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By catalysing reversible phosphorylation of their substrates, protein kinases play central role in regulating a multitude of cellular processes, including division, proliferation, apoptosis, and differentiation as well as in the maintenance of DNA integrity. Since deregulation of different protein kinases contribute to several human disorders, a multitude of tyrosine kinase inhibitors (TKIs) inhibiting various kinases have been developed and some of them are currently approved for different indications, and many more are under development. Dasatinib (Sprycel®), an orally available short-acting dual ABL/SRC tyrosine kinase inhibitor (TKI), is an effective treatment for Philadelphia-positive chronic myelogenous leukemia (CML) and for all phases of Philadelphia-positive CML with resistance or intolerance to prior therapy, including imatinib. However, dasatinib treatment is associated with the development of pulmonary arterial hypertension (PAH; 0.45%) and pleural effusion (15-35%). These serious pulmonary adverse events represent a serious public health problem.Therefore, my PhD project is seeking to identify the underlying molecular mechanisms responsible for these pulmonary adverse events induced by dasatinib. My work has followed three different strategic axes seeking to: 1) Determine whether dasatinib alters endothelial integrity, resulting in increased pulmonary vascular endothelial permeability and pleural effusion; 2) Study the mechanisms involved in the long-term development of dasatinib-induced PAH; 3) Precise the role of c-Abl protein kinase inhibition in pulmonary endothelial cell DNA integrity.First, our data indicate that dasatinib can lead to pulmonary endothelial dysfunction and thus affect vascular integrity. Interestingly, we demonstrated that this increased endothelial permeability is a reactive oxygen species (ROS)-dependent mechanism in vitro and in vivo. Second, we also found that high doses of dasatinib induce pulmonary endothelial cell apoptosis by increasing mitochondrial oxidative stress and cause endothelial cell apoptosis. Consistent with these observations, we found that pretreatment of rats with dasatinib leads pulmonary endothelial dysfunction and confers increased susceptibility to experimental pulmonary hypertension (PH) in contrast to rats pretreated with imatinib or vehicle. Finally, we identified c-Abl as a key protein kinase in pulmonary endothelial cells, since its inhibition by dasatinib and ponatinib leads to impaired DNA repair in human pulmonary endothelial cells.Taken together, my PhD results demonstrate the importance played by damage to the pulmonary endothelium in the onset of dasatinib-induced PAH and pleural effusion., Les protéines kinases sont importantes dans de nombreux processus biologiques comme la prolifération, la différenciation, la migration, l’apoptose cellulaire et dans le maintien de l’intégrité de l’ADN. Dans de nombreuses pathologies comme le cancer, ces kinases sont anormalement suractivées. Pour ces raisons, plusieurs inhibiteurs de tyrosine kinase (ITK) ont été développés comme le dasatinib (Sprycel®), un ITK ciblant principalement le BCR-Abl et la famille SRC, qui montre une grande efficacité contre la leucémie myéloïde chronique. Cependant, le dasatinib présente aussi d’importants effets indésirables qui se manifestent au niveau pulmonaire, comme le développement d’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) et l’apparition d’épanchements pleuraux dont l’incidence est respectivement de 0,45% et de 15-35%. Ces effets secondaires représentent donc un problème majeur de santé publique. Les mécanismes impliqués dans ces effets indésirables ne sont pas connus.Mon projet de thèse entre donc dans l’étude des mécanismes par lesquels le dasatinib peut induire ces effets indésirables. Dans ce contexte, nous avons testé l’hypothèse que l’utilisation du dasatinib est associée à l’inhibition inappropriée d’une ou de plusieurs kinases qui jouent un rôle central dans l’intégrité de l’endothélium pulmonaire.Mon travail s’est articulé autour de trois grands axes : (1) Le premier axe a visé à déterminer le rôle des atteintes de la perméabilité endothéliale par le dasatinib dans l’apparition d’épanchement pleural ; (2) Le deuxième axe a consisté à étudier les mécanismes impliqués dans l’HTAP induite par le dasatinib ; (3) Le troisième axe a permis d’identifier le rôle de l’inhibition de la protéine kinase c-Abl dans l’intégrité