1,721,022 research outputs found
Exporation of cell migration signaling in breast cancer with network biology
No full textLa migration cellulaire est au cœur de nombreux processus physiopathologiques. Elle est régie par une machinerie cellulaire complexe reposant sur l’action combinée des récepteurs adhésifs et des récepteurs tyrosine kinase contrôlant la dynamique du cytosquelette, et essentielle au processus de migration. Cependant les interrelations fonctionnelles et physiques entre ces voies de signalisation sous-jacentes demeurent méconnues à ce jour ce qui limite la découverte de nouvelles thérapies, notamment celles anti- métastatiques.Mon travail de thèse s’est d’abord focalisé sur la signalisation de la migration en essayant d’appréhender le lien fonctionnel indirect entre la mono-ubiquitination d’ICAP-1, mais aussi AKAP9 et PKA, deux régulateurs putatifs de la vitesse de migration mécano-dépendante. En l’état actuel de nos connaissances, cette partie s’est avéré très peu fructueuse, ce qui a souligné la nécessité de développer une approche plus intégrative des réseaux de signalisation pour en appréhender leur complexité. Cette approche permet en effet de mieux rationnaliser les hypothèses expérimentales en intégrant l’ensemble des connaissances du domaine, et, de fait, de mieux appréhender la complexité des signalisations croisées au cœur du processus physiopathologiques de la migration cellulaire. Cette stratégie a été appliquée dans le cadre d’une collaboration qui a permis d’identifier une signalisation TGFβ3-ERRa au cœur de la modulation du système immunitaire de la niche métastatique osseuse du cancer du sein, ce qui nous a permis de valider l’approche.Dans la seconde partie de ma thèse, cette approche a permis d’identifier un nouvel axe de signalisation entre PKA et un oncogène, AXL un récepteur tyrosine kinase au cœur de la migration dans le cancer du sein triple négatif, suggérant ainsi l’importance de PKA dans cette pathologie. Enfin, en étendant l’approche de biologie des réseaux de signalisation, le développement d’une nouvelle méthodologie d'identification de drogues a permis d’identifier de potentiels repositionnements d’indication ayant un effet sur la migration et le cycle cellulaire d’un modèle cellulaire de cancer du sein triple négatif, de type mésenchymateux. La méthodologie mise en place pourrait être utilisée dans l’évaluation préliminaire toxicologique de composés chimiques en définissant les mécanismes d’action qui les relient avec la physio-pathologie de la migration, dont les processus métastatiques.Cell migration is at the heart of many physio pathological processes. It is governed by a complex cellular machinery based on the combined action of adhesive receptors and tyrosine kinase receptors controlling cytoskeletal dynamics and essential to the migration process. However, the functional and physical interrelationships between these underlying signaling pathways remain poorly understood to date, which limits the discovery of new therapies, particularly those for metastatic disease.My project was first focused on migration signaling by trying to understand the indirect functional link between the mono-ubiquitination of ICAP-1, but also AKAP9 and PKA, two putative regulators of the mechano-dependent migration rate. In the current state of our knowledge, this part proved to be very unsuccessful, which underlined the need to develop a more integrative approach to signaling networks in order to understand their complexity. Indeed, this approach allows to better rationalize experimental hypotheses by integrating all the knowledge in the field, and, in fact, to better understand the complexity of cross signaling at the heart of the physio pathological process of cell migration. This strategy was applied in a collaboration that identified a TGFβ3-ERRa signaling involved in the modulation of the immune system of the bone metastatic niche of breast cancer, which allowed us to validate the approach.In the second part of my thesis, this approach allowed the identification of a new signaling axis between PKA and an oncogene, AXL a receptor tyrosine kinase at the heart of migration in triple negative breast cancer, suggesting the importance of PKA in this pathology. Finally, by extending the signaling network biology approach, the development of a new drug identification methodology has allowed the identification of potential repositioning of indications having an effect on the migration and cell cycle of a mesenchymal triple negative breast cancer cell model. The established methodology could be used in the preliminary toxicological evaluation of chemical compounds by defining the mechanisms of action that link them with the pathophysiology of migration, including metastatic processes
About cell migration and cellular response to the physical properties of the extracellular matrix : iCAP-1 regulates integrins and cell contractility.
