Inflamm-aging: STAT3 Signaling Pushes Muscle Stem Cells off Balance

Two recent studies shed light on mechanisms underlying muscle dysfunction in age and disease. They reveal that JAK-STAT signaling regulates myogenic differentiation, leading to a reduced reservoir of muscle stem cells. Both genetic and pharmacologic inhibition of STAT3 signaling improve stem cell homeostasis and physiology of aged and dystrophic muscles

Flt3(+) macrophage precursors commit sequentially to osteoclasts, dendritic cells and microglia

BACKGROUND: Macrophages, osteoclasts, dendritic cells, and microglia are highly specialized cells that belong to the mononuclear phagocyte system. Functional and phenotypic heterogeneity within the mononuclear phagocyte system may reveal differentiation plasticity of a common progenitor, but developmental pathways leading to such diversity are still unclear. RESULTS: Mouse bone marrow cells were expanded in vitro in the presence of Flt3-ligand (FL), yielding high numbers of non-adherent cells exhibiting immature monocyte characteristics. Cells expanded for 6 days, 8 days, or 11 days (day 6-FL, day 8-FL, and day 11-FL cells, respectively) exhibited constitutive potential towards macrophage differentiation. In contrast, they showed time-dependent potential towards osteoclast, dendritic, and microglia differentiation that was detected in day 6-, day 8-, and day 11-FL cells, in response to M-CSF and receptor activator of NFκB ligand (RANKL), granulocyte-macrophage colony stimulating-factor (GM-CSF) and tumor necrosis factor-α (TNFα), and glial cell-conditioned medium (GCCM), respectively. Analysis of cell proliferation using the vital dye CFSE revealed homogenous growth in FL-stimulated cultures of bone marrow cells, demonstrating that changes in differential potential did not result from sequential outgrowth of specific precursors. CONCLUSIONS: We propose that macrophages, osteoclasts, dendritic cells, and microglia may arise from expansion of common progenitors undergoing sequential differentiation commitment. This study also emphasizes differentiation plasticity within the mononuclear phagocyte system. Furthermore, selective massive cell production, as shown here, would greatly facilitate investigation of the clinical potential of dendritic cells and microglia

Analysis of Gab1 ans Shp-2-Liver-knockout mice (phenotypes and physiological roles of these proteins in several signaling pathways)

L'adaptateur Gab1 et la tyrosine phosphatase Shp-2 sont recrutés dans des complexes moléculaires en aval de différents récepteurs membranaires et agissent dans différentes voies de signalisation qui relient les stimuli membranaires aux réponses cellulaires. La délétion de ces protéines chez la souris avait abouti à une mortalité embryonnaire, empéchant toute étude fonctionnelle dans les organes adultes. J'ai étudié les fonctions physiologiques de Gab1 et Shp-2 dans le foie adulte en caractérisant les phénotypes des souris dans lesquelles ces protéines sont spécifiquement délétées dans les hépatocytes. Ces animaux présentent une régénération hépatique défectueuse, des modifications de leur métabolisme glucidique, et, pour le knockout de Shp-2, diverses pathologies hépatiques telles qu'inflammation et adénomes. J'ai pu relier ces phénotypes à des perturbations de plusieurs voies de signalisation dans le foie, comme celles de l'insuline, des facteurs de croissance ou de l'interleukine-6LYON1-BU.Sciences (692662101) / SudocSudocFranceF

RTKdb: database of receptor tyrosine kinase

Receptor Tyrosine Kinases (RTK) are transmembrane receptors specifically found in metazoans. They represent an excellent model for studying evolution of cellular processes in metazoans because they encompass large families of modular proteins and belong to a major family of contingency generating molecules in eukaryotic cells: the protein kinases. Because tyrosine kinases have been under close scrutiny for many years in various species, they are associated with a wealth of information, mainly in mammals. Presently, most categories of RTK were identified in mammals, but in a near future other model species will be sequenced, and will bring us RTKs from other metazoan clades. Thus, collecting RTK sequences would provide a good starting point as a new model for comparative and evolutionary studies applying to multigene families. In this context, we are developing the Receptor Tyrosine Kinase database (RTKdb), which is the only database on tyrosine kinase receptors presently available. In this database, protein sequences from eight model metazoan species are organized under the format previously used for the HOVERGEN, HOBACGEN and NUREBASE systems. RTKdb can be accessed through the PBIL (Pôle Bioinformatique Lyonnais) World Wide Web server at http://pbil.univ-lyon1.fr/RTKdb/, or through the FamFetch graphical user interface available at the same address

Évolution des récepteurs à activité tyrosine kinase (un modèle pour mieux comprendre l'évolution des métazoaires)