de la cellule endothéliale pulmonaire.L’ensemble de nos données montre que le dasatinib altère, à forte dose, les fonctions des cellules endothéliales pulmonaires et ainsi fragilise l’intégrité vasculaire. Tout d’abord, nous avons en effet pu mettre en évidence qu’un traitement quotidien à fortes doses de dasatinib chez le rat augmente la perméabilité endothéliale et conduit à l’apparition d’épanchements pleuraux. De manière intéressante, nous avons pu démontrer que cette augmentation de perméabilité endothéliale est liée à une génération de dérivés oxygénés capable de redistribuer les protéines de jonctions intercellulaires. Deuxièmement, nous avons pu mettre en évidence que le dasatinib, à forte dose, induit une apoptose des cellules endothéliales (CE) pulmonaires, un phénomène lié en partie à la génération d’un stress oxydant d’origine mitochondriale. De plus, nous avons noté que des prétraitements de rats avec du dasatinib conféraient une prédisposition à l’hypertension pulmonaire expérimentale par la mise en place d’une dysfonction endothéliale. Ces dernières observations n’ont pas été retrouvées avec d’autres ITK proches du dasatinib comme l’imatinib. Enfin, nous avons pu identifier que c-Abl est une protéine kinase clef de l’intégrité de la cellule endothéliale pulmonaire. En effet, son inhibition par certain ITK conduit à un défaut de réparation des cassures ADN et ainsi à une altération de certaines fonctions des cellules endothéliales.En conclusion, les effets indésirables pulmonaires associés au dasatinib semblent directement liés à une perte de l’homéostasie de l’endothélium pulmonaire par des mécanismes faisant appel à la génération de stress oxydatif mitochondrial, à l’induction d’apoptose et à la perte de perméabilité vasculaire.

By catalysing reversible phosphorylation of their substrates, protein kinases play central role in regulating a multitude of cellular processes, including division, proliferation, apoptosis, and differentiation as well as in the maintenance of DNA integrity. Since deregulation of different protein kinases contribute to several human disorders, a multitude of tyrosine kinase inhibitors (TKIs) inhibiting various kinases have been developed and some of them are currently approved for different indications, and many more are under development. Dasatinib (Sprycel®), an orally available short-acting dual ABL/SRC tyrosine kinase inhibitor (TKI), is an effective treatment for Philadelphia-positive chronic myelogenous leukemia (CML) and for all phases of Philadelphia-positive CML with resistance or intolerance to prior therapy, including imatinib. However, dasatinib treatment is associated with the development of pulmonary arterial hypertension (PAH; 0.45%) and pleural effusion (15-35%). These serious pulmonary adverse events represent a serious public health problem.Therefore, my PhD project is seeking to identify the underlying molecular mechanisms responsible for these pulmonary adverse events induced by dasatinib. My work has followed three different strategic axes seeking to: 1) Determine whether dasatinib alters endothelial integrity, resulting in increased pulmonary vascular endothelial permeability and pleural effusion; 2) Study the mechanisms involved in the long-term development of dasatinib-induced PAH; 3) Precise the role of c-Abl protein kinase inhibition in pulmonary endothelial cell DNA integrity.First, our data indicate that dasatinib can lead to pulmonary endothelial dysfunction and thus affect vascular integrity. Interestingly, we demonstrated that this increased endothelial permeability is a reactive oxygen species (ROS)-dependent mechanism in vitro and in vivo. Second, we also found that high doses of dasatinib induce pulmonary endothelial cell apoptosis by increasing mitochondrial oxidative stress and cause endothelial cell apoptosis. Consistent with these observations, we found that pretreatment of rats with dasatinib leads pulmonary endothelial dysfunction and confers increased susceptibility to experimental pulmonary hypertension (PH) in contrast to rats pretreated with imatinib or vehicle. Finally, we identified c-Abl as a key protein kinase in pulmonary endothelial cells, since its inhibition by dasatinib and ponatinib leads to impaired DNA repair in human pulmonary endothelial cells.Taken together, my PhD results demonstrate the importance played by damage to the pulmonary endothelium in the onset of dasatinib-induced PAH and pleural effusion., Les protéines kinases sont importantes