No full textLes cellules sont organisées en tissus dont les propriétés physiques comme la rigidité et l'élasticité sont variables. La matrice extracellulaire (MEC) est produite et remodelée par les cellules qui s'adaptent en retour aux conditions physico-chimiques de cet environnement extracellulaire. Cela nécessite une communication bidirectionnelle entre la cellule et la matrice. Les intégrines sont des protéines transmembranaires impliquées dans l'adhérence, liant la MEC au cytosquelette d'actine via une plateforme protéique appelée adhérence focale, lieu d'une double signalisation (inside-out et outside-in). Des variations de tension intracellulaire imposées par l'environnement modifient la distribution et la taille de ces adhérences. Leur dynamique est aussi contrôlée par certaines protéines cytoplasmiques comme la protéine ICAP-1, partenaire de l'intégrine b1. En cherchant à comprendre le lien entre la tension interne et l'activation des intégrines, j'ai montré qu'ICAP-1 contrôle l'étalement, la contractilité interne et la migration cellulaire en présence comme en absence de l'intégrine b1, révélant un rôle ICAP-1 indépendant de son interaction avec l'intégrine b1. Ce contrôle semble passer par l'interaction ICAP-1/ROCK et a révélé un contrôle de l'intégrine b3 par l'intégrine b1.The physical properties of cell tissues are variable and cells adapt their behaviour to the physical and chemical extracellular environment such as rigidity and composition of the extracellular matrix (ECM) which is produced and remodelled by cells. This implicates a bidirectionnal signalling between cells and the ECM. Integrins are transmembrane proteins involved in cell adhesion, linking the ECM to the actin cytoskeleton through adaptor proteins forming adhesion site called focal adhesion (FA) where take place an inside-out and an outside-in signallings. Intracellular tension can be controlled by extracellular cues, modifying the size and distribution of FA. FA dynamics is also regulated by cytoplasmic proteins such as ICAP-1 that interacts with b1 integrin. Looking for a better comprehension of the link between cell tension and integrin activation, I show that ICAP-1 controls cell spreading, cell contractility and cell migration both in presence or absence of b1 integrins meaning that ICAP-1 has an action without its interaction b1 integrin. This action seems to implicate the interaction between ICAP-1 and ROCK and revealed a control of b1 integrin on b3 integrin
Régulation par le complexe CCM du dialogue entre intégrines et cadhérines pour le maintien de la stabilité vasculaire.
No full textLes interactions cellule-cellule et cellule-matrice extracellulaire (MEC) sont cruciales pour entretenir la cohésion tissulaire. Ces deux types d'adhésions sont fonctionnellement interconnectés par un dialogue permanent qui met en jeu des voies de signalisation convergentes régulant notamment l'architecture et la contractilité du cytosquelette d'acto-myosine sous-jacent. Ce dialogue permet d'établir un équilibre de forces intracellulaires en réponse à la tension appliquée par le milieu extérieur. L'endothélium des vaisseaux sanguins est un tissu soumis à des conditions mécaniques particulières. En plus des compressions intercellulaires subies par tout épithélium, les cellules endothéliales (CEs) doivent également subir et résister aux forces hémodynamiques du flux sanguin et à la rigidité de la lame basale – deux signaux mécaniques agissant de part et d'autre de l'endothélium. Les Cerebral Cavernous Maformations (CCM) ou encore angiomes caverneux sont des lésions vasculaires hémorragiques d'origine génétique qui se développent au niveau des capillaires du système nerveux central et qui se caractérisent par des défauts dans l'environnement proche des CEs. La perte des jonctions intercellulaires et du recouvrement par les cellules murales, l'organisation aberrante de la membrane basale aussi que la stagnation du flux sanguin sont les caractéristiques des CCM. C'est pourquoi nous avons choisi cette pathologie comme modèle intéressant de mécanotransduction mettant en jeu le dialogue entre les intégrines et les cadhérines. En effet, les trois gènes indifféremment mutés dans cette pathologie codent pour des protéines, CCM1-3, qui s'associent en un complexe ternaire et qui sont reconnues comme des acteurs importants de la régulation des jonctions adhérentes. Des études moléculaires et protéomiques montrant que le complexe CCM interagit avec la protéine ICAP-1, un régulateur négatif de l'intégrine β1, nous ont conduit à formuler l'hypothèse selon laquelle ce complexe jouerait un rôle pivot dans la signalisation croisée entre ces intégrines et cadhérines. Les études effectuées pendant ma thèse ont démontré que les protéines CCM régulent l'homéostasie tensionnelle médiée par les structures d'adhérence intercellulaires et à la MEC par leur action inhibitrice sur l'intégrine β1 et en controlant une balance d'activité entre les deux isoformes de ROCK, ROCK1 et ROCK2. Nous avons montré que, suite à la perte des protéines CCMs, la suractivation de l'intégrine β1 augmente la sensibilité des CEs aux signaux mécaniques comme la rigidité de la MEC ou les forces hémodynamiques du flux sanguin. Il en résulte une suractivation de la contractilité cellulaire dépendante de ROCK1 déclenchant une boucle de rétrocontrôle mécanique conduisant à l'amplification des tensions intra- et extracellulaire et brisant ainsi l'homéostasie tensionnelle pour favoriser le phénotype malin.Cell-cell or cell-matrix interactions have crucial roles in the maintenance of the physical cohesion of any tissue. In addition, growing body of evidence indicates that these two adhesion systems do not act independently, but rather are functionally interconnected by a permanent crosstalk. This dialog usually operates via common molecules that