Amyloid Precursor Protein Is Required for Normal Function of the Rod and Cone Pathways in the Mouse Retina

Amyloid precursor protein (APP) is a transmembrane glycoprotein frequently studied for its role in Alzheimer's disease. Our recent study in APP knockout (KO) mice identified an important role for APP in modulating normal neuronal development in the retina. However the role APP plays in the adult retina and whether it is required for vision is unknown. In this study we evaluated the role of APP in retinal function and morphology comparing adult wildtype (WT) and APP-KO mice. APP was expressed on neuronal cells of the inner retina, including horizontal, cone bipolar, amacrine and ganglion cells in WT mice. The function of the retina was assessed using the electroretinogram and although the rod photoreceptor responses were similar in APP-KO and WT mice, the post-photoreceptor, inner retinal responses of both the rod and cone pathways were reduced in APP-KO mice. These changes in inner retinal function did not translate to a substantial change in visual acuity as assessed using the optokinetic response or to changes in the gross cellular structure of the retina. These findings indicate that APP is not required for basic visual function, but that it is involved in modulating inner retinal circuitry

Etude des mécanismes moléculaires impliqués dans le contrôle de la tumorogenèse du mélanome choroïdien

Le mélanome de la choroïde est la tumeur maligne oculaire la plus fréquente chez l adulte. Le mélanome de la choroïde et celui de la peau sont deux entités carcinologiques distinctes, et les mécanismes moléculaires à l origine et impliqués dans le développement de ces deux cancers sont différents. Le but de cette étude a été de mettre en évidence 1- des voies de signalisation impliquées dans le contrôle de la prolifération des cellules de mélanome choroïdien et 2- les modes de régulation de ces voies, afin de trouver des cibles thérapeutiques potentielles pour le traitement du mélanome choroïdien. Une première étude a démontré le rôle du facteur de croissance des fibroblastes (FGF) 2 dans l induction de la prolifération, la transformation et la survie des cellules de mélanome choroïdien via l activation de son récepteur, le FGFR1, et la stimulation de la voie ERK1/2. La deuxième étude a permis de démontrer le rôle de la heat shock protein (HSP) 90 dans la régulation de la voie B-Raf/ERK pour le contrôle de la prolifération des cellules de mélanome choroïdien. HSP90 stabilise le récepteur c-Kit de la boucle autocrine SCF/c-Kit/ERK, la kinase B-Raf et la cycline D1, tous trois contrôlant la prolifération cellulaire. L inhibition de HSP90 par le 17-DMAG, inhibe la prolifération des cellules de mélanome, via la dégradation de c-Kit et de B-Raf, l inhibition de la voie ERK1/2 et la downrégulation de la cycline D1. La troisième étude montre que la PI3K joue un rôle aussi important que l axe B-Raf/ERK dans le mélanome choroïdien. Son inhibition comme celle de B-Raf/ERK induit la downrégulation de la cycline D1 et réduit de 80% la prolifération cellulaire. Ni Akt, ni la P70S6K situées en aval de la PI3K ne participent à ce processus. Au contraire, l inhibition de P70S6K par la rapamycine induit une activation de Akt et la surexpression de la cycline D1, démontrant l existence d une boucle de rétrocontrole négatif de P70S6K sur Akt. En conclusion, l utilisation du 17-DMAG et de composants comme la suramine qui bloquent l activation de boucle autocrine de facteurs de croissance comme celle du FGF2, pourrait être envisagée dans de futures stratégies thérapeutiques visant à inhiber la prolifération des cellules de mélanome choroïdien, au contraire de la rapamycine, l inhibiteur de P70S6KPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

Identification des voies de signalisation participant à la tumorigénèse du mélanome choroïdien humain (implications thérapeutiques)

Le mélanome de l'uvée est la tumeur primaire intraoculaire la plus fréquente chez l'adulte. Bien que ce cancer ait une faible incidence, son caractère agressif et l'absence de stratégies thérapeutiques satisfaisantes pour le traiter nous ont poussé à nous intéresser à sa physiopathologie. Nous avons comparé l'expression de 120 protéines dans des mélanocytes uvéaux sains et tumoraux. Cette étude a révélé la dérégulation de la voie ERK. Nous avons confirmé, par des expériences complémentaires, l'importance de cette dérégulation dans l'induction de la prolifération et de la transformation tumorale. Nous avons également identifié deux altérations, au moins, qui sont à l'origine de la suractivation de la voie ERK dans les cellules de mélanomes uvéaux : 1) la présence du mutant B-RafV599E et 2) l'existence d'une boucle autocrine SCF/c-Kit. L'inhibition de cette dernière par le STI571 a d'ailleurs montré des résultats in vitro encourageants en vue d'une éventuelle application thérapeutique.PARIS7-Bibliothèque centrale (751132105) / SudocSudocFranceF

