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L’EFFET DE LA PROSTAGLANDINE J2 (15d-PGJ2) SUR
L’EXPRESSION ET LA PRODUCTION DE L ’INTERLEUKINE-13
DANS LES CELLULES T
Par
Marie-Christine Doyle
Memoire presente au Departement de biologie en vue de
l ’obtention du grade de Maitre es Sciences (M. Sc.)
FACULTE DES SCIENCES
UNIVERSITE DE SHERBROOKE
Sherbrooke, Quebec, Canada
Avril 2013
1+1
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Canada
Le 3 avril 2013
le jury a accepte le memoire de Madame Marie-Christine Doyle
dans sa version finale.
Membres du jury
Professeure Nancy Dumais
Directrice de recherche
Departement de biologie
Professeur Jana Stankova
Membre
Faculte de medecine et des sciences de la sante
Professeur Brian Geoffrey Talbot
President rapporteur
Departement de biologie
SOMMAIRE
Les
prostaglandines
sont
de
petites
molecules
qui jouent d ’importants
roles
immunomodulateurs au niveau du systeme immunitaire. Elies contribuent notamment a
l’etablissement de l’inflammation et a la resolution de celle-ci. La prostaglandine h (15dPGJ 2 ) est d’ailleurs l’une des prostaglandines les plus etudiees en vertu de ses activites
anti-inflammatoires. En effet, il a ete demontre que celle-ci peut inhiber plusieurs
molecules dont plusieurs cytokines et le facteur de transcription NF-kB. D’un autre cote,
l’effet de la 15d-PGJ2 sur l’interleukine-13 (1L-13) est encore inconnu a ce jour. L’1L-13
est une cytokine produite principalement par les cellules T et qui module plusieurs types
de cellules immunitaires, tant au niveau de leur differentiation que de leur activation. De
plus, cette cytokine contribue a Petablissement de certaines pathologies telles que
l’asthme et la colite ulcereuse lorsqu’elle est surexprimee. L’objectif principal de ce
memoire est de verifier l’effet de la 15d-PGJ2 sur l’expression et la production de l’lL-13
par les cellules T.
Les resultats obtenus dans ce projet demontrent que la 15d-PGJ2 inhibe la production de
l’IL-13 par les cellules T. En effet, autant la lignee cellulaire de lymphocytes T CD4+
Jurkat E6.1 que les cellules mononucleaires circulant dans le sang (de l’anglais PBMCs)
stimules par des agents mimant l’activation des cellules T tels que le PMA et la
ionomycine, puis traites a la 15d-PGJ2 ont montre une inhibition dans l’expression et la
production de l’IL-13. Les resultats ont egalement revele un effet similaire lorsque les
cellules etaient pre-traitees a 15d-PGJ2, puis stimulees avec PMA/ionomycine.
Par ailleurs, plusieurs elements sont essentiels pour activer la transcription de l’IL-13,
dont le facteur de transcription NF- kB. D’un autre cote, il est connu que la 15d-PGJ2
inhibe la cascade de signalisation de NF- kB. Ainsi, nous avons voulu verifier si NF- kB
etait implique dans le mecanisme d’inhibition de l’IL-13 par la 15d-PGJ2- Pour ce faire,
des extraits nucleaires ont ete realises avec les Jurkat E6.1 et les PBMCs traitees a la 15dPGJi puis un essai de retard sur gel (de I’anglais EMSA, Electromobility shift assay) a ete
fait avec une sonde NF-kB consensus ou une sonde d’un site de liaison putatif de NF-kB
dans le promoteur 1L-13. Les resultats ont revele que le facteur de transcription NF-kB
etait effectivement active lors de la transcription de l’lL-13 et inhibe lors d’un traitement
a la 15d-PGJ2- Par la suite, puisqu’il a deja ete demontre que la 15d-PGJ2 active le
recepteur nucleaire PPAR-y, nous avons voulu verifier si le mecanisme d’inhibition de
1’1L-13 dependait ou non de ce demier. Un antagoniste irreversible de PPAR-y a done ete
utilise dans les experiences, et l’essai a permis d’etablir que le mecanisme d’inhibition de
1’lL-l 3 par la 15d-PGJ2 etait independant de PPAR-y.
Finalement, ces resultats devoilent que la 15d-PGJ2 inhibe l’expression et la production
de 1’1L-13, que cet effet serait independant de PPAR-y, et qu’il impliquerait
probablement une inhibition du facteur de transcription NF-kB. Ces resultats pourraient
avoir des implications cliniques ou 1’1L-13 joue un role d’importance, tels que l’asthme et
la colite ulcereuse. L’utilisation de cette prostaglandine en combinaison avec les
traitements habituels, par exemple les corticosteroi'des, pourrait etre envisagee.