dans de nombreux processus biologiques comme la prolifération, la différenciation, la migration, l’apoptose cellulaire et dans le maintien de l’intégrité de l’ADN. Dans de nombreuses pathologies comme le cancer, ces kinases sont anormalement suractivées. Pour ces raisons, plusieurs inhibiteurs de tyrosine kinase (ITK) ont été développés comme le dasatinib (Sprycel®), un ITK ciblant principalement le BCR-Abl et la famille SRC, qui montre une grande efficacité contre la leucémie myéloïde chronique. Cependant, le dasatinib présente aussi d’importants effets indésirables qui se manifestent au niveau pulmonaire, comme le développement d’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) et l’apparition d’épanchements pleuraux dont l’incidence est respectivement de 0,45% et de 15-35%. Ces effets secondaires représentent donc un problème majeur de santé publique. Les mécanismes impliqués dans ces effets indésirables ne sont pas connus.Mon projet de thèse entre donc dans l’étude des mécanismes par lesquels le dasatinib peut induire ces effets indésirables. Dans ce contexte, nous avons testé l’hypothèse que l’utilisation du dasatinib est associée à l’inhibition inappropriée d’une ou de plusieurs kinases qui jouent un rôle central dans l’intégrité de l’endothélium pulmonaire.Mon travail s’est articulé autour de trois grands axes : (1) Le premier axe a visé à déterminer le rôle des atteintes de la perméabilité endothéliale par le dasatinib dans l’apparition d’épanchement pleural ; (2) Le deuxième axe a consisté à étudier les mécanismes impliqués dans l’HTAP induite par le dasatinib ; (3) Le troisième axe a permis d’identifier le rôle de l’inhibition de la protéine kinase c-Abl dans l’intégrité de la cellule endothéliale pulmonaire.L’ensemble de nos données montre que le dasatinib altère, à forte dose, les fonctions des cellules endothéliales pulmonaires et ainsi fragilise l’intégrité vasculaire. Tout d’abord, nous avons en effet pu mettre en évidence qu’un traitement quotidien à fortes doses de dasatinib chez le rat augmente la perméabilité endothéliale et conduit à l’apparition d’épanchements pleuraux. De manière intéressante, nous avons pu démontrer que cette augmentation de perméabilité endothéliale est liée à une génération de dérivés oxygénés capable de redistribuer les protéines de jonctions intercellulaires. Deuxièmement, nous avons pu mettre en évidence que le dasatinib, à forte dose, induit une apoptose des cellules endothéliales (CE) pulmonaires, un phénomène lié en partie à la génération d’un stress oxydant d’origine mitochondriale. De plus, nous avons noté que des prétraitements de rats avec du dasatinib conféraient une prédisposition à l’hypertension pulmonaire expérimentale par la mise en place d’une dysfonction endothéliale. Ces dernières observations n’ont pas été retrouvées avec d’autres ITK proches du dasatinib comme l’imatinib. Enfin, nous avons pu identifier que c-Abl est une protéine kinase clef de l’intégrité de la cellule endothéliale pulmonaire. En effet, son inhibition par certain ITK conduit à un défaut de réparation des cassures ADN et ainsi à une altération de certaines fonctions des cellules endothéliales.En conclusion, les effets indésirables pulmonaires associés au dasatinib semblent directement liés à une perte de l’homéostasie de l’endothélium pulmonaire par des mécanismes faisant appel à la génération de stress oxydatif mitochondrial, à l’induction d’apoptose et à la perte de perméabilité vasculaire.

The age-dependency of opioid analgesia and tolerance has been noticed in both clinical observation and laboratory studies. Evidence shows that many molecular and cellular events that play essential roles in opioid analgesia and tolerance are actually age-dependent. For example, the expression and functions of endogenous opioid peptides, multiple types of opioid receptors, G protein subunits that couple to opioid receptors, and regulators of G protein signaling (RGS proteins) change with development and age. Other signaling systems that are critical to opioid tolerance development, such as N-methyl-D-aspartic acid (NMDA) receptors, also undergo age-related changes. It is plausible that the age-dependent expression and functions of molecules within and related to the opioid signaling pathways, as well as age-dependent cellular activity such as agonist-induced opioid receptor internalization and desensitization, eventually lead to significant age-dependent changes in opioid analgesia and tolerance development.

