Angiogenesis: the VE-cadherin switch.

International audienceBecause angiogenesis is a key step in a number of pathologic processes, including tumor growth and atherosclerosis, many research studies have investigated the regulatory signals active at various stages of vascular invasion. The differential activities of the endothelial junction protein vascular endothelial (VE)-cadherin reflect the versatile behavior of endothelial cells between vascular quiescence and angiogenesis. VE-cadherin function and signaling are deeply modified in proliferating cells, and this conversion is accompanied by phosphorylation of the protein on tyrosine residues and enhanced transcription of its gene. Recent advances in the complex interplay between protein tyrosine kinases and phosphatases regulating VE-cadherin phosphorylation and function are discussed in this review

Modifications post-traductionnelles de la VE-cadhérine (des mécanismes moléculaires aux applications cliniques)

La fonction de barrière de l'endothélium vasculaire est affectée par des modifications de la cadhérine des cellules endothéliales (VE-cadhérine) telles que la phosphorylation sur tyrosine dans son domaine cytoplasmique et le clivage de son domaine extracellulaire (sVE). Ce travail s'est articulé en deux parties : 1- Etude de ces modifications dans le contexte de la polyarthrite rhumatoïde (PR), et les mécanismes sous-tendus. Ce travail a permis de montrer que la VE-cadhérine est une cible du TNFa, une cytokine essentielle dans la PR, qui induit de la libération de sVE de façon dépendante de l'activité kinase de Src, suggérant l'implication d'un mécanisme de phosphorylation sur tyrosine dans ce processus. De plus, la VE-cadhérine est aussi la cible des protéases de la matrice extracellulaire telles que MMP-2. L'application de ces données fondamentales à la clinique a permis de montrer que sVE était retrouvée dans le sang de patients PR (n=63) et que son taux était corrélé à l'activité de la maladie. Ainsi, le dosage de sVE est d'intérêt dans la prise en charge des patients. 2-Etude de la phosphorylation de la VE-cadhérine dans un contexte d'angiogenèse hormono-régulée au cours du cycle ovarien chez la souris. Les résultats ont montré que le site Y685 de la VE-cadhérine est phosphorylé dans l'ovaire et l'utérus de souris de façon régulée pendant le cycle, ce qui permet de proposer ce modèle physiologique pour étudier la phosphorylation de la VE-cadhérine in vivo. L'analyse de souris knock-in Y685F de la VE-cadhérine (VE-Y685F) a montré que l'absence du site confère une perméabilité accrue dans l'ovaire et l'utérus mais aussi dans les petits capillaires de la peau. De plus, dans deux modèles d'induction d'arthrite, les souris VE-Y685F ont présenté un taux de sVE plus élevé que les contrôles. Au total, sVE et la phosphorylation de la VE-cadhérine ont un vaste champ d'application dans le traitement de la PR ainsi que pour le développement de nouvelles thérapies pouvant s'étendre à d'autres pathologies vasculaires.The vascular endothelium barrier function is influenced by vascular endothelial cadherin (VE-cadherin) modifications such as its cytoplasmic tail tyrosine phosphorylation and its ecto-domain cleavage (sVE). The work reported herein was divided into two parts: 1- Study of VE-cadherin modifications and the mechanisms underlying these ones in the rheumatoid arthritis context. This work demonstrated that VE-cadherin is a target of TNFa, a highly important cytokine in rheumatoid arthritis (RA) pathogenesis. We found TNFa to induce sVE shedding in a Src kinase dependent manner, suggesting the involvement of phosphorylation mechanism in this process. In addition, this VE-cadherin cleavage requires matrix metalloproteinase activities such as that of MMP-2. Applying these fundamental data to clinical study showed that sVE was detected in sera of 63 RA patients and its titer was correlated with the disease activity. This finding suggests an obvious interest for assaying sVE in RA therapies. 2- Study of VE-cadherin tyrosine phosphorylation in a context of hormones-regulated angiogenesis during mouse estrous cycle. The results showed VE-cadherin phosphorylation at Y685 that was regulated along mouse estrous cycle allowing to proposing mouse estrous cycle as a physiological model for studying VE-cadherin phosphorylation in vivo. The analysis of VE-cadherin Y685F knock-in mice (VE-Y685F) showed that these mice exhibit a higher vascular permeability in uterus and ovaries and the skin small capillaries compared to wild-type animals. Moreover, VE-Y685F mice presented higher levels of soluble VE-cadherin compared to wild-type counterparts in two induced arthritis model. Altogether, sVE and VE-cadherin phosphorylation present an array of interests for RA therapies as well as developing new therapeutic tools in RA and other vascular diseases.SAVOIE-SCD - Bib.électronique (730659901) / SudocGRENOBLE1/INP-Bib.électronique (384210012) / SudocGRENOBLE2/3-Bib.électronique (384219901) / SudocSudocFranceF