trigger convergent signaling as well as by actomyosin network which, by providing physical link, contributes to establishment of intracellular force counterbalancing tension applied by extracellular surrounding. Blood vessels endothelium is a particular tissue in term of mechanical conditions. Apart from intracellular compression, endothelial lining needs to resist hemodynamic forces as well as rigidity of the basal membrane - two mechanical inputs acting from opposite sides of the endothelial layer. Cerebral Cavernous Malformation (CCM) is a sporadically acquired or inherited disease of venous capillaries within neuro-vascular unit characterized by defects in all aspects of local microenvironment. Loss of intra-endothelial junctions and mural cell coverage, aberrant organization of basal lamina as well as stagnant blood flow are features of CCM lesions. Thereby, CCM became for us an interesting model to study mechanotrasduction process and in this context, the cross-talk between integrin and cadherin mediated adhesion structures. Indeed, CCM proteins are well recognized players involved in a control of VE-cadherin mediated intracellular junctions. In addition, CCM1 was found to interact with ICAP-1, a negative regulator of β1 integrin, raising the possibility that this complex most likely acts as molecular node regulating β1 integrin/ VE-cadherin convergent signaling pathways.Studies performed during this thesis have demonstrated that CCM complex coordinates cadherin- and integrin-mediated tensional homeostasis by repressing β1 integrin activation and maintaining a balance of activity between the two isoforms of RhoA-associated kinases ROCK1 and ROCK2. We have found that β1 integrin sustained over-activation upon CCM proteins loss contributes to increased ECs sensitivity to mechanical cues, such as ECM physical reorganization or hemodynamic force that in turn activates ROCK1-dependent contractility. This establishes a positive feedback mechanical loop that breaks tensional homeostasis and switches on the malignant phenotype
Role and regulation of integrins and cadherins in the transdifferentiation MUSCLE/BONE induced by BMP-2 : biomimetic approach
No full textLe muscle et l’os coopèrent mécaniquement mais aussi biochimiquement, via les facteurs de croissance et les cytokines. Suite à une lésion de l’os, les cellules souches sont recrutées et induites en différenciation osseuse grâce à la sécrétion de molécules bioactives telles que les facteurs de croissance. L’une des stratégies de l’ingénierie tissulaire de l’os est de combiner des matériaux avec des facteurs de croissance osseux. Les protéines morphogéniques osseuses (ou BMPs), pouvant être présentées aux cellules en solution ou enchâssées dans la matrice, appartiennent à la famille des facteurs de croissance basiques et jouent un rôle très important dans la formation de l’os. Les BMPs induisent non seulement une différenciation osseuse de progéniteurs osseux, mais induisent aussi la transdifférenciation de progéniteurs musculaires vers un phénotype ostéoblastique. L’obtention de la complexité de l’architecture tissulaire osseuse nécessite des interactions continues entre la cellule et son microenvironnement. Ces interactions sont médiées par les récepteurs cellule/matrice (intégrine) et cellule/cellule (cadhérines). Dans cette thèse, nous nous sommes intéressés au rôle du système adhésif dans la réponse à la BMP-2 lors de la transdifférenciation des myoblastes C2C12. Nous avons utilisé un film multicouche à base de hyaluronane et de poly(L-lysine) comme biomatériau pour présenter la BMP-2 par la matrice. A court terme, nous avons mis en évidence une coopération entre l’intégrine 3 et les récepteurs BMP dans l’induction d’un étalement cellulaire et d’une réponse précoce à la BMP-2, via la protéine GSK3. A plus long terme, nous avons montré un switch du répertoire adhésif en réponse à la BMP-2. Enfin, nos résultats suggèrent une coopération entre les intégrines β3 et β5 et les cadhérines N et 11 dans la transdifférenciation induite par la BMP-2.Muscle and bone cooperate both mechanically and biochemically, through growth factors and cytokines. Following a bone lesion, stem cells are recruited and their differentiation is induced via the secretion of bioactive molecules such as growth factors. One strategy in bone tissue engineering is to combine materials with bone growth factors. Bone Morphogenetic Proteins (BMPs), which can be presented to the cell either in solution or bound to the matrix, belong to the basic growth factor family and play a very important role in bone formation. BMPs induce not only the differentiation of bone progenitors, but also the transdifferentiation of muscle progenitors towards an osteoblastic phenotype. Obtaining the complexity of the bone tissue architecture requires continuous interactions between the cell and its microenvironment. These interactions are mediated by cell/matrix and cell/cell receptors (integrins and cadherins, respectively). In this thesis, we investigated the role of the adhesion system in the context of its response to BMP-2 during the transdifferentiation of C2C12 murine myoblasts. To do so, we used polelectrolyte multilayer films composed of hyaluronan and poly(L-lysine) as a biomaterial to present BMP-2 in a matrix-bound manner. Short term, we revealed a cooperation between the integrin 3 and BMP receptors in the induction of cell spreading and of an early response to BMP-2 via the protein GSK3. In a longer term, we showed a switch in the repertoire of adhesion receptors in response to BMP-2. Finally, our results suggest a cooperation between 3 and 5 integrins and cadherins N and 11 for the BMP-2-induced transdifferentiation
Multi-scale Analysis of BMP2 Effects on Collective Migration and Remodeling of Mammary Epithelium : A Key Role of β1 Integrin?