La réponse des cellules gliales de Müller à l'amyloïde-b et au stress oxydant dans la dégénérescence rétinienne

La dégénérescence maculaire liée à l âge ou DMLA est une pathologie oculaire qui touche près d un million de personnes en France, et représente la première cause de cécité légale dans les pays industrialisés. C est une affection multifactorielle (environnement, génétique), dans laquelle les stress inflammatoires, métaboliques et oxydants interviennent et aboutissent à la mort des photorécepteurs. L apparition des drusen (dépôts de matériel extracellulaire contenant de l amyloïde-b (Ab)), entre les cellules de l épithélium pigmentaire de la rétine (EPR) et la membrane de Brush, représente un facteur de risque de développement de la DMLA. De plus, le 4-hydroxynonenal (4-HNE) est un marqueur de stress oxydant dans la rétine de patients de différentes pathologies dégénératives comme la DLMA. L identification des mécanismes moléculaires et cellulaires impliqués dans les dégénérescences rétiniennes la pathogenèse de la DMLA constitue un enjeu de santé publique, puisqu elle permettrait de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques anti-dégénératives.Le but de mon travail de thèse a été dans un premier temps de mieux comprendre le rôle de l Ab dans la dégénérescence rétinienne.Nous avons montré que l Ab induit une activation rapide des cellules microgliales, une gliose soutenue des cellules gliales de Müller (CGM), un œdème dans la rétine interne et une apoptose des photorécepteurs. La dégénérescence des photorécepteurs est en corrélation avec une activation soutenue de PERK, impliquée dans la voie pro-apoptotique de la réponse UPR. Par ailleurs la gliose des CGM est caractérisé par une délocalisation des canaux Kir4.1, une diminution de l expression d AQP4 et de la glutamine synthetase (GS), et une augmentation de l expression des canaux Kir2.1 et du transporteur GLAST1, suggérant une dérégulation de l homéostasie rétinienne contrôlée par ces protéines. Nous avons montré que l inhibition de la réponse inflammatoire, par l utilisation de l indomethacine, un inhibiteur non stéroïdien de de la cyclooxygénase (COX) 2, réverse l effet de l Ab sur l expression des canaux Kir4.1 et sur GLAST1 mais pas celle de la GS et d AQP4, suggérant un couplage partiel entre la gliose et la réponse inflammatoire dans notre modèle d injection sous-rétinienne d Ab.Dans un deuxième temps, nous nous sommes intéressés au rôle du 4-HNE dans les CGM, un produit de peroxydation lipidique, qui est produit dans la rétine sous l effet de l Ab. Nous avons observé qu un stress oxydant unique et létal induit par le 4-HNE, entraîne la mort des CGM par apoptose dépendante de l activation des caspases. L utilisation d antioxydants impliqués dans la régénération du glutathion (GSH), protège contre la mort des CGM. L analyse du transcriptome des CGM soumises au 4-HNE a permis de mettre en évidence une réponse transcriptionnelle adaptative des CGM : une activation de la défense anti-oxydante, de la réponse UPR (unfolded protein response) au stress du réticulum endoplasmique, et un phénotype anti-inflammatoire. Par ailleurs, la surexpression de l APP (amyloid protein precursor), dont l expression du transcrit est augmentée sous l effet du stress oxydant dans les CGM, protège ces cellules contre la mort induite par le 4-HNE. Cette protection est associée à une augmentation des capacités anti-oxydantes et à une activation de la voie de survie de la réponse UPR. L ensemble de nos résultats montre un rôle de l Ab dans la dégénérescence des photorécepteurs et indique que le métabolisme de l APP, ainsi que les voies de survie et pro-apoptotique de la réponse UPR pourraient constituer des cibles thérapeutiques contre la dégénérescence rétinienne induite par l Ab ou les stress oxydants.Age related macular degeneration (AMD) is a leading cause of blindness in western countries and affects one million people in France. Multiple risk factors (genetics, environment) are involved in the pathogenesis of AMD. In addition, the AMD pathogenesis is strongly associated with chronic oxidative stress and inflammation that ultimately lead to photoreceptor death. AMD is characterized by the formation of drusen, extracellular deposits, including amyloid-b (Ab), between the retinal pigmented epithelium and Bruch s membrane. Moreover, 4-hydroxynonenal (4-HNE) is an oxidative stress marker of different retinal diseases including AMD. The determination of molecular and cell mechanisms involved in retinal degeneration and the pathogenesis of AMD is required in order to develop new therapeutic anti-degenerative approaches. The aim of our study was first to investigate the role of Ab in retinal degeneration. We demonstrated that subretinal injection of Ab induces an early activation of microglial cells, a sustained retinal Müller glial (RMG) cells gliosis, an oedema in the internal part of retina and photoreceptors apoptosis. The photoreceptors apoptosis was correlated with a sustained activation of PERK, a kinase implicated in the pro-apoptotic pathway of UPR (unfolded protein response). In addition, RMG gliosis has been characterized by a Kir4.1 channel redistribution, a down-regulation of AQP4 and glutamine synthetase (GS) expression, and an up-regulation of Kir2.1 channel and GLAST1 transporter expression, suggesting a dysregulation of the retinal homeostasis which is controlled by these proteins. The inhibition of the inflammatory response using indomethacin, a non-steroidal and non-specific cyclooxygenase (COX) 2 inhibitor, reversed Ab-induced Kir4.1 channel redistribution and GLAST1 up-regulation but not GS and AQP4 down-regulation, suggesting a partial coupling between gliosis and inflammatory response in retinal degeneration after subretinal injection of Ab in mice. The second part of our study aimed to investigate the effects on RMG cells of 4-HNE, a lipid peroxidation product that is up-regulated in retina after Ab injection. We have shown that a single lethal oxidative stress using 4-HNE induces RMG cells apoptosis associated with caspase 3 and caspase 9 activation. Pre-treatment of RMG cells with anti-oxidative molecules involved in glutathione regeneration restored cell viability. Transcriptome analysis of RMG cells treated with 4-HNE showed an adaptive transcriptional response consisting in an activation of anti-oxidative stress cell defense, activation of UPR in response to endoplasmic reticulum stress and anti-inflammatory phenotype. APP (amyloid protein precursor) overexpression, which the transcript is up-regulated in RMG cells under oxidative stress, protects from 4-HNE-induced cell death. This protection is associated with an up-regulation of anti-oxidative cell defense and an activation of the pro-survival pathway of UPR. Our study pinpoints the role of Ab in photoreceptors degeneration and suggests that targeting APP metabolism, pro and anti-apoptotic pathways of the UPR response may hel develop selective methods against retinal degeneration implicating Ab and oxidative stress.PARIS5-Bibliotheque electronique (751069902) / SudocSudocFranceF

