Differential Protein Modulation in Midguts of Aedes aegypti Infected with Chikungunya and Dengue 2 Viruses

International audienceAbstract Background: Arthropod borne virus infections cause several emerging and resurgent infectious diseases. Among the diseases caused by arboviruses, dengue and chikungunya are responsible for a high rate of severe human diseases worldwide. The midgut of mosquitoes is the first barrier for pathogen transmission and is a target organ where arboviruses must replicate prior to infecting other organs. A proteomic approach was undertaken to characterize the key virus/vector interactions and host protein modifications that happen in the midgut for viral transmission to eventually take place. Methodology and Principal Findings: Using a proteomics differential approach with two-Dimensional Differential in-Gel Electrophoresis (2D-DIGE), we defined the protein modulations in the midgut of Aedes aegypti that were triggered seven days after an oral infection (7 DPI) with dengue 2 (DENV-2) and chikungunya (CHIKV) viruses. Gel profile comparisons showed that the level of 18 proteins was modulated by DENV-2 only and 12 proteins were modulated by CHIKV only. Twenty proteins were regulated by both viruses in either similar or different ways. Both viruses caused an increase of proteins involved in the generation of reactive oxygen species, energy production, and carbohydrate and lipid metabolism. Midgut infection by DENV-2 and CHIKV triggered an antioxidant response. CHIKV infection produced an increase of proteins involved in detoxification. Conclusion/Significance: Our study constitutes the first analysis of the protein response of Aedes aegypti's midgut infected with viruses belonging to different families. It shows that the differentially regulated proteins in response to viral infection include structural, redox, regulatory proteins, and enzymes for several metabolic pathways. Some of these proteins like antioxidant are probably involved in cell protection. On the other hand, we propose that the modulation of other proteins like transferrin, hsp60 and alpha glucosidase, may favour virus survival, replication and transmission, suggesting a subversion of the insect cell metabolism by the arboviruses

Role of LAMMER kinases and PTP1B/PTP61F phosphases in the regulation of pathways mediated by insulin

Le diabète de type 2 et le cancer représentent des problèmes majeurs de santé publique. Une cible thérapeutique importante de ces affections est la protéine tyrosine phosphatase PTP1B. Cette dernière est connue pour réguler la voie de l’insuline en déphosphorylant le récepteur de l’insuline, IR ou le substrat du récepteur de l’insuline, IRS. Cependant lesfonctions de PTP1B, le mécanisme par lequel cette phosphatase est régulée restent très ou pas connus. Deux études ont notamment décrites des effets opposés de l’activité de PTP1B suite à la phosphorylation sur résidu de Ser50 de PTP1B par CLK1/CLK2, des kinases LAMMER d’une part et AKT d’autre part. AKT a aussi été montré de phosphoryler la kinase LAMMER CLK1. Par ailleurs, le rôle de PTP1B dans la régulation de la voie Ras/MAPK et donc dans le cancer est un sujet très controversé. L’objectif premier de ce travail de thèse a été d’analyser, le rôle de Ptp61F (l’orthologue de Drosophile de PTP1B) dans la voie de l’insuline de Drosophile, l’interaction entre la phosphatase et la kinase LAMMER de Drosophile, DOA, le rôle de cette phosphatase dans la voie RAS/MAPK. Pour se faire, nous avons utilisé la puissance génétique de laDrosophile pour générer un mutant du gène Ptp61F qui a été caractérisé et son rôle dans les voies de signalisation a été étudié. Cette étude a montrée que, Ptp61F interagit avec IR comme PTP1B chez les mammifères. Elle montre que Ptp61F régule les acteurs clés de la voie de l’insuline Pi3K/Akt. Elle a également montrée que Ptp61F pouvait réguler les fonctions du gène de la kinase LAMMER de Drosphile, Doa. Elle montre enfin que Ptp61F interagit