Mot-cles : 15d-PGJ2, prostaglandine, IL-13, cellule T, NF- kB, PPAR-y
REMERCIEMENTS
Mes sinceres remerciements a ma directrice de recherche, Mme Nancy Dumais, pour
avoir cru en moi avant meme le debut du projet et pour m’avoir donne la chance de
travailler a ses cotes. Je tiens a lui signifier ma reconnaissance pour le savoir scientifique
qu’elle m’a transmis, les conseils judicieux et les encouragements donnes aux moments
opportuns. Faire partie de son equipe de recherche a ete pour moi un plaisir. Je remercie
egalement mes conseillers, Mme Jana Stankova et M. Brian Talbot, pour I’aide apportee
tout au long de ce projet de recherche. Leur experience et leurs questions pertinentes ont
su me guider vers le meilleur cheminement possible.
Je tiens a remercier mes collegues de laboratoire pour leur aide et leur appui, autant
scientifique qu’amical. Un sincere merci a ma famille et a mon amoureux pour leur
soutien inconditionnel et leurs encouragements qui m ’auront permis d’avancer toujours
plus dans mes etudes de maitrise.
Finalement, je remercie le Conseil de Recherches en Sciences Naturelles et en Genie du
Canada (CRSNG) et le Fonds de Recherche en Sante du Quebec (FRSQ) pour leur appui
financier dans ces travaux de recherche.
TABLE DES MATIERES
SOMMAIRE................................................................................................................................... i
REMERCIEMENTS..................................................................................................................... iii
TABLE DES MATIERES............................................................................................................. iv
LISTE DES ABREVIATIONS..................................................................................................... vi
LISTE DES FIGURES.................................................................................................................. ix
CHAPITRE 1 : INTRODUCTION.................................................................................................1
1.1
La prostaglandine J2 (15d-PGJ2)......................................................................................1
1.1.1. Decouverte des prostaglandines et roles........................................................................1
1.1.2. Synthese des prostaglandines et de la 15d-PGJ2............................................................2
Figure 1 : Synthese des prostaglandines................................................................................. 4
1.1.3. Roles et modes d’action de la 15d-PGJ2....................................................................... 4
1.1.3.1 PPAR-y....................................................................................................................... 6
Figure 2 : Modes d’action de la 15d-PGJ2.............................................................................. 8
1.1.3.2 Cascade de signalisation de NF-kB............................................................................ 8
1.1.3.3 Cascade de signalisation des MAPK.......................................................................... 9
1.2
L’interleukine-13...........................................................................................................10
1.2.1. Decouverte, expression et recepteurs de 1’lL-l3 .........................................................10
Figure 3 : Representation schematique du gene humain de 1TL-13...................................... 11
Figure 4 : Les recepteurs de l’IL-13......................................................................................13
1.2.2. Roles............................................................................................................................13
Figure 5 : Roles de PIL-13....................................................................................................15
1.2.3. Regulation de la production de l’IL-13.......................................................................16
Figure 6 : Cascades de signalisation engendrees par l’activation du TCR............................ 17
Figure 7 : Cascades de signalisation des MAPK suite a 1’activationdu TCR.......................19
1.3. Hypothese de recherche..................................................................................................... 21
1.4. Objectifs de recherche....................................................................................................... 21
CHAPITRE 2 : L’effet de la 15d-PGJ2 sur 1’expression et la production de l’interleukine-13 dans
les cellules T .................................................................................................................................23
2.1. Avant-propos.................................................................................................................. 23
2.2. Manuscrit de Particle.......................................................................................................23
ABSTRACT......................................................................................................................... 25
1. INTRODUCTION............................................................................................................ 26
2. MATERIALS AND METHODS..................................................................................... 27
3. RESULTS......................................................................................................................... 30
4. DISCUSSION................................................................................................................... 33
REFERENCES..................................................................................................................... 35