Background and purpose: Mutations in the low-density lipoprotein receptor (LDLR) gene cause familial hypercholesterolaemia in humans and deletion of the LDLR induces lesion development in mice fed a high-fat diet. LDLR expression is predominantly regulated by sterol regulatory element-binding protein 2 (SREBP2). Fenofibrate, a peroxisome proliferator-activated receptor α (PPARα) ligand, belongs to a drug class used to treat dyslipidaemic patients. We have investigated the effects of fenofibrate on hepatic LDLR expression. Experimental approach: The effects of fenofibrate on hepatic LDLR expression (mRNA and protein) and function were evaluated by both in vitro (with AML12 cells) and in vivo experiments in mice. Key results: Fenofibrate increased LDLR expression and LDL binding in a mouse hepatoma cell line, AML12 cells. Fenofibrate restored sterol-inhibited hepatocyte LDLR expression. Mechanistic studies demonstrated that induction of LDLR expression by fenofibrate was dependent on PPARα and sterol regulatory elements (SRE). Specifically, fenofibrate induced LDLR expression by increasing maturation of SREBP2 and phosphorylation of protein kinase B (Akt) but had no effect on SREBP cleavage-activating protein. In vivo, a high-fat diet suppressed LDLR expression in mouse liver while elevating total and LDL cholesterol levels in plasma. However, fenofibrate restored LDLR expression inhibited by high-fat diets in the liver and reduced LDL cholesterol levels in plasma. Conclusions and implications: Our data suggest that fenofibrate increased hepatic LDLR expression in mice by a mechanism involving Akt phosphorylation and LDLR gene transcription mediated by SREBP2.

Background and purpose: A prostamide analogue, bimatoprost, has been shown to be effective in reducing intraocular pressure, but its precise mechanism of action remains unclear. Hence, to elucidate the molecular mechanisms of this effect of bimatoprost, we focused on pharmacologically characterizing prostaglandin FP receptor (FP) and FP receptor variant (altFP) complexes. Experimental approach: FP receptor mRNA variants were identified by reverse transcription-polymerase chain reaction. The FP-altFP4 heterodimers were established in HEK293/EBNA cells co-expressing FP and altFP4 receptor variants. A fluorometric imaging plate reader was used to study Ca2+ mobilization. Upregulation of cysteine-rich angiogenic protein 61 (Cyr61) mRNA was measured by Northern blot analysis, and phosphorylation of myosin light chain (MLC) by western analysis. Key results: Six splicing variants of FP receptor mRNA were identified in human ocular tissues. Immunoprecipitation confirmed that the FP receptor is dimerized with altFP4 receptors in HEK293/EBNA cells co-expressing FP and altFP4 receptors. In the studies of the kinetic profile for Ca2+ mobilization, prostaglandin F2α (PGF2α) elicited a rapid increase in intracellular Ca2+ followed by a steady state phase. In contrast, bimatoprost elicited an immediate increase in intracellular Ca2+ followed by a second phase. The prostamide antagonist, AGN211335, selectively and dose-dependently inhibited the bimatoprost-initiated second phase of Ca2+ mobilization, Cyr61 mRNA upregulation and MLC phosphorylation, but did not block the action of PGF2α. Conclusion and implications: Bimatoprost lacks effects on the FP receptor but may interact with the FP-altFP receptor heterodimer to induce alterations in second messenger signalling. Hence, FP-altFP complexes may represent the underlying basis of bimatoprost pharmacology.

Background and purpose: Genistein aglycone positively affects bone loss in postmenopausal women, but bone quality data are still lacking. To clarify this, we investigated the effects of genistein compared with alendronate, raloxifene and oestradiol in an animal model of established osteoporosis. Experimental approach: Six months after ovariectomy, 96 ovariectomized (OVX) rats were divided into 8 equal groups, randomized to treatments (genistein aglycone (1 and 10 mg kg−1 s.c.); alendronate (0.003 and 0.03 mg kg−1 s.c.); raloxifene hydrochloride (0.05 and 0.5 mg kg−1 s.c.); 17-α-ethinyl oestradiol (0.003 and 0.03 mg kg−1 s.c.)) for 12 weeks. Untreated OVX (n=12) and sham OVX (n=12) were used as controls. At the beginning and end of treatment, bone mineral density (BMD) and bone mineral content (BMC) were assessed. At the end of the experiment, calcium, phosphorus, bone-alkaline phosphatase (b-ALP), collagen C-telopeptide (CTX), osteoprotegerin (OPG) and soluble receptor activator of nuclear factor-κB ligand (sRANKL) were assayed. Femurs were removed and tested for breaking strength and histology. Key results: Genistein (10 mg kg−1) showed a greater increase in both BMD (P