avec nombreuses composantes de la voie RASMAPK de Drosophile (Egfr, Ras, rl (ERK humain)) en réprimant la fonction de chacun de ces gènes et que Rl serait un substrat direct de PTP61F. Les informations selon lesquelles, Ptp61F interagit avec Akt et le gène de la kinaseLAMMER de Drosophile, Doa ont été utilisées dans la deuxième étude pour montrer le rôle que les kinases LAMMER (notamment CLK2, Cdc-like kinase 2) pouvaient jouer dans la voie de signalisation de l’insuline au niveau moléculaire en utilisant les cellules de neuroblastome humain SH-SY5Y. Il en ressort que la kinase CLK2 joue un rôle importantdans cette voie de signalisation. CLK2 est induit par l’insuline et son expression augmente avec le temps. PTP1B interagit in vitro et in vivo avec CLK2. La surexpression de CLK2 induit la baisse de la phosphorylation de AKT par un mécanisme qui pourrait passer par PTP1B, puisque in vitro, CLK2 phosphoryle PTP1B et ce dernier interagit avec AKT in vivo. C’est le résidu de Ser50 de PTP1B qui est phosphorylé et cette phoshphorylation réprime l’activité de PTP1B in vitro. On n’observe cependant pas AKT capable de phosphoryler PTP1B in vitro suggérant que la phosphorylation de PTP1B par AKT serait dépendante du contexte cellulaire.Type 2 diabetes and cancer represent the major public health problems. One important therapeutic target for these pathologies is the protein tyrosin phosphatase PTP1B. The phosphatase is known to negatively regulates the insulin signaling pathway by dephosphorylating the insulin receptor, IR or the insulin receptor substrate, IRS. However,PTP1B functions and its regulation mechanism remain poorly known. Two studies has notably described opposite effects of PTP1B activity following phosphorylation of its Ser50 residue either by CLK1/CLK2, LAMMER kinases or by AKT. Furthermore, AKT, a main insulin signaling pathway component, has been shown to phosphorylate the LAMMER kinaseCLK1 following insulin stimulation. In addition, the role of PTP1B in the regulation of the RAS/MAPK signaling pathway and hence in cancer is a very controversial subject. The first objective of this work was to analyse, the role of Ptp61F (the Drosophila ortholog of human PTP1B) in the Drosophila insulin pathway, the interaction between the phosphatase and the Drosophila LAMMER kinase gene, Doa, the role of Ptp61F in the RAS/MAPK signaling pathway. To achieve these, we took advantage of the genetic powerful of Drosophila to generate a Ptp61F gene mutant which has been characterized and its role in signaling pathways has been studied. This study showed that Ptp61F interacts with IR like PTP1B in mammals. It shows that Ptp61F regulates key components of insulin signaling pathway Pi3K/Akt. It also shows that Ptp61F is able to regulate the Drosophila LAMMER kinase gene, Doa. Finally, we noted that Ptp61F interacts by inhibiting the activity of severalcomponent of the RAS/MAPK signaling pathway of Drosophila (Egfr, Ras, rl (human ERK)) and conclude that Rl coud be a direct substrate of PTP61F. The data showing that Ptp61F interacts with Akt and the Drosophila LAMMER kinase gene, Doa, were the basis for the second study in order to show the role that the mammal LAMMER kinase CLK2 (Cdc-like kinase 2) could play in the insulin signaling pathway at molecular level using the human neuroblastoma cell line SH-SY5Y. From this second study, we show that CLK2 play an important role in insulin signaling. CLK2 is induced by insulin and its expression increases with time. PTP1B interacts in vivo and in vitro with CLK2. Overexpression of CLK2 impairs AKT phosphorylation by a mechanism which could involved PTP1B, since in vitro, CLK2 phosphorylates PTP1B and the latter interacts withAKT in vivo. It is the Ser50 residue of PTP1B being phosphorylated by CLK2 and this phosphorylation event represses PTP1B activity in vitro. AKT cannot phosphorylates PTP1B in vitro, suggesting that the phosphorylation of PTP1B by AKT could be cellular environment dependant