FIGURE LEGENDS.............................................................................................................40
CHAPITRE 3 : Discussion........................................................................................................... 46
CHAPITRE 4 : Conclusion.......................................................................................................... 51
Figure 8 : Effet de la 15d-PGJ2 sur la production d’IL-13 dans les cellules T ...................... 52
BIBLIOGRAPHIE....................................................................................................................... 53
LISTE DES ABRE VI AT ION S
15d-PGJ2: 15-deoxy-AI2,14 -prostaglandine J 2
AA : Acide arachidonique
ADN : Acide desoxyribonucleique
AP-1 : De Fanglais Activator Protein I
ARN : Acide ribonucleique
ARNm : Acide ribonucleique messager
A T P : Adenosine triphosphate
Ca2+: Ion calcium
CD : De 1’anglais Cluster Differentiation
CMH : Complexe majeur d’histocompatibilite
CPA : Cellule presentatrice d’antigene
COX : Cyclooxygenase
dNTP : Desoxyribonucleotides triphosphate
DAG : Diacylglycerol
DPi, DP 2 : De 1’anglais PGD 2 Prostanoid Receptor
ELISA : De 1’anglais Enzyme-linked Immunosorbent Assay
ERK: De 1’anglais Extracellular Signal-Regulated Kinase
GM-CSF : De l’anglais Growth Macrophage Colony Stimulating Factor
HTLV-1 : Virus humain T-lymphotropique de type 1 (de l’anglais Human TLymphotropic Virus type 1)
IFN: Interferon
IkB: De l’anglais Inhibitor o f NF- kB
IKK : IkB kinase
I L : Interleukine
iNOS: Oxyde nitrique synthase (de l’anglais Inductible Nitric Oxide Synthase)
IP3 : Inositol triphosphate
JNK : De l’anglais c-Jun N-terminal kinases
kDa: Kilodalton
LPS : Lipopolysaccharide
MCP-1 : De 1’anglais Monocyte Chemoattractant Protein 1
mL : Millilitre
MMP: Metalloproteinase de la matrice
MAPK : De Fanglais Mitogen-Activated Protein Kinase
p g : Microgramme
pM : Micromolaire
NFAT : De l’anglais Nuclear Factor o f Activated T Cells
NF-kB : De Fanglais Nuclear Factor Kappa B
nM : Nanomolaire
NO : Oxyde nitrique
PBMC : Cellules mononucleaires circulant dans le sang (traduit de Fanglais Peripheral
Blood Mononuclear Cells)
p g : Picogramme
PGA 2 : Prostaglandine A 2
PGE 2 : Prostaglandine E 2
PGJ 2 : Prostaglandine J 2
PHA: Phytohemagglutinine
PIP2 : Phosphatidylinositol 4,5-bisphosphate
PKC : Proteine kinase C
PLA 2 : Phospholipase A 2
PLC : Phospholipase C
PM A: Phorbol 12-myri state 13-acetate
PPAR : De Fanglais Peroxisome Proliferator-Activated Receptor
RE : Reticulum endoplasmique
Ras : De Fanglais Rat Sarcoma
ROS: Derives reactifs d’oxygene (traduit de Fanglais Reactive oxygen species)
RXR : Recepteur du retinoi'de X (traduit de Fanglais Retinoic XReceptor)
TCR: De Panglais T-cell receptor
TNF : De l’anglais Tumor Necrosis Factor
VC AM : De l’anglais Vascular Cell Adhesion Molecule
VIH-1 : Virus de l’immunodeficience humaine de type 1
LISTE DES FIGURES
Figure 1 : Synthese des prostaglandines................................................................................... 4
Figure 2 : Modes d’action de la 15d-PGJ2................................................................................ 8
Figure 3 : Representation schematique du gene humain de l’lL -13 .................................... 11
Figure 4 : Les recepteurs de l’IL -13........................................................................................ 13
Figure 5 : Roles de 1TL-13........................................................................................................ 15
Figure 6 : Cascades de signalisation engendrees par 1’activation du T C R ..........................17
Figure 7 : Cascades de signalisation des MAPK suite a 1’activation du TC R .................... 19
Figure
8
: Effet de la 15d-PGJ2 sur la production d’IL-13 dans les cellules T ...................52
CHAPITRE 1 : INTRODUCTION
1.1 La prostaglandine J2 (15d-PGJ2)
1.1.1. Decouverte des prostaglandines et roles
Les prostaglandines sont de petites molecules lipidiques a 20 atomes de carbone qui ont
d ’abord ete decouvertes dans le liquide seminal en 1935 par le suedois Ulf von Euler et
egalement par le britannique Goldblatt la meme annee. Ce dernier avait etudie les
caracteristiques d’un extrait de liquide seminal et observe que celui-ci avait des proprietes
inflammatoires semblables a celles de l’histamine. Les prostaglandines sont retrouvees
dans la plupart des tissus et elles sont impliquees dans une panoplie de processus et
regulent notamment Finflammation, la migration cellulaire, la vasoconstriction et la
vasodilatation, la croissance cellulaire, la differentiation, 1’aggregation plaquettaire, la
temperature corporelle, le cycle circadien, ainsi que les mecanismes de reproduction
(Hardy et al., 1984; Smith et al., 1989; Smith, 1989; Smith, 1992b; Ueno et al., 1992;
Urade et Hayaishi, 1999).
Les prostaglandines peuvent effectivement etre stockees dans le liquide seminal, tel que
decouvert originalement, mais la plupart du temps, les prostaglandines sont plutot
produites spontanement suite a un stimulus inflammatoire (Smith, 1989). La demi-vie des
prostaglandines n’etant que de quelques secondes a quelques minutes, elles agissent pres
du site ou elles sont synthetisees et leur action est de nature autocrine et paracrine
(Fitzpatrick and Wynalda, 1983; Raz,
1972). In vivo, les prostaglandines sont
normalement presentes a des concentrations variant de picomolaire a nanomolaire
1
(Fukushima, 1990), tandis que lors de conditions particulieres telles que l’inflammation,
l’infection et la reponse allergique, elles peuvent atteindre des concentrations de I’ordre
de micromolaire localement (Offenbacher et al., 1986).