No full textAu cours de la transformation néoplasique, une transition solide-liquide peut déclencher la motilité des cellules épithéliales et favoriser la fluidification des tissus par une migration collective des cellules à grande échelle. La manière dont les cellules contrôlent ces transitions doit être étudiée. La question de savoir si et comment les intégrines, en tant que récepteurs de la matrice cellulaire, participent aux communications intercellulaires pour soutenir la migration collective des cellules reste inexplorée. Des travaux antérieurs de notre équipe ont montré le rôle de BMP2, membre de la famille TGFβ, dans l'induction de la migration de cellules isolées par le biais non seulement de la coopération entre les intégrines et les récepteurs de BMP2, mais aussi de la ségrégation d'ALK3 et non de BMPR2 dans les sites d'adhésion médiés par les intégrines. Connaissant l'implication de BMP2 dans la morphogenèse et le cancer, nous avons cherché à vérifier si et comment BMP2 pouvait influencer la coordination des mouvements dans l'épithélium mammaire. Contrairement au TGFβ, la BMP2 induit la coordination cellulaire et maintient la E-cadhérine au niveau du contact cellule-cellule pour favoriser la migration collective. Cette migration collective caractérisée par une coordination au sein de groupes de cellules est associée à une transition épithélio-mésenchymateuse partielle des cellules MCF10A. Les cellules MCF10A adoptent une forme allongée ainsi qu’une plasticité jonctionnelle. Les acini mammaires 3D traités au BMP2 subissent une désorganisation du cytosquelette d'actine et une perturbation de la polarité apico-basale. Les transitions solide-liquide et acini-sphéroïde sont corrélées à une distribution perturbée de l'intégrine β1 aux contacts cellule-cellule et cellule-matrice. La fluidité de l’épithélium mammaire nécessite l'intégrine β1 pour contrôler la migration collective. D'un point de vue mécanique, nos résultats suggèrent que l'intégrine β1 pourrait contribuer à la cohésion du tissu par la construction de structures mécanosensibles pour sauvegarder l'intégrité de l'épithélium mammaire.During the neoplastic transformation, a solid-to-liquid transition can overcome the motility arrest of healthy, confluent epithelial cells, and promote tissue fluidization through large-scale collective cell migration. How cells control such transitions needs to be explored. Whether and how integrins, as cell-matrix receptors, participate in intercellular communications to support collective cell migration remains unexplored. Previous works of our team have shown the role of BMP2 as member of TGFβ family in the induction of the migration of isolated cells through not only the cooperation between integrins and BMP2 receptors but also the segregation of ALK3 and not BMPR2 in integrin-mediated adhesion sites. Knowing the involvement of BMP2 in morphogenesis and cancer, we sought to test whether and how BMP2 may influence the coordination of movement in breast epithelium. As contrary to TGFβ, BMP2 enhances cell coordination and sustains E-cadherin at cell-cell contact to support collective migration. This collective network migration and cell cluster migration in 2D induced by BMP2 is associated with a partial Epithelio-Mesenchymal Transition (EMT) of MCF10A cells. MCF10A cells adopt an elongated shape through junctional plasticity. BMP2-treated 3D breast acini undergo disorganisation of actin cytoskeleton and perturbation of the apico-basal polarity. Solid-liquid and acini-spheroid transitions are correlated with a perturbed distribution of β1 integrin at cell-cell and cell-ECM contacts. The fluidization of MCF-10A monolayer required β1 integrin to control collective migration. Mechanistically, our results suggest that β1 integrin might contribute to epithelial tissue cohesion through the building of mechanosensitive structures to safeguard breast epithelium integrity
Discrete spatial organization and segregation of BMP-2 receptors in β3 integrin containing adhesion sites.