Etude de L'implication de la voie RAF/MEK/ERK dans la tumorigenese du mélanome choroïdien humain

PARIS7-Bibliothèque centrale (751132105) / SudocSudocFranceF

Sénescence et mort des cellules de l'épithelium pigmentaire de la retine humaine (Rôle du stress oxydant)

La dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA) est la première cause de cécité dans les pays industrialisés et se caractérise par une dégénérescence des cellules de l'épithélium pigmentaire de la rétine (EPR) et des photorécepteurs au niveau de la macula, aire responsable de la vision centrale. C'est une affection multifactorielle dans laquelle stress inflammatoires, métaboliques et oxydants interviennent. Mon travail de thèse a permis de mieux comprendre le rôle du stress oxydant dans la dégéne rescence des cellules de l'EPR. Un stress oxydant létal induit l'apoptose des cellules de l'EPR médiée une cinétique d'activation transitoire de ERK1/2. Un stress oxydant cumulé et sublétal induit la sénescence prématurée des cellules de l'EPR, caractérisée par une modulation du transcriptome associée à des altérations des propriétés spécifiques des cellules de l'EPR. Ces études ont permis de dégager des cibles thérapeutiques potentielles qui pourraient être testées pour lutter contre la DMLA.Age-related macular degeneration (AMD) is the first cause of blindness in the developed world and is characterized by the degeneration of retinal pigmented epithelial (RPE) and photoreceptors in the macula, which is responsible for central vision. AMD is a multifactorial disease where inflammation, metabolic and oxidative stresses may play a role. The aim of my thesis was to better understand the role of oxidative stress in RPE degeneration. Lethal oxidative stress induced RPE apoptosis mediated by a transient ERK1/2 activation. Cumulative and sublethal oxidative stress induced RPE premature senescence, characterized by transcriptomic modulations associated with defects in several RPE specific functions. These studies highlighted potential targets that may allow the development of future therapeutic strategies to fight against retinal degeneration, such as AMD.PARIS5-BU Méd.Cochin (751142101) / SudocPARIS-BIUP (751062107) / SudocSudocFranceF

Le rôle de l'amyloide-b dans la dégénérescence rétinienne

La dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA) représente la première cause de cécité légale dans les pays industrialisés. Elle est caractérisée par la présence de dépôts extracellulaires (drusen) et une dégénérescence des cellules de l'EPR et des photorécepteurs au niveau de la macula. Le but de ce travail de thèse a été de mieux comprendre le rôle de l'amyloïde-b, retrouvée dans les drusen et fortement impliquée dans le développement de la maladie d'Alzheimer, au cours de la dégénérescence rétinienne. Ainsi, I'amyloïde-f3 induit des altérations morphologiques et fonctionnelles des cellules de l'EPR, mais également un stress oxydant dans la rétine, des altérations synaptiques, une mort des photorécepteurs, une activation microgliale et un processus inflammatoire. Ces phénomènes sont tous observés au cours de la DMLA. Ces travaux impliquent l'amyloïde-b dans la pathogénèse de la DMLA, qui pourrait constituer une cible thérapeutique pour lutter contre la pathologie.Age-related macular degeneration (AMD) is the first cause of legal blindness in Western countries. AMD is characterized by extracellular deposits (drusen) and degeneration of RPE and photoreceptor cells within the macula, which is responsible for central vision. The aim of these thesis works was to better understand the role of amyloïd-b, found in drusen and strongly implicated in the development of Alzheimer's disease, during retinal degeneration. Thus, amyloïd-b induces morphological and functional alterations in RPE cells, but also an oxidative stress in the retina, synaptic alterations, cell death of photoreceptors, a microglial activation and an inflammatory process. These phenomenons are observed during AMD. These works implicate amyloïd-b in the pathogenesis of AMD, that could constitute a therapeutic target to fight against retinal degeneration.PARIS5-BU Méd.Cochin (751142101) / SudocSudocFranceF

Les nouveaux éclairages et nos yeux

Dans la rétine, couche neurosensorielle de l’œil, les photorécepteurs transforment le signal lumineux en influx nerveux interprétable par le cerveau. Malgré sa spécialisation dans le traitement des signaux lumineux, la rétine peut subir des dommages, à la suite d’une exposition excessive à la lumière ; on parle alors de phototoxicité rétinienne. Ces dernières années, l’apparition de dispositifs d’éclairage riches en longueurs d’onde de forte énergie (ce que l’on nomme lumière bleue), remet le problème de la phototoxicité rétinienne à l’ordre du jour. Nous discutons des pathologies oculaires induites par la lumière et de la possible influence des nouvelles technologies d’éclairage sur notre santé visuelle

Contrôle de la signalisation intracellulaire induite par les facteurs de croissance des fibroblastes (FGF) sur la prolifération et la survie des cellules de l’épithélium pigmenté de la rétine : exemple de régulation de la signalisation des facteurs de croissance endogènes à la rétine

L’épithélium pigmenté de la rétine (EPR) adulte est un tissu qui ne prolifère pas. De nombreuses pathologies oculaires sont dues à un EPR soit prolifératif soit en voie de dégénérescence. Le facteur de croissance des fibroblastes 2 (FGF2) est un facteur de croissance impliqué dans la survie des cellules de l’EPR in vitro. Cet effet est dû à l’activation d’une boucle autocrine impliquant la stimulation de l’expression du FGF1 endogène aux cellules de l’EPR et sa sécrétion.Le FGF2 exogène active ses récepteurs FGFR1 et la protéine de signalisation ERK2 de façon prolongée, ce qui aboutit à l’induction de l’expression prolongée de la protéine anti-apoptotique BcL-x. Puisque le FGF1 ne possède pas de peptide signal lui permettant d’être sécrété par la voie classique golgienne, le rôle de la sécrétion du FGF1 a été étudié dans les phénomène prolifératif et apoptotique de l’EPR in vitro. La sécrétion forcée de FGF1, par l’ajout d’un peptide signal, induit une forte prolifération des cellules de l’EPR, alors que l’expression du FGF1 sans peptide signal n’induit pas la prolifération cellulaire. Par contre, en condition de stress (privation en sérum), les cellules exprimant le FGF1 avec peptide signal n’excrètent plus de FGF1 et meurent par apoptose, alors que les cellules exprimant le FGF1 sans peptide signal commencent à en sécréter et survivent. Cette étude suggère fortement que les activités de prolifération et de survie de l’EPR dépendent de la sécrétion du FGF1 qui est elle-même déterminée par les conditions environnementales de la cellule

Mechanisms of resistance to imatinib mesylate in KIT-positive metastatic uveal melanoma

International audienc