Phosphorylation sur tyrosine de la VE-cadhérine en réponse au VEGF (mécanismes moléculaires et implications physiopathologiques )

L'intégrité de l'endothélium vasculaire est dépendante de l'organisation des jonctions adhérentes entre les cellules endothéliales. La VE (Vascular Endothelial)-cadhérine un constituant essentiel de ces jonctions et sa phosphorylation sur tyrosine pourrait être un moyen de régulation de la perméabilité endothéliale. Ce travail a permis de valider l'existence in vivo de la phosphorylation sur tyrosine de la VE-cadhérine. Nous montrons une forte induction de cette phosphorylation au cours de l'angiogenèse physiologique dans l'ovaire et l'utérus, par rapport aux tissus quiescents. Pour la première fois, nous rapportons l'association constante de la kinase Src à la VE-cadhérine, à la fois in vivo et in vitro. De plus, en accord avec les données de la littérature in vitro, nous confirmons in vivo l'association transitoire du VEGF-R2 à la VE-cadhérine dans un contexte angiogénique. Nous apportons la preuve que la VE-cadhérine est un substrat de Src, et que la tyrosine 685 du domaine cytoplasmique est la cible unique de la kinase en réponse au VEGF. Grâce à un test de blessure d'HUVECs, nous montrons l'importance de la phosphorylation par Src de la tyrosine 685 dans la migration des cellules endothéliales induite par le VEGF. Enfin, l'étude de carcinomes mammaires nous as permis de démontrer l'existence d'une forme phosphorylée sur tyrosine de la VE-cadhérine également dans l'angiogenèse tumorale, et son association avec une activité kinase de type Src et PI3K. L'ensemble de ce travail conclut à la phosphorylation par Src de la VE-cadhérine sur la Y685 en réponse au VEGF, et suggère que cette phosphorylation pourrait représenter in vivo la signature d'un endothélium activé.Vascular integrity deeply depends on endothelial cell-cell junction stability. VE- (Vascular Endothelial)-cadherin is a key component ofthis junctions, and its tyrosine phosphorylation is thought to be a potent mechanism that controls vascular permeability. ln this report, we demonstrated the existence of a tyrosine phosphorylated form ofVE-cadherin in vivo. Remarkably, VE-cadherin tyrosine phosphorylation was strongly increased in ovary and uterus during hormone-induced angiogenesis, but not in other adult quiescent tissues. For the first time, we demonstrated that Src had a permanent association with VE-cadherin, in vivo and in vitro. Moreover, in agreement with other in vitro data, we found a transient association between VEGFR-2 and VE-cadherin in vivo in angiogenic tissues. Using several approaches, we demonstrated that VE-cadherin is a direct substrate for Src kinase in VEGF signaling pathway, and that tyrosine 685 is the unique phosphorylated site. ln vitro wound healing test suggested that phosphorylation of Y685 in response to VEGF may be a key event in the intracellular signaling involved in migration process of endothelial cells. Finally, studying human breast carcinoma we also demonstrated the existence ofa tyrosine phosphorylated form ofVE-cadherin in tumor angiogenesis and its association with a PI3K and Src family kinase activity.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

Reciprocal regulation between VE-cadherin and S1PR1 for protecting endothelial functions

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Reciprocal regulation between VE-cadherin and S1PR1 for protecting endothelial functions

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Dialogue between VE-Cadherin and Sphingosine 1 Phosphate Receptor1 (S1PR1) for Protecting Endothelial Functions