1.1.2. Synthese des prostaglandines et de la 15d-PGJ2
Les prostaglandines sont principalement synthetisees de novo a partir de 1’acide
arachidonique par la voie des cyclooxygenases. L’acide arachidonique est tout d ’abord
hydrolyse a partir des phospholipides membranaires par la phospholipase A2 (PLA 2 ) (fig.
1). Celui-ci sera par la suite transforme subsequemment en PGG 2 par l’ajout d’oxygene
moleculaire afin de former un anneau cyclopentane par Faction cyclooxygenase d’une
enzyme bifonctionnelle, la PGH synthetase (aussi appelee COX) (Herlong et Scott,
2006). La PGG 2 sera ensuite convertie en PGH 2 via Faction peroxydase de cette meme
COX. Cette enzyme existe en deux isoformes (COX-1 et COX-2) et est localisee au
noyau ainsi qu’au reticulum endoplasmique de la cellule (Spencer et al., 1998). La COX1 est produite de fa9 on constitutive dans tous les tissus tandis que la COX-2 est
inductible, par exemple par des cytokines pro-inflammatoires, et est retrouvee dans
quelques tissus, tels que le cerveau, les testicules et les poumons (Smith, 1992a; Straus et
Glass, 2001). L’expression des COX et leur activite sont done critiques pour la synthese
des prostaglandines puisque ces enzymes vont en determiner les quantites produites.
D ’ailleurs, une classe de medicaments, les anti-inflammatoires non steroi'diens (NSAID,
de Fanglais Nonsteroidal Anti-Inflammatory Drug), tels l’ibuprofen et Faspirine, ciblent
justement les COX.
La PGH 2 peut etre convertie en thromboxane (TXA2 ) ou en prostacycline (PGI2 ), qui,
avec les prostaglandines, forment la famille des prostanoides. Etant un precurseur
instable, la PGH 2 sera subsequemment convertie en toute une serie de prostaglandines
2
(PGE 2 , PGF 2 q, PGD 2 ) par les differentes prostaglandines synthetases (Herlong et Scott,
2006). Par exemple, la PGD2 est formee par l’une des PGD 2 synthetases (PGDS). II en
existe deux types : la PGDS de type hematopo'ietique (H-PGDS), retrouvee entre autres
dans les mastocytes (Kanaoka et al., 2000), ainsi que la PGDS de type lipocaline (LPGDS), retrouvee entre autres dans les tissus du cerveau et du systeme nerveux central,
dans le systeme reproducteur male et dans les tissus cardiaques (Eguchi et al., 1997;
Tokugawa et al., 1998; Urade et Hayaishi, 2000). La synthese des prostaglandines de
serie J debute par la deshydratation spontanee de la PGD 2 et formera la PGJ2 (fig. 1). En
effet, contrairement a la PGD 2 , aucune PGJ 2 synthetase n’a encore ete identifiee a ce jour.
La PGJ 2 est subsequemment convertie en A 12-PGJ 2 par une reaction dependante de
l’albumine, puis en 15-deoxy-Al2,I4-PGJ2 (15d-PGJ2) par une autre deshydratation
spontanee (Fitzpatrick et Wynalda, 1983; Shibata et al., 2002). Les prostaglandines de la
serie J 2 possedent un groupement electrophile carbonyl a,|3-insature dans leur anneau
cyclopentone qui leur confere des proprietes biologiques uniques. Ces prostaglandines
peuvent reagir de fason covalente avec des molecules nucleophiles via une addition de
Michael (Fukushima, 1992; Uchida et Shibata, 2008).
3
Acide arachidonique
Cyck»oxyg*na*« |
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OH
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Figure 1 : Synthese des prostaglandines
Adaptee de (Herlong et Scott, 2006)
Suite a leur synthese, les prostaglandines sont relachees ou exportees dans le milieu
extracellulaire, et vu leur faible longevite, elles exercent leur action dans leur cellule
d ’origine ou dans le milieu environnant de celle-ci (Scher et Pillinger, 2005).