No full textComprendre comment les cellules intègrent les signaux biochimiques et physiques de la matrice extracellulaire pour spécifier une différenciation cellulaire au travers de la signalisation des récepteurs adhésifs est un défi majeur en biologie cellulaire. Le BMP2 est un facteur de croissance crucial pour le développement osseux normal chez les vertébrés en induisant une différenciation ostéoblastique des cellules mésenchymateuses pluripotentes. Le laboratoire hôte a précédemment montré que les récepteurs BMP (BMPR) et l'intégrine β3 collaborent pour contrôler la signalisation Smad et l'homéostasie tensionale (Fourel, 2016), couplant ainsi l'adhésion cellulaire et le devenir de la cellule deux aspects fondamentaux de la biologie du développement et de la médecine régénérative. Il reste à déterminer si la dynamique entre l'intégrine et les BMPR sont contrôlée dans l'espace et dans le temps pour guider les processus intracellulaires.Mon travail pendant ce doctorat a consisté à étudier la distribution des récepteurs BMP2 (ALK3 et BMPRII) et de l'intégrine β3 à la surface cellulaire et l'impact de leur proximité physique sur le comportement cellulaire en combinant l'imagerie, la technique de FRAP (Fluorescence Recovery After Photobleaching), les substrats biomimétiques et une approche optogénétique.Mes résultats ont montré que les BMPR sont discrètement organisés dans des domaines membranaires distincts dévoilant une ségrégation entre ALK3 et BMPRII à la surface cellulaire. J'ai montré que ALK3 est enrichi au niveau des adhérences focales contenant l’intégrine β3 après stimulation BMP2. Contrairement à ALK3, le BMPRII est souvent exclude ces sites d’adhésion. De plus, le recrutement de ALK3 au niveau des sites d’adhésion requiert l’engagement des intégrines 3 sur leur matrice extracellulaire. Par ailleurs, la forme activée d'ALK3 est recrutée dans les sites d'adhésion indépendamment de la stimulation par le BMP2. Ces résultats suggèrent que le recrutement de ALK3 au niveau des sites d'adhésion dépend de l'activité de l'intégrine et de l'activation d'ALK3. Les expériencesde FRAP supportent le modèle de ségrégation des BMPR montrant non seulement desmobilités latérales différentes entre les BMPR mais un aussi un piégeage de ALK3 dans les sites adhésifs résultant de la stimulation BMP2.Pour contrôler de manière réversible l’interaction entre le BMPR et l'intégrine β3 une approche optogénétique basée sur le système Venus iLID (improved Light Inducer Dimer) (Guntas, 2016) a été développée. Ces approches imitent la stimulation BMP2 en ciblant ALK3, mais pas BMPRII, dans les sites d’adhésion contenant l'intégrine β3. Mes résultats montrent que cette proximité entre l'intégrine β3 et ALK3 induite par la lumière est suffisante pour induire l'étalement cellulaire sur un substrat mou. De plus, le ciblage d'ALK3 dans les sites adhésifs est responsable de la migration cellulaire induite par le BMP2présenté par la matrice.Tous ces résultats montrent que la coopération entre l'intégrine b3 et ALK3 converge déjà à la surface cellulaire de par la proximité physique lors de la stimulation BMP2. Ces données démontrent que le regroupement de ALK3 sous forme de microdomaines avec les intégrines β3 est fortement régulé à la fois par la stimulation BMP2 et l'engagement des intégrines β3 à la matrice extracellulaire. Ces résultats suggérent que le contrôle spatial d'ALK3 pourrait avoir des implications fonctionnelles spécifiques pour la mécanotransduction ou la signalisation.Dans une perspective plus large, ce couplage entre les intégrines et les voies de signalisation BMP pourrait être exploité dans les processus de développement et de médecine régénérative, où le recrutement cellulaire est une condition préalable à la différenciation cellulaire pour former un organe spécifique ou réparer un tissu endommagé. L'identification de la signalisation fournira de nouvelles stratégies thérapeutiques pour optimiser la réparation et la régénération osseuse.How cells integrate biochemical and physical input from the extracellular matrix to achievespecific cell differentiation through adhesive receptor signaling is a big challenge in cellbiology. BMP2 is a crucial molecule for normal bone development in vertebrates andinduces osteoblastic differentiation of pluripotent mesenchymal cells likely troughcoordination with matrix elements such as fibronectin. The host lab has previously shownthat BMP receptors and β3 integrin work together to control Smad signaling and tensionalhomeostasis (Fourel, 2016), thereby coupling cell adhesion and fate commitment -twofundamental aspects of developmental biology and regenerative medicine. However, stillrequire to indentify whether their spatial arrangement affects the cellular response toreceptor signaling. Whether dynamics between integrin and BMP receptors is controlled inspace and time to guide pivotal intracellular processes remains to be elucidated.My