Les récepteurs à activité tyrosine kinase (RTK) sont des récepteurs exprimés à la surface des cellules, retrouvés exclusivement chez les métazoaires, de l'éponge à l'homme. Ils participent au contrôle et à la régulation de nombreux processus cellulaires fondamentaux tels que le cycle cellulaire, la migration, le métabolisme, autant que survie, prolifération et différenciation. Des mutants de RTK sont impliqués dans des maladies génétiques ou dans des phénomènes d'oncogenèse. Bien que les RTK soient étudiés activement en raison de leur grande importance fonctionnelle, il n'existait aucune source d'information centralisée. Par ailleurs, leur implication dans des processus-clés de la vie de la cellule a conduit à une pression de sélection favorisant la conservation de certains sites, ce qui en fait un bon modèle pour des études phylogénétiques. Partant de ces deux constats, nous avons réalisé une base de données sur les RTK, d'une part pour apporter à la communauté scientifique une source d'information fiable et pertinente, et d'autre part pour réaliser des études phylogénétiques et participer à la compréhension de l'évolution des métazoaires. A ce titre, nous avons entrepris de tester l'hypothèse des duplications en blocs chez les vertébrés (2R) en se concentrant sur l'étude des RTK à boucles d'immunoglobuline. Elle s'est trouvée confirmée avec ce jeu de donnéesLYON1-BU.Sciences (692662101) / SudocSudocFranceF

Régulation de la voie des Mitogen-Activated Protein Kinase ERK1/2 par la phospholipase C gamma dans le signal du Macrophage-Colony Stimulating Factor

Le M-CSF régule l'établissement du lignage monocytaire/macrophagique en assurant la survie, la prolifération mais aussi la différenciation des progéniteurs myéloïdes en cellules très spécialisées : les macrophages. Ce contrôle nécessite la transduction d'un signal intracellulaire impliquant de nombreuses molécules. Parmi celles-ci, les MAPK ERK1/2 présentent une cinétique d'activation caractéristique : une première vague de phosphorylation rapide et transitoire puis une seconde vague tardive et soutenue essentielle à la différenciation macrophagique. J'ai montré au cours de cette étude que la phospholipase C régule spécifiquement cette seconde vague d'activation des kinases ERK1/2 par l'intermédiaire de Ras. Ce processus, indépendant du diacylglycérol, fait intervenir de façon prépondérante l'augmentation du taux de calcium intracellulaire. Ces résultats constituent un mécanisme d'activation original faisant potentiellement intervenir les kinases Src ou les complexes Gab2/SHP2LYON1-BU.Sciences (692662101) / SudocSudocFranceF

The biological role of interferon-inducible P204 protein in the development of the mononuclear phagocyte system.

The mononuclear phagocyte system (MPS) is a cell population derived from progenitor cells in the bone marrow, and comprising monocytes, macrophages, osteoclasts, dendritic cells, and microglia. Homeostasis of the MPS and response to physiological stress is under the control of signaling molecules and nuclear factors; among them, macrophage-colony-stimulating factor (M-CSF) controls monocyte/macrophage lineage development. Here we discuss the implication of Ifi204, a M-CSF-responsive gene, in the proliferation and differentiation of monocytes/macrophages. Ifi204 is a member of the interferon-inducible p200 family of proteins, and was found to be an important regulator of differentiation of both skeletal and cardiac muscles and osteogenesis. Ifi204 is expressed at the early stages of differentiation of MPS cells and later in the monocyte/macrophage lineage. IFI16, the closest Ifi protein in human, is expressed all along the the monocytic lineage. In MPS cells, Ifi204 expression is induced by interferons but also by various stimuli, independently of the presence of interferon. Enforced expression of p204 in interleukin-3 (IL3)-dependent FD-Fms cell line strongly decreased both IL3- and M-CSF-dependent proliferation and conversely favored macrophage differentiation of FD-Fms cells in response to M-CSF. Altogether, data enlighten a role of Ifi204 as a regulator of monocyte/macrophage differentiation and make possible a connection with other myeloid regulators

Caractérisation des événements de signalisation induits par le M-CSF au cours de la différenciation monocytaire/macrophagique