1.1.3. Roles et modes d’action de la 15d-PGJ2
Les activites de la plupart des prostaglandines, telles que la PGE 2 et la PGF2a, sont
mediees par leurs recepteurs specifiques a sept domaines transmembranaires et couples a
une proteine G, respectivement les recepteurs EP et FP dans ce cas-ci (Coleman et al.,
4
1994). La PGD2, quant a elle, active les recepteurs DP| et DP2 (de l’anglais PGD2
Prostanoid Receptor) (fig. 2). DPi est un recepteur couple a un proteine Gos/adenyiyl
cyclase et est present a la surface de cellules secretrices de mucus, telles que celles de la
muqueuse nasale et du colon, de meme que sur les lymphocytes Th 2 , les eosinophiles, les
fibroblastes et les cellules dendritiques (Herlong et Scott, 2006; Nantel et al., 2004;
Tanaka et al., 2004). L’engagement de DP) augmente la concentration intracellulaire
d’AMP cyclique (AMPc) et l’activite des proteines kinases A (PKA), ce qui en somme
conduit a un effet anti-inflammatoire (Scher et Pillinger, 2005). D’autre part, le recepteur
DP2, aussi nomme CRTH 2 (de l’anglais chemoattractant receptor-like molecule
expressed on Th2 cells), est couple a une proteine Gaj et est present a la surface des
eosinophiles, des basophiles, des lymphocytes Th 2 , mais egalement a la surface d’autres
cellules tels les osteoclastes, les cellules cardiaques et du systeme nerveux central
(Gallant et al., 2005; Nagata et Hirai, 2003; Sawyer et al., 2002). L’engagement de DP 2
(fig.
2
) induit la mobilisation du calcium intracellulaire de fason concomitante a une
diminution de 1’AMPc ce qui resulte en des effets pro-inflammatoires dans la cellule
(Nagata et Hirai, 2003). L’activation de DP 2 induit entre autres la reponse chimiotactique
dans plusieurs types de leucocytes, I’amor^age de la degranulation et la flambee
respiratoire (de fanglais respiratory burst) dans les eosinophiles (Gervais et al., 2001;
Heinemann et al., 2003; Hirai et al., 2001).
La 15d-PGJ2 peut lier faiblement les recepteurs DP dans un ratio 100 fois moins efficace
que la PGD2, et 200 a 300 fois moins efficace qu’un agoniste de DPi ou DP 2 (Straus et
Glass, 2001). II a aussi ete demontre que la 15d-PGJ2 serait un agoniste selectif du
recepteur DP2, mais de moins forte affinite que la PGD 2 elle-meme (Nagata et Hirai,
2003). D’un autre cote, dans les eosinophiles, la 15d-PGJ2 active la mobilisation du
calcium et a des effets inflammatoires a des concentrations beaucoup plus basses que
celles requises pour les effets anti-inflammatoires dans d’autres types cellulaires tels que
les macrophages. Ceci demontre que le type de reponse engendre par cette prostaglandine
5
depend grandement du type cellulaire et des concentrations en jeu (Monneret et al.,
2002 ).
Par ailleurs, le mode d’entree de la 15d-PGJ2 dans la cellule est peu connu a ce jour
puisqu’aucun recepteur specifique n’a encore ete identifie. L’equipe de Naruyima a emis
l’hypothese que la 15d-PGJ2 pourrait entrer dans la cellule via un mecanisme de transport
actif comme pour les autres prostaglandines cyclopentane, mais personne n’a encore
demontre que ce mode de transport etait utilise dans ce cas-ci (Narumiya et Fukushima,
1986; Narumiya et Fukushima, 1987). Ainsi, la 15d-PGJ2 exercerait done ses effets
principalement via des cibles intracellulaires, incluant des proteines cytoplasmiques et
nucleaires.
1.1.3.1 PPAR-y
Une des cibles intracellulaires de la 15d-PGJ2 est le recepteur PPAR-y (de Fanglais
Peroxisome Proliferator-Activated Receptor y). Les PPARs sont une famille de
recepteurs nucleaires qui
incluent trois sous-types de recepteurs: a, retrouve
principalement dans les tissus adipeux bruns; p (aussi appele 8 ), retrouve le plus souvent
dans les tissus gastro-intestinaux, cardiaques et renaux; et y, retrouve dans les tissu
adipeux, de la retine, du colon et les cellules du systeme immunitaire (Kersten et al.,
2000). La 15d-PGJ2 est le ligand naturel ayant la plus forte affinite pour le PPAR-y. Cette
prostaglandine active egalement PPAR-a et PPAR-p, mais de fa 9 on beaucoup moins
importante (Forman et al., 1996).