Rôle des kinases LAMMER et des phosphatases PTP1B/PTP61F dans la régulation des voies de signalisation médiées par l'insuline

Type 2 diabetes and cancer represent the major public health problems. One important therapeutic target for these pathologies is the protein tyrosin phosphatase PTP1B. The phosphatase is known to negatively regulates the insulin signaling pathway by dephosphorylating the insulin receptor, IR or the insulin receptor substrate, IRS. However,PTP1B functions and its regulation mechanism remain poorly known. Two studies has notably described opposite effects of PTP1B activity following phosphorylation of its Ser50 residue either by CLK1/CLK2, LAMMER kinases or by AKT. Furthermore, AKT, a main insulin signaling pathway component, has been shown to phosphorylate the LAMMER kinaseCLK1 following insulin stimulation. In addition, the role of PTP1B in the regulation of the RAS/MAPK signaling pathway and hence in cancer is a very controversial subject. The first objective of this work was to analyse, the role of Ptp61F (the Drosophila ortholog of human PTP1B) in the Drosophila insulin pathway, the interaction between the phosphatase and the Drosophila LAMMER kinase gene, Doa, the role of Ptp61F in the RAS/MAPK signaling pathway. To achieve these, we took advantage of the genetic powerful of Drosophila to generate a Ptp61F gene mutant which has been characterized and its role in signaling pathways has been studied. This study showed that Ptp61F interacts with IR like PTP1B in mammals. It shows that Ptp61F regulates key components of insulin signaling pathway Pi3K/Akt. It also shows that Ptp61F is able to regulate the Drosophila LAMMER kinase gene, Doa. Finally, we noted that Ptp61F interacts by inhibiting the activity of severalcomponent of the RAS/MAPK signaling pathway of Drosophila (Egfr, Ras, rl (human ERK)) and conclude that Rl coud be a direct substrate of PTP61F. The data showing that Ptp61F interacts with Akt and the Drosophila LAMMER kinase gene, Doa, were the basis for the second study in order to show the role that the mammal LAMMER kinase CLK2 (Cdc-like kinase 2) could play in the insulin signaling pathway at molecular level using the human neuroblastoma cell line SH-SY5Y. From this second study, we show that CLK2 play an important role in insulin signaling. CLK2 is induced by insulin and its expression increases with time. PTP1B interacts in vivo and in vitro with CLK2. Overexpression of CLK2 impairs AKT phosphorylation by a mechanism which could involved PTP1B, since in vitro, CLK2 phosphorylates PTP1B and the latter interacts withAKT in vivo. It is the Ser50 residue of PTP1B being phosphorylated by CLK2 and this phosphorylation event represses PTP1B activity in vitro. AKT cannot phosphorylates PTP1B in vitro, suggesting that the phosphorylation of PTP1B by AKT could be cellular environment dependant.Le diabète de type 2 et le cancer représentent des problèmes majeurs de santé publique. Une cible thérapeutique importante de ces affections est la protéine tyrosine phosphatase PTP1B. Cette dernière est connue pour réguler la voie de l’insuline en déphosphorylant le récepteur de l’insuline, IR ou le substrat du récepteur de l’insuline, IRS. Cependant lesfonctions de PTP1B, le mécanisme par lequel cette phosphatase est régulée restent très ou pas connus. Deux études ont notamment décrites des effets opposés de l’activité de PTP1B suite à la phosphorylation sur résidu de Ser50 de PTP1B par CLK1/CLK2, des kinases LAMMER d’une part et AKT d’autre part. AKT a aussi été montré de phosphoryler la kinase LAMMER CLK1. Par ailleurs, le rôle de PTP1B dans la régulation de la voie Ras/MAPK et donc dans le cancer est un sujet très controversé. L’objectif premier de ce travail de thèse a été d’analyser, le rôle de Ptp61F (l’orthologue de Drosophile de PTP1B) dans la voie de l’insuline de Drosophile, l’interaction entre la phosphatase et la kinase LAMMER de Drosophile, DOA, le rôle de cette phosphatase dans la voie RAS/MAPK. Pour se faire, nous avons utilisé la puissance génétique de laDrosophile pour générer un mutant du gène Ptp61F qui a été caractérisé et son rôle dans les voies de signalisation a été étudié. Cette étude a montrée que, Ptp61F interagit avec IR comme PTP1B chez les mammifères. Elle montre que Ptp61F régule les acteurs clés de la voie de l’insuline Pi3K/Akt. Elle a également montrée que Ptp61F pouvait réguler les fonctions du gène de la kinase LAMMER de Drosphile, Doa. Elle montre enfin que Ptp61F interagit avec nombreuses composantes de la voie RASMAPK de Drosophile (Egfr, Ras, rl (ERK humain)) en réprimant la fonction de chacun de ces gènes et que Rl serait un substrat direct de PTP61F. Les informations selon lesquelles, Ptp61F interagit avec Akt et le gène de la kinaseLAMMER de Drosophile, Doa ont été utilisées dans la deuxième étude pour montrer le rôle que les kinases LAMMER (notamment CLK2, Cdc-like kinase 2) pouvaient jouer dans la voie de signalisation de l’insuline au niveau moléculaire en utilisant les cellules de neuroblastome humain SH-SY5Y. Il en ressort que la kinase CLK2 joue un rôle importantdans cette voie de signalisation. CLK2 est induit par l’insuline et son expression augmente avec le temps. PTP1B interagit in vitro et in vivo avec CLK2. La surexpression de CLK2 induit la baisse de la phosphorylation de AKT par un mécanisme qui pourrait passer par PTP1B, puisque in vitro, CLK2 phosphoryle PTP1B et ce dernier interagit avec AKT in vivo. C’est le résidu de Ser50 de PTP1B qui est phosphorylé et cette phoshphorylation réprime l’activité de PTP1B in vitro. On n’observe cependant pas AKT capable de phosphoryler PTP1B in vitro suggérant que la phosphorylation de PTP1B par AKT serait dépendante du contexte cellulaire

Co-Infection of Mosquitoes with Chikungunya and Dengue Viruses Reveals Modulation of the Replication of Both Viruses in Midguts and Salivary Glands of Aedes aegypti Mosquitoes.

International audienceArthropod-borne virus (arbovirus) infections cause several emerging and resurgent infectious diseases in humans and animals. Chikungunya-affected areas often overlap with dengue-endemic areas. Concurrent dengue virus (DENV) and chikungunya virus (CHIKV) infections have been detected in travelers returning from regions of endemicity. CHIKV and DENV co-infected Aedes albopictus have also been collected in the vicinity of co-infected human cases, emphasizing the need to study co-infections in mosquitoes. We thus aimed to study the pathogen-pathogen interaction involved in these co-infections in DENV/CHIKV co-infected Aedes aegypti mosquitoes. In mono-infections, we detected CHIKV antigens as early as 4 days post-virus exposure in both the midgut (MG) and salivary gland (SG), whereas we detected DENV serotype 2 (DENV-2) antigens from day 5 post-virus exposure in MG and day 10 post-virus exposure in SG. Identical infection rates were observed for singly and co-infected mosquitoes, and facilitation of the replication of both viruses at various times post-viral exposure. We observed a higher replication for DENV-2 in SG of co-infected mosquitoes. We showed that mixed CHIKV and DENV infection facilitated viral replication in Ae. aegypti. The outcome of these mixed infections must be further studied to increase our understanding of pathogen-pathogen interactions in host cells