work during this Ph.D. consisted of investigating the distribution of BMP2 receptors(ALK3 and BMPRII) and β3 integrin at the cell surface and the impact of their physicalproximity on cell behavior by combining live imaging, fluorescent recovery afterphotobleaching (FRAP), biomimetic substrates, and an optogenetic approach.My results showed that BMP receptors (BMPR) are discretely organized into segregatedspatial domains at the cell surface. I have shown that ALK3 is enriched at β3-integrin focaladhesions after BMP2 stimulation. Unlike ALK3, BMPRII is often excluded from these sitesand never enriched. Furthermore, the use of specific matrix protein reveals that therecruitment of ALK3 in focal adhesion is visible when β3 integrin is prone to form focaladhesions upon its engagement. The activated form of ALK3 is able to be localized inadhesion sites independently on BMP2. These results suggested that ALK3 organization atadhesion sites is dependent on integrin activity and ALK3 activation by BMP2 stimulation.FRAP experiments support the BMPR segregation model showing a distinct pattern oflateral movement of ALK3 and BMPRII upon BMP2 treatment through trapping of ALK3within focal adhesions.For a reversible and light-controlled interaction between BMPR and β3 integrin in space andtime, an optogenetic approach is based on the Venus-iLID (improved Light Inducer Dimer)system (Guntas, 2016) has been developed. These approaches mimic BMP2 stimulation bytargeting ALK3, but not BMPRII, into β3 integrin containing focal adhesions. Additionally,the optogenetic approach allows us to apply or withdraw the light signal to induce theproximity between ALK3 and β3 integrin offering the opportunity to induce rapid and localsignal activation. My results show that this light-induced proximity of ALK3 and β3 integrinis sufficient to induce cell spreading on a soft substrate independently on matrix-boundBMP2. Moreover, the targeting of ALK3 into β3 integrin containing focal adhesion uponBMP2 treatment is responsible for cell migration induced by matrix-bound BMP2.These results show that the cooperation between β3 integrin and ALK3 converges alreadyat the cell surface upon BMP2 stimulation. These data demonstrate that the microdomainclustering of ALK3 with β3 integrins is highly regulated by both BMP2 stimulation and β3integrin engagement, indicating that the spatial control of ALK3 might have specificfunctional implications for mechanotransduction or BMP signaling.From a broader perspective, this coupling between Integrins and BMP signaling pathwaysis of great relevance in developmental processes and regenerative medicine, where cellrecruitment is a prerequisite to cell differentiation to form a specific organ or repairdamaged tissue. Identification of signaling will provide new therapeutic strategies foroptimizing bone repair and regeneration
La fibre de l'adenovirus humain de serotype 3
No full textSIGLEINIST T 71028 / INIST-CNRS - Institut de l'Information Scientifique et TechniqueFRFranc
Recent insights into cerebral cavernous malformations: a complex jigsaw puzzle under construction.: Emerging signaling pathways regulated by CCM proteins
No full textInternational audienceCerebral cavernous malformations (CCM) are common vascular malformations with an unpredictable risk of hemorrhage, the consequences of which range from headache to stroke or death. Three genes, CCM1, CCM2 and CCM3, have been linked to the disease. The encoded CCM proteins interact with each other within a large protein complex. Within the past 2 years, a plethora of new data has emerged on the signaling pathways in which CCM proteins are involved. CCM proteins regulate diverse aspects of endothelial cell morphogenesis and blood vessel stability such as cell-cell junctions, cell shape and polarity, or cell adhesion to the extracellular matrix. Although fascinating, a global picture is hard to depict because little is known about how these pathways coordinate to orchestrate angiogenesis. Here we present what is known about the structural domain organization of CCM proteins, their association as a ternary complex and their subcellular localization. Numerous CCM partners have been identified using two-hybrid screens, genetic analyses or proteomic studies. We focus on the best-characterized partners and review data on the signaling pathways they regulate as a step towards a better understanding of the etiology of CCM disease
Molecular mechanisms of integrin activation by kindlin-2 during cell adhesion
No full textLes adhérences focales (AF), structures adhésives reliant la cellule à la matrice extra-cellulaire (MEC), constituent de véritables plateformes de signalisation biochimique et mécanique qui contrôlent l'adhérence, la migration, la différenciation et la survie cellulaire. Les récepteurs transmembranaires intégrines sont au coeur des AF, où elles connectent la MEC au cytosquelette d'actine. Au début des années 2000, la protéine intracellulaire taline, qui se lie aux parties cytoplasmiques bêta des intégrines, était considérée comme le principal activateur des intégrines. Néanmoins, il a depuis été montré que la kindline, autre protéine intracellulaire se liant aux parties bêta cytoplasmiques, jouait également un rôle essentiel dans l'activation des intégrines. Ainsi,plusieurs études ont mis en évidence que la kindline et la taline étaient complémentaires et avaient une action synergique durant l'activation des intégrines. Les bases moléculaires de ces phénomènes restent à déterminer. De plus, la plupart des données sur lerôle de la kindline dans l'adhérence et l'activation des intégrines provient d'expériences menées sur des cellules en suspension et/ou avec l'intégrine plaquettaire αIIbβ3. Ainsi, la régulation de ces processus par la kindline dans les cellules adhérentes est encore peu comprise. Dans cette étude, nous combinons la microscopie PALM et le suivi de protéines individuelles pour révéler le rôle et le comportement de la kindline à l'intérieur et à l'extérieur des AF au cours des événements moléculaires clés se déroulant au niveau de la membrane plasmique, et qui mènent à l'activation des intégrines. Nous avons observé que les intégrines bêta1 etbêta3 portant une mutation ponctuelle inhibant l'interaction avec la kindline montrent un défaut d'immobilisation dans les AF. Nous avons également observé que la kindline-2, qui est enrichie dans les AF, diffusait librement au niveau de la membrane plasmique,à l'intérieur et à l'extérieur des AF. Ceci constitue une distinction majeure par rapport à la taline, qui, au niveau de la membrane plasmique, est essentiellement observée dans les AF où elle est immobile, montrant qu'elle est recrutée dans les AF directement depuis le cytosol sans diffusion latérale membranaire (Rossier et al. 2012). Afin d'identifier les bases moléculaires du recrutement et de la diffusion membranaire de la kindline, nous avons utilisé différents variants mutés de kindline précédemment décrits. Le mutant kindline-2-QW614/615AA (liaison aux intégrines inhibée) montre une diffusion membranaire accrue, ce qui suggère que la kindline peut diffuser au niveau de la membrane plasmique sans être associée aux intégrines. Par ailleurs, la baisse d'immobilisation au niveau des AF observée avec ce mutant montre qu'une partie de l'immobilisation de la kindline est due aux intégrines, suggérant l'existence d'un complexe intégrine-kindline immobile dans les AF. La délétion du domaine PleckstrinHomology (PH) de la kindline diminue considérablement son recrutement et sa diffusion membranaire. Nous avons évalué le rôle fonctionnel du recrutement et de la diffusion membranaire de la kindline en réexprimant ces mutants dans des cellules déplétéesen kindline-1 et -2 (cellules KO kindline-1 -/-, kindline-2 -/-). Ces expériences montrent que le recrutement et la diffusion membranaire de la kindline sont cruciaux pour l'activation des intégrines durant l'étalement cellulaire et favorisent la formation d’adhérences. Cela suggère que la kindline utilise un chemin différent de celui de la taline pour atteindre et activer les intégrines,ce qui pourrait expliquer au niveau moléculaire comment la kindline complémente la taline durant l'activation des intégrines.Focal adhesions (FAs) are adhesive structures linking the cell to the extracellular matrix (ECM) and constitute molecular platforms for biochemical and mechanical signals controlling cell adhesion, migration, differentiation and survival. Integrin transmembrane receptors are core components of FAs, connecting the ECM to the actin cytoskeleton. During the early 2000s, the intracellular protein talin, which directly binds to the cytoplasmic tail of β-integrins, was considered as the main integrin activator. Nevertheless, it has been shown that kindlin, another intracellular protein that bind to β-integrin, is also a critical integrin activator. In fact, several studies have shown that kindlin and talin play complementary and synergistic roles during integrin activation. The molecular basis of these phenomena remains to determine. Moreover, most studies focusing on the role of kindlin during integrin activation and cell adhesion have been performed with suspended cells and/or with the platelet integrin αIIbβ3. Here we combined PALM microscopy with single protein tracking to decipher the role and behavior of kindlin during key molecular events occurring outside and inside FAs at the plasma membrane and leading to integrin activation, as we have done previously for talin (Rossier et al., 2012). We found that beta1 and beta3-integrins with a point mutation inhibiting binding to kindlin show reduced immobilization inside FAs. We also found that kindlin-2, which is enriched inside FAs, displayed free diffusion at the plasma membrane outside and inside FAs. This constitutes a major difference with talin, which, at the plasma membrane level, is observed almost exclusively in FAs, where it is immobile, which shows that talin is recruited into FAs directly from the cytosol without lateral diffusion along the plasma membrane (Rossier et al. 2012). To determine the molecular basis of kindlin membrane recruitment and diffusion, we used a kindlin variant known to decrease binding to integrins (kindlin-2- QW614/615AA). This mutant displayed increased membrane diffusion, suggesting that kindlin-2 can freely diffuse at the plasma membrane without interacting with integrins. Moreover, the kindlin-2-QW mutant showed decreased immobilization inside FA, showing that part of kindlin immobilization depends on interaction with integrins. This suggests that kindlin can form an immobile complex with integrins inside focal adhesions. Deletion of the kindlin pleckstrin homology (PH) domain strongly reduced the membrane recruitment and diffusion of kindlin. We assessed the functional role of kindlin membrane recruitment and diffusion by re-expressing different kindlin-2 mutants in kindlin-1/kindlin-2 double KO cells. Those experiments demonstrated that kindlin-2 membrane recruitment and diffusion are crucial for integrin activation during cell spreading and favor adhesion formation. This suggests that kindlin uses a different route from talin to reach integrins and trigger their activation, providing a possible molecular basis for their complementarity during integrin activation
Role of Orai1 and STIM1 in B-cell non-Hodgkin lymphomas, establishment of a new 3D cell culture model.
No full textLes lymphomes B non-Hodgkiniens (LNHB) représentent le type d’hémopathie maligne le plus fréquent. Ces pathologies sont traitées par l’association de chimiothérapies conventionnelles et d’immunothérapies dirigées contre le CD20. Bien qu’efficace, 40% des patients résistent ou rechutent après le traitement. Deux raisons peuvent expliquer ces échecs thérapeutiques : 1) l’absence de cibles thérapeutiques impliquées dans plusieurs processus oncogéniques et 2) l’absence de modèles pré-cliniques de LNHB pertinents pour le test de molécules thérapeutiques et la compréhension de la lymphomagenèse. Le calcium est un messager ubiquitaire qui est impliqué dans de nombreux processus cellulaires en condition physiologique et pathologique. La principale voie d’entrée de calcium dans les lymphocytes B est l’entrée capacitive de calcium médiée par Orai1 et STIM1. Ces deux protéines ont été largement décrites pour être impliquées dans les processus tumoraux de nombreux cancers, cependant leurs rôles dans la lymphomagenèse restait à élucider. Nos travaux ont révélé l'implication de la signalisation calcique dans la mort induite par le GA101, un anti CD20 de nouvelle génération actuellement en essai clinique. De plus, nous avons mis en évidence l’implication des protéines Orai1 et STIM1 dans la migration des cellules cancéreuses de LNHB. De manière intéressante, l’implication de ces deux protéines dans la migration cellulaire est calcium indépendante, suggérant donc un nouveau rôle de ces protéines. Enfin, grâce à la technologie des capsules cellulaires nous avons établi un nouveau modèle 3D de lymphome mimant la niche tumorale en incluant des cellules du microenvironnement et de la matrice extracellulaire. Ce modèle semble particulièrement pertinent pour le screening de molécules et la compréhension des mécanismes de la lymphomagenèse. Ce travail de thèse révèle ainsi le ciblage de Orai1 et STIM1 comme potentiellement intéressant dans le traitement du LNHB.B-cell non-Hodgkin lymphomas (BNHL) are the most common hematological malignancies, usually treated with a combination of chemotherapy and anti CD20 immunothérapie. However, 40% of patients are resistant or relapse after treatment. These therapeutic failures could be due to 1) lack of therapeutic targets implicated in several oncogenic processes, 2) lack of relevant preclinical BNHL models for drug screening and lymphomagenesis studies. Calcium is an essential second messenger involved in various cell functions. In B cells, calcium entry is mainly due to Orai1 and STIM1 proteins, both of which have been associated with oncogenesis on solid tumors. However, their role in lymphomagenesis still remains to be elucidated. Our work shows that calcium signaling in BNHL cells participates in cell death induced by GA101, a novel anti-CD20 monoclonal antibody. We also demonstrate that Orai1 and STIM1 play a role in BNHL cell migration. Interestingly, both proteins controlled cell migration in a calcium-independent manner, suggesting a new role for these proteins. Finally, using cellular capsule technology, we established a new BNHL 3D model mimicking tumoral niche by including extracellular matrix and stromal cells. This new model could be used for drug screening and understanding lymphomagenesis. In summary, this work suggests that targeting of Orai1 and STIM1 is promising for BNHL treatment
- …