The endothelial cells (EC) of established blood vessels in adults remain extraordinarily quiescent in the sense that they are not actively proliferating, but they fulfill the necessary role to control the permeability of their monolayer that lines the interior of blood vessels. The cell–cell junctions between ECs in the endothelium comprise tight junctions and adherens homotypic junctions, which are ubiquitous along the vascular tree. Adherens junctions are adhesive intercellular contacts that are crucial for the organization of the EC monolayer and its maintenance and regulation of normal microvascular function. The molecular components and underlying signaling pathways that control the association of adherens junctions have been described in the last few years. In contrast, the role that dysfunction of these adherens junctions has in contributing to human vascular disease remains an important open issue. Sphingosine-1-phosphate (S1P) is a bioactive sphingolipid mediator found at high concentrations in blood which has important roles in the control of the vascular permeability, cell recruitment, and clotting that follow inflammatory processes. This role of S1P is achieved through a signaling pathway mediated through a family of G protein-coupled receptors designated as S1PR1. This review highlights novel evidence for a direct linkage between S1PR1 signaling and the mediation of EC cohesive properties that are controlled by VE-cadherin

VE-cadhérine dans l'inflammation et le cancer : phosphorylation et clivage

L'endothélium vasculaire est la première couche de cellules en contact avec le flux sanguin. Au cours de processus pathologiques les cellules endothéliales subissent des remaniements notoires dus à la présence de nombreux facteurs. Dans ce cas, l'intégrité de l'endothélium, assurée principalement par les jonctions adhérentes endothéliales dont la V(ascular)E(ndothelial)-cadhérine est la protéine clé, est perturbé. La phospho- VE- cadhérine est une caractéristique des cellules endothéliales activées in vitro. Notre laboratoire a montré l'existence d'une forme phosphorylée de VE-cadhérine in vivo au cours de l'angiogenèse physiologique. Des tyrosines importantes ont été identifiées: la tyrosine 685, qui est la cible directe de la tyrosine kinase Src en réponse au VEGF ainsi que les tyrosines 658 et 731. De plus, la VE-cadhérine peut être sensible à la protéolyse. Dans ce travail, la phosphorylation de la VE-cadhérine a été étudiée dans un contexte pathologique d'inflammation et de cancer à l'aide de deux modèles murins de tumeurs hépatiques ou cérébrales. J'ai démontré l'existence in vivo d'une forme phosphorylée de VE-cadhérine sur le site Y658. L'analyse d'une tyrosine kinase particulière, Syk, par si RNA ainsi que par des expériences de phosphorylation in vitro suggèrent fortement l'implicatio de SYK dans cette phosphorylation. En parallèle, dans le cadre d'une étude sur plusieurs pathologies, nous avons mis en évidence la présence d'une forme circulante de VE-cadhérine. La VE-cadhérine, tant par sa phosphorylation que par sa présence dans les fluides biologiques, pourrait être une signature de l'endothélium activé (phosphorylation) et/ou agressé (protéolyse).Vascular endothelial (VE) cadherin, a specific adhesive protein located at sites of endothelial intercellular contact, is required for junction integrity, vascular morphogenesis, and angiogenesis. We recently demonstrated that VE-cadherin was tyrosine phosphorylated in vivo in angiogenic conditions and not in quiescent endothelium. Tyrosine 685 is the only target for Src kinase in the VEGF pathway. Thus, phospho-VE-cadherin is characteristic for activated endothelium. The present study was designed to examine whether VE-cadherin was phosphorylated in tumoral angiogenesis in vivo, using two models of murine tumors: hepatocellular carcinoma model of mice with previous described hyperangiogenesis and glioblastoma model of rat brain with increased vascul~ permeability. 1 found the same tyrosine phosphorylation ofVE-cadherin in both models oftumors and the site identified was Y658. To further investigate the mechanism of VE-cadherin phosphorylation, we used cultured cells stimulated with TNF because of the described role of Y658 in vascular permeability and extravasation ofleukocytes and the related presence of inflammation in both models. 1 found that VE-cadherin is phosphorylated on Y658 with TNF and the kinase responsible for this phosphorylation was SYK (SiRNA of Syk, mutagenesis ofVE-cadherin Y658 cytoplamsic domain). Because VE-cadherin is susceptible for extra-cellular domain proteolysis in response to TNF, we studied in parallel the presence in cancer and inflammatory pathologies patients sera the presence of circulating VE-cadherin. VE-cadherin could be a feature of activated endothelium both by phosphorylation and proteol~sis.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSudocFranceF

VE-cadherin, a potential marker for endothelial cell activation during hereditary angioedema attacks

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Label-free diagnostic technique to differentiate cancer cells from healthy cells

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