaminergiques D1 et D2 menant à l’induction des ARNms de Nur77, Nor-1 et Nurr-1. En perspective, ces résultats nous ouvrent la voie vers une implication éventuelle de Nur77 dans les mécanismes d’apprentissage que sont le Long Terme Potentiation (LTP) et la Long Terme Depotentialisation (LTD) liés aux LIDs et à l’amphétamine. / This thesis aims to better understand the role of the transcription factor Nur77 in the physiological and pathological functions of dopaminergic neurotransmission pathways of the basal gaglia. Based on a motor involvement of Nur77 in L-DOPA induced dyskinesias (LIDs), we wanted to test its possible involvement in the motor mechanisms associated with amphetamine, a drug of abuse that targets the direct neuronal population of the basal ganglia such as L-DOPA. Involvement of extracellular signal-regulated kinase (ERK) and protein kinase C (PKC) has been widely demonstrated in the LIDs and the effects of amphetamine, we wanted to know whether Nur77 mRNA was controlled by these kinases in both the striatonigral and striataux palidal neurons in response to specific activation of the D1 and D2 receptors in vivo. Finally, a possible involvement of RXR has been demonstrated in the motor effects of antipsychotic drugs, so we wanted to test its potential involvement in the effects of amphetamine. To do this, we subjected wild-type mice and Nur77-/- mice to a paradigm of sensitization to amphetamine with or without RXR agonist (DHA) and antagonsite (HX531) to test: 1 - the involvement of Nur77 in the motor effects and the phenomenon of sensitization to amphetamine and 2 - the involvement of any complex Nur77/RXR in these effects. Second, wild-type mice were subjected to a combination of D1/D2 agonists or antagonists D2 with or without ERK inhibitor or PKC inhibitor to test in vivo the induction of the mRNA of the Nurs members family by in situ hybridization. We were able to demonstrate a role of Nur77 in the motor effects associated with amphetamine namely in the absence of stereotypy and a lengthening of the duration of the phase of locomotion in Nur77-/ - mice; and a possible role of the potential complex Nur77/RXR in D1 neurones needed to be better defined. In addition, it is clearly demonstrated that the induction of Nurs members mRNA responds to the activation of signaling cascades of dopaminergic D1 or D2 receptors within the involvement of PKC and ERK kinases is undubtable which opens us the way to a possible involvement of Nur77 in learning mechanisms associated with LIDs and amphetamine that are the Long Terme Potentiation (LTP) and the Long Terme Depotentialisation (LTD).

Opioids such as morphine are frequently used in the clinic to treat pain. However, the perennial bane of chronic opioid use is the rapid development of tolerance to the analgesic effects but delayed development of tolerance to the respiratory depressant and constipating effects. As constipation is one of the most common opioid-related adverse effects in humans, it is important to delineate mechanisms that drive opioid tolerance in the ileum and lack of it in the colon. The overarching goal of this thesis was to investigate mechanisms of morphine tolerance in the ileum by comparing the mechanism of morphine tolerance in ileum myenteric plexus neurons and dorsal root ganglia (DRG) neurons. Myenteric plexus neurons are integral to the motor function of the ileum, whereas DRG neurons are important components of peripheral nociceptive sensation. We also examined the mechanism of morphine tolerance development to small intestinal transit and to antinociception at the systemic level in male and female mice. Studies presented in this dissertation demonstrate that the mechanism of morphine tolerance in the mouse ileum is not contingent on b-arrestin 2. In fact, tolerance in the small intestine might be mediated by a b-arrestin 2-independent mechanism following protein kinase C-induced phosphorylation of the m-opioid receptor. We also demonstrate that morphine tolerance to antinociception is not solely dependent on b-arrestin 2, and is mediated by b-arrestin 2-dependent and-independent mechanisms. Lastly, we have shown how sex of the animal can influence mechanisms underlying the development of morphine tolerance. Collectively, the findings presented here increase our understanding of the mechanisms by which morphine tolerance develops in the ileum and to antinociception.

<p> The liver X receptors (LXRs) are members of the nuclear hormone receptor (NHR) superfamily of transcription factors and are activated by oxysterols. As such, LXRs act as "cholesterol sensors" and play an integral role in cholesterol homeostasis by modulating the expression of genes involved in lipid transport and metabolism as well as inflammation. </p> <p> This thesis begins by describing the modulation of LXR transactivation by PKC. Specifically, transactivation by LXRα is decreased upon activation of PKC signalling pathways as assessed by LXR reporter gene analysis and endogenous target gene expression. These findings reveal a mode of regulation of LXRα that may be relevant to disease conditions where aberrant PKC signalling is observed. </p> <p> The second and third part of the thesis turns the attention to the role of LXR in human airway smooth muscle (hASM), a crucial effector cell in asthma progression. For the first time, research described here indicates that primary human ASM cells express functional LXRs. Moreover, LXR target genes ABCA 1 and ABCG I were highly induced upon the addition of LXR agonists leading to enhanced cholesterol efflux to apoAI and HDL, a process dependant entirely on ABCA I. Furthermore, activation of LXR inhibited the expression of multiple cytokines in response to inflammatory mediators and inhibited the proliferation and migration of hASM cells, two important processes that contribute to the airway remodelling observed in the asthmatic lung. </p> <p> This body of work suggests that modulation of LXR offers prospects for new therapeutic approaches in the treatment of asthma. Furthermore, it establishes a critical role for ABCA 1 in lipid transport in ASM cells and suggests that dysregulation of cholesterol homeostasis in these cells may be important. These findings have broad implications in the association of hypercholesterolemia and AHR and places LXR at the forefront of novel therapeutic avenues to treat inflammatory lung disease. </p> / Thesis / Doctor of Philosophy (PhD)