Le M-CSF (Macrophage Colony-Stimulating Factor) contrôle la production des monocytes et des macrophages en agissant sur la survie, la prolifération et la différenciation des progéniteurs de la lignée monocytaire. Le récepteur au M-CSF (M-CSFR) relaie et amplifie le signal du M-CSF à l'intérieur des progéniteurs monocytaires, en activant de multiples voies de signalisation. Le but de mon travail était de caractériser quels événements de signalisation sont essentiels à la propagation du signal de différenciation induit par le M-CSF. Cette étude a été réalisée dans les cellules myéloïdes murines FDC-P1, dans lesquelles l'expression exogène du M-CSFR induit leur différenciation vers la lignée macrophagique (cellules FD/Fms). J'ai montré que le M-CSF induit deux vagues de signalisation dans les cellules FD/Fms, impliquant le M-CSFR lui-même, les adaptateurs Gab2 et Gab3, la phosphatase SHP2, ainsi que les kinases Src, MAPK, PI3K, et Akt . La première, de courte durée, a lieu dès les premières minutes de stimulation tandis que la seconde commence après plus d'une heure de stimulation et persiste pendant plusieurs heures. Par une approche pharmacologique, j'ai montré que la seconde vague d'activation des MAPK est nécessaire à la propagation du signal de différenciation macrophagique. J'ai aussi déterminé que les kinases Src pouvaient contrôler l'activation des MAPK ERKs ainsi que la différenciation des cellules, en régulant positivement la formation des complexes Gab2-SHP2, au cours de cette seconde vague de signalisation. Ainsi, les Src, Gab2 et les MAPK définissent une voie de signalisation tardive, impliquée dans la régulation du signal de différenciation macrophagique. D'autre part, j'ai également étudié le rôle de la protéine adaptatrice Mona/Gads (Monocytic adapter) dans le processus de différenciation macrophagique. Induite au cours de la différenciation monocytaire, Mona interagit avec le M-CSFR activé et pourrait relier le récepteur à des voies de signalisation contrôlant spécifiquement l'induction du signal de différenciation. J'ai montré que l'expression exogène de Mona augmente l'activation des MAPK dans les cellules FD/Fms, plus particulièrement au niveau de la deuxième vague d'induction. J'ai alors recherché quelles molécules agissaient en aval de Mona et pouvaient conduire la molécule à accroître le degré d'activation des MAPK en réponse au M-CSF. J'ai identifié la protéine adaptatrice Gab3 comme étant le premier partenaire du domaine C-SH3 de Mona, au sein du lignage monocytaire. L'étude des complexes Mona-Gab3 montre qu'ils pourraient jouer un rôle important au cours du signal de différenciation macrophagique.LYON1-BU.Sciences (692662101) / SudocSudocFranceF

Origin and molecular evolution of receptor tyrosine kinases with immunoglobulin-like domains.

Receptor tyrosine kinases (RTKs) are involved in the control of fundamental cellular processes in metazoans. In vertebrates, RTK could be grouped in distinct classes based on the nature of their cognate ligand and modular composition of their extracellular domain. RTK with immunoglobulin-like domains (IG-like RTK) encompass several RTK classes and have been found in early metazoans, including sponges. Evolution of IG-like RTK is characterized by extended molecular and functional diversification, which prompted us to study their evolutionary history. For that purpose, a nonredundant data set including annotated protein sequences of IG-like RTK (n = 85) was built, representing 19 species ranging from sponges to humans. Phylogenetic trees were generated from alignment of conserved regions using maximum likelihood approach. Molecular phylogeny strongly suggests that IG-like RTK diversification occurred according to a complex scenario. In particular, we propose that specific cis duplications of a common ancestor to both platelet-derived growth factor receptor (class III) and vascular endothelial growth factor receptor (class V) families preceded two trans duplications. In contrast, other IG-like RTK genes, like Musk and PTK7, apparently did not evolve by duplications, whereas fibroblast growth factor receptors (class IV) evolved through two rounds of trans duplications. The proposed model of IG-like RTK evolution is supported by high bootstrap values and by the clustering of genes encoding class III and class V RTKs at specific chromosomal locations in mouse and human genomes

Re-distribution of phospholipase C gamma 2 in macrophage precursors is mediated by the actin cytoskeleton under the control of the Src kinases.

Macrophage colony-stimulating factor (M-CSF) is a growth factor that is known to trigger several signalling pathways through receptor tyrosine kinase activation. We investigated the specific requirements for the activation of phospholipase C gamma 2 (PLC-gamma2) during the differentiation of mouse bone marrow-derived macrophage precursors. M-CSF stimulation induced rapid PLC-gamma2 translocation and phosphorylation from the cytosolic compartment to the cell periphery. Both events were dependent on cytoskeleton integrity and Src kinase activity, but only PLC-gamma2 phosphorylation did not require PI3-kinase activity. Biochemical experiments as well as confocal microscopy analyses indicate that the translocation of PLC-gamma2 is mediated by the direct association of this protein with the actin cytoskeleton. Using GST-fusion proteins containing various deletions of the PLC-gamma2 Src homology region, it was found that PLC-gamma2 binds to F-actin via its SH2 domains, a feature that has equally been found in a co-sedimentation assay. This association, which is increased during actin reorganisation and disrupted by cytoskeleton inhibitors, seems to be a primary means to recruit this enzyme to the cell periphery. These results indicate that, upon M-CSF stimulation, PLC-gamma2 cellular localisation and phosphorylation are strongly dependent on cytoskeleton architecture of the macrophage precursor as well as the PI3-kinase and the Src kinases