Le PPAR-y est maintenu dans un etat inactif au cytoplasme et lorsqu’il y a liaison d’un
ligand, il est active, change de conformation et migre au noyau (Chinetti et al., 1998). II
forme ensuite des heterodimeres avec les recepteurs du retinoide X (RXR). Puis, le
complexe ainsi forme recrute des co-activateurs ou des co-represseurs selon le ligand qui
6
a active PPAR-y a l’origine, modulant Factivite transcriptionnelle (Ricote et Glass,
2007). Le complexe va ensuite lier les elements de reponse a PPAR, nommes PPRE (de
l’anglais PPAR Responsive Element), situes dans le promoteur de ses genes cibles. Suite a
la liaison du ligand a PPAR-y, il peut egalement s’en suivre un effet de repression
d ’autres genes, aussi appelee transrepression, ce qui affectera d ’autres facteurs de
transcription tels que STAT-1, NF-kB et AP-1 (Li et al., 2000; Ricote et al., 1998). Cette
transrepression s’effectue en inhibant la capacite a lier 1’ADN du facteur de transcription
cible via une interaction de type proteine-proteine (Moraes et al., 2006). Un autre
phenomene de transrepression survient lorsqu’il y a sumoylation de PPAR-y, ce qui le
maintient aupres du co-represseur NCo-R (de Fanglais Nuclear Co-Repressor) au niveau
du promoteur de genes inflammatoires et garde ainsi le complexe en un etat reprime en
empechant la degradation de NCo-R (Pascual et al., 2005).
Le PPAR-y joue un role important dans la maturation des pre-adipocytes en cellules
graisseuses et dans le stockage de lipides dans celles-ci (Rosen et al., 1999). Par ailleurs,
le PPAR-y est la cible moleculaire des medicaments de la classe des thiazolidinediones,
telle que la rosiglitazone, utilises dans le traitement du diabete de type
2
pour leur effet
benefique sur la resistance a l’insuline (Malinowski et Bolesta, 2000). Parmi ses autres
roles, on note 1’attenuation de plusieurs pathologies telles que l’arthrite (Kawahito et al.,
2000), les maladies inflammatoires chroniques de 1’intestin (Cuzzocrea et al., 2003) et la
maladie d’Alzheimer (Combs et al., 2000). L’activation de PPAR-y mene egalement a la
suppression de molecules inflammatoires comme la synthetase inductible d’oxyde
nitrique (de l’anglais Inducible NO Synthase, iNOS) et les metalloproteinases de la
matrice (MMP) (Marx et al., 1998), ainsi que des cytokines pro-inflammatoires TNF-a,
GM-CSF, IL-la, IFN-y et 1L-16 (Jiang et al., 1998; Ricote et al., 1998; Zhang et Chawla,
2004). De plus, le PPAR-y active par la 15d-PGJ2 jouerait un role important dans le
processus de resolution de I’inflammation puisqu’il bloquerait la production de NO dans
les macrophages et qu’il declencherait egalement l’apoptose de ceux-ci (Chawla et al.,
2001; Hortelano et al., 2000). II est a noter que la 15d-PGJ2peut egalement declencher
7
l’apoptose dans les neutrophiles et les eosinophiles de fa9on independante de PPAR-y
(Ward et al., 2002).
Figure 2 : Modes d’action de la 15d-PGJ2
Tiree de Ducharme, 2010
1.1.3.2 Cascade de signalisation de NF-kB
N F - kB
(de l’anglais Nuclear Factor kappa-light-chain-enhancer of Activated B Cells)
est un dimere de proteines de la famille Rel, composee de p65, p50, p52 et c-Rel,
possedant toutes une region d’homologie Rel (RHR) dont la partie C-terminale leur
permet de s’assembler avec d’autres membres de cette famille (Jacobs et Harrison, 1998).
Normalement, NF- kB est retrouve au cytoplasme, sequestre par une proteine inhibitrice
de la famille IkB qui masque le signal de localisation nucleaire situe a l’extremite Cterminale de NF- kB , l’empechant ainsi de se rendre au noyau (Beg et al., 1992). Suite a
un stimulus tels que des cytokines, des produits d’infection bacterienne ou virale, IkB
sera phosphoryle par IkB kinase (IKK), puis ubiquitinyle. IkB sera alors degrade par le
8
proteasome, ce qui liberera le signal de localisation nucleaire de NF- kB et permettra sa
translocation au noyau (Palombella et al., 1994).
L’efFet le mieux connu de la 15d-PGJ2 est Finhibition de la cascade de signalisation de
NF-kB, ce qui se fait par 1’intermediaire de PPAR-y par exemple. En effet, la liaison de la
15d-PGJ2 a PPAR-y induit, entre autres, une augmentation de la synthese de IkB, ce qui
fait augmenter a son tour la sequestration de NF-kB au cytoplasme, et Fempeche de
transloquer au noyau (Castrillo et al., 2000). Par ailleurs, la 15d-PGJ2 a egalement des
effets inhibiteurs independants de PPAR-y (Chawla et al., 2001). En effet, cette
prostaglandine est capable de lier directement et de fa?on covalente IkB kinase (IKK),
l’inhibant et I’empechant d’activer NF-kB (Rossi et al., 2000). Dans le noyau, la 15dPGJ2 peut egalement supprimer la liaison de NF-kB a l’ADN grace a 1’alkylation d’un
residu cysteine conserve situe dans le domaine de liaison a FADN de NF-kB (Straus et
al.,
2000
).
1.1.3.3 Cascade de signalisation des MAPK
Les proteines kinases activees par les mitogenes (de l’anglais Mitogen-Activated Protein
Kinases), les MAPK, sont des kinases serine/threonine partageant des sequences
communes et des cascades de signalisation. Les MAPK comprennent trois grandes
families : p38, Erk (de Fanglais Extracellular Signal-Regulated Kinase) et JNK (de
Fanglais JU N N-terminal Kinase) (Johnson et Lapadat, 2002). La cascade de
signalisation d ’Erk depend plus particulierement de 1’activation d’une petite GTPase
nommee Ras qui promeut la croissance cellulaire.
D ’ailleurs, il a ete demontre que la 15d-PGJ2 induit la proliferation cellulaire via
Factivation de Ras (Oliva et al., 2003). En effet, cette prostaglandine modifie
9
specifiquement H-Ras au niveau d’un residu cysteine dans la partie C-terminale de cette
proteine via une addition de Michael. H-Ras ainsi modifiee stimule par la suite Erk et le
phosphatidylinositoI-3 kinase (P1-3K), impliques dans l’inflammation et la proliferation
cellulaire (Wilmer et al., 2001).
11 est a noter que d’autres prostaglandines
cyclopentenones, tels que la PGA 2 et la PGD 2 , ont egalement des capacites variees a
activer Ras via le meme mecanisme que la 15d-PGJ2 (Renedo et al., 2007).
1,2 L’interleukine-13
1.2.1. Decouverte, expression et recepteurs de I’IL-13
L’IL-13 a ete decouverte en 1993 par l’equipe de Caput (Minty et al., 1993), et decrite
comme etant une « lymphokine regulant les reponses inflammatoires et immunitaires ».
L’interleukine-13 est non seulement produite par les cellules mononucleaires circulant
dans le sang (PBMCs) activees, soit principalement les cellules T (Minty et al., 1993),
mais egalement par une panoplie d ’autres types cellulaires incluant les cellules
dendritiques (Bellinghausen et al., 2003), les macrophages alveolaires (Hancock et al.,
1998), les basophiles, les mastocytes (Burd et al., 1995), les cellules B (Hajoui et al.,
2004) et les cellules NKT (Heller et al., 2002).
Chez 1’humain, le gene de l’IL-13 est situe sur le chromosome 5 a la position q31, tandis
que chez la souris, il est plutot situe sur le chromosome 11. Les deux genes contiennent
quatre exons et trois introns, comme la plupart des autres cytokines produites par les
cellules T (Dolganov et al., 1996). Chez l’humain, l’ADN de l’IL-13 fait 4.6 kb de
longueur, tandis que chez la souris, il est un peu plus court, soit 4.3 kb (McKenzie et al.,
1993). L’ARNm de l’IL-13 humain quant a lui a plutot une longueur de 1.4 kb (Minty et
al., 1993). De plus, le gene de l’IL-13 (humain et murin) est positionne dans une region
10
chromosomique comprenant un ensemble de cytokines, soit PIL-4, l’lL-5 et le GM-CSF
(de l’anglais Granulocyte-macrophage colony-stimulating factor) (Le Beau et al., 1989;
Lee et al., 1989) dont l’expression est coordonnee (Kelly et Locksley, 2000). Le gene de
l’IL-13 est plus particulierement separe de l’IL-4 par une distance de 12.5 kb, et cette
region intergenique jouerait un role dans la transcription de ces deux cytokines
(Dolganov et al., 1996; Rogan et al., 1999). Par ailleurs, l’IL-13 a une homologie de
structure de 30% avec l’lL-4 (Zurawski et al., 1993).
Region non traduite
1
2
3
4
i— m
Figure 3 : Representation schematique du gene humain de I’IL-13
Adaptee de (McKenzie et al., 1993)
Le gene de l’IL-13 comprend 4 exons (rectangles noirs numerates de 1 a 4 dans le
schema) ainsi qu’une region non traduite (representee par un rectangle blanc)
La signalisation de l’IL-13 suite a la liaison de l’un de ses recepteurs est complexe. II
existe deux recepteurs specifiques pour l’IL-13, soit l’IL-13Ral et l’IL-13Ra2. L’IL-13
n’a qu’une faible affinite pour le recepteur IL-13Ral Iorsque celui-ci est exprime seul.
Cependant, Iorsque celui-ci est co-exprime avec IL-4Ra, il y a formation d’un complexe
de recepteurs pour lequel 1’IL-13 a une haute affinite (fig. 4) (Aman et al., 1996; Hilton et
al., 1996). Ce dernier est retrouve autant dans les cellules lymphoi'des (cellules B) que
non-lymphoi'des (fibroblastes) et peut aussi etre active par I’IL-4. Suite a l’activation du
complexe IL-4Ra/IL-13Ral, une cascade de signalisation JAK-STAT (de fanglais Janus
Kinase et Signal Transducer and Activator o f Transcription) est activee, impliquant plus
precisement STAT 6 (Lin et al., 1995). Une fois STAT 6 active, il y a dimerisation et
11
migration au noyau pour moduler Pexpression de ses genes cibles (Wang et al., 2004) .
