Etude des voies de signalisation impliquées dans les effets anti-apoptotique et prolifératif de l'hormone de croissance

par Sébastien Jeay

Thèse de doctorat en Biochimie et biologie moléculaire, endocrinologie et interaction cellulaires

Sous la direction de Marie-Catherine Postel-Vinay.

Soutenue en 2000

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté de médecine (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne) (autre partenaire) .

Le président du jury était Pierre Galanaud.

Le jury était composé de Pierre Galanaud, Yves Le Bouc, Fabrice Gouilleux, Paul Kelly.

Les rapporteurs étaient Yves Le Bouc, Fabrice Gouilleux.

mots clés

• NF-KB, PI 3-kinase
• Système immunitaire
• Somatropine
• Cellules -- Prolifération
• Apoptose
• Protéines et peptides de signalisation intracellulaire
• Cellules souches hématopoïétiques

Résumé

De nombreuses observations ont suggéré un rôle de l'hormone de croissance (GH) dans les fonctions immunitaires en participant à la prolifération des cellules hématopoïétiques. L'étude du cycle cellulaire par cytométrie de flux nous a permis de mettre en évidence les effets anti-apoptotiques et prolifératifs de la GH dans les cellules pro-B Ba/F3 exprimant le récepteur de la GH (GHR). Un mode d'action de type autocrine/paracrine est suggéré par la démonstration que les cellules Ba/F3 expriment de la GH endogène et que l'utilisation d'antagonistes de la GH induit la mort des cellules Ba/F3 exprimant le GHR. L'étude de l'expression des molécules de la famille Bcl-2 par western blot, et de l'activation du facteur de transcription NF-KB par gel shift montre que l'effet anti-apoptotique de la GH est relayé par la voie NF-KB/Bcl-2 dans les cellules Ba/F3. L'addition de GH exogène induit la prolifération des cellules Ba / F3 exprimant le GHR. L'utilisation d'inhibiteurs et de dominants négatifs, combinée avec l'analyse du cycle cellulaire par cytométrie de flux indique qu'une autre voie de signalisation est requise pour l'effet prolifératif de la GH : la voie PI 3-kinase/c-Myc. Les voies de signalisation impliquées dans les effets de la GH sur le cycle cellulaire et l'apoptose sont donc distinctes, même si des liens peuvent exister entre elles. Enfin, l'utilisation d'un anticorps neutralisant, dirigé contre l'IGF-1, nous a permis de suggérer que les effets de la GH, observés dans les cellules Ba/F3, sont directs, et non relayé par une production locale d'IGF-1. De plus, nous montrons que, contrairement à la GH, l'IGF-1 active la voie PI 3-kinase/ AKT et non la voie NF-KB pour protéger les cellules Ba/F3 de l'apoptose. Nos résultats montrent que les signaux anti-apoptotiques et prolifératifs de la GH sont directs et transmis par deux voies de signalisation différentes. Notre étude apporte des conclusions importantes quant au mode d'action éventuel que pourrait avoir la GH sur les cellules lymphocytaires in vivo.

Titre traduit

Study of signaling pathways involved in the anti-apoptotic and proliferative effects of growth hormone

Résumé

Several observations have suggested a role for growth hormone (GH) in the regulation of immune functions, participating in the proliferation of hematopoietic cells. Cell cycle analyses by flow cytometry revealed that GH exerts anti-apoptotic and proliferative effects in pro-B Ba/F3 cells expressing GH receptors (GHR). An autocrine/paracrine mode of GH action is suggested by the demonstration that Ba/F3 cells produce GH, and that addition of GH antagonists promotes apoptosis of Ba/F3 GHR cells. The study of the expression levels of members of Bcl-2 protein family by western blot, and also of the activation of the transcription factor NF-KB by gel shift, suggest that anti-apoptotic effect of GH is dependent upon NF-KB/Bcl-2 signaling pathway. Addition of exogenous GH promotes proliferation of Ba/F3 cells expressing GHRs. The use of inhibitors and dominant negatives, and cell cycle analyses, show that another signaling pathway is responsible for the proliferative effect of GH: the PI 3-kinase/c­ Myc pathway. Thus, signaling pathways involved in GH effects on cell cycle and apoptosis are distinct, even if links could exist between them. Using a blocking antibody against IGF-1, we suggest that GH effects are directs in Ba/F3 cells. Moreover, we show that IGF-1 activates PI 3-kinase/ AKT pathway but not NF-KB pathway to protect Ba/F3 cells from apoptosis. Our results show that GH is able to exert direct anti-apoptotic and proliferative effects through two different signaling pathways, and present important evidence to propose an eventual mechanism of action of GH on hematopoietic cells in vivo.