Par ailleurs, l’utilisation d’un complexe de recepteurs commun et de la meme cascade de
signalisation impliquant STAT 6 par les cytokines 1L-4 et IL-13 explique pourquoi cellesci partagent plusieurs fonctions effectrices (McKenzie, 2000).
D’un autre cote, l’IL-13 peut egalement lier le recepteur !L-13Ra2 qui est de haute
affinite (fig. 4). Celui-ci a la particularity d ’etre present sous forme lie a la membrane ou
sous forme soluble et n’aurait pas de m otif de signalisation (Caput et al., 1996;
Donaldson et al., 1998; Zhang et al., 1997). Sa fonction precise est source de discussions,
et une des hypotheses veut que ce recepteur fasse competition a I’IL-13Ral pour la
liaison de l’IL-13 et serait en fait un « leurre » (traduit de l’anglais decoy) (Brightling et
al., 2010). Plusieurs etudes confirment ce role, et ce, dans differents modeles. Par
exemple, dans les fibroblastes humains, 1’utilisation de IL-13Ra2 attenue les effets de
l’IL-13, et dans un modele de souris type sauvage et type IL -13R a2'\ IL-13Ra2 serait un
puissant inhibiteur selectif des reponses pulmonaires induites par 1L-13 (Andrews et al.,
2006; Zheng et al., 2008).
12
xrx
IL-13Ral
11
Figure 4 : Les recepteurs de l’IL-13
Adaptee de (McKenzie, 2000)
1.2.2. Roles
Depuis le debut de sa decouverte, il est connu que l’IL-13 a des proprietes
immunomodulatrices diverses. Par exemple, elle inhibe la production de cytokines
inflammatoires dans les monocytes sanguins et cause une proliferation des cellules B
activees (Cocks et al., 1993; McKenzie et al., 1993; Minty et al., 1993; Zurawski et de
Vries, 1994). Par contre, cette cytokine n’a pas d’effet sur les cellules T, puisque ce type
cellulaire n’exprime aucun des recepteurs pour l’IL-13 (Zurawski et de Vries, 1994).
D’autre part, l’IL-13 a un autre role important aupres des cellules B, soit la stimulation de
la synthese d’immunoglobulines (Ig) IgG4 et l’induction du changement de classe des Ig
vers les IgE et ce, de fa?on independante de l’IL-4 (Punnonen et al., 1993; Punnonen et
de Vries, 1994).
13
En plus des monocytes et des cellules B, l’IL-13 module plusieurs autres types cellulaires
immunitaires. Cette cytokine supprime l’activite des macrophages en diminuant la
production d’iNOS et de cytokines inflammatoires, et regule l’activation de ceux-ci
(Doherty et al., 1993; Ricote et al., 1998). D’autre part, elle active specifiquement les
eosinophiles et augmente leur viabilite (Luttmann et al., 1996). De plus, l’IL-13 active
aussi les mastocytes et induit leur differentiation (Nilsson et Nilsson, 1995).(McKenzie et
al., 1998)
L’IL-13 joue aussi un role de premier plan dans la resistance aux infections de parasites
helminthiques gastro-intestinaux.
Dans le modele d’infection a Nippostrongylus
brasiliensis, il a ete demontre par plusieurs equipes que cette cytokine est essentielle pour
l’expulsion du nematode (McKenzie et al., 1998; Urban et al., 1998). En effet, l’IL-13
module l’activation et la differentiation des cellules caliciformes (traduit de I’anglais
goblet cell), qui, elles, augmentent a leur tour la production de mucus dans l’intestin afin
de se debarrasser du parasite (Khan et al., 1995; Nawa et al., 1994)
Par ailleurs, les cellules epitheliales, les fibroblastes et les cellules musculaires lisses des
voies respiratoires sont egalement controlees par l’IL-13 puisqu’ils possedent un des
recepteurs pour cette cytokine, soit l’IL-13Ral (Kolios et al., 1996; Laporte et al., 2001;
Murata et al., 1998). Les effets sur ces cellules sont notamment la production de
cytokines inflammatoires, la synthese de metalloproteases de la matrice (MMP), la
chimiotaxie, la fibrose, la proliferation, ainsi que la raideur cellulaire dans le cas des
cellules musculaires lisses, un phenomene responsable du retrecissement des voies
respiratoires.
Avec ces effets parfois deleteres sur des cellules de type structurel, l’IL-13 surexprime
peut ainsi declencher, dans certains cas, des conditions medicales telles que l’asthme
14
allergique (Huang et al., 1995), la maladie pulmonaire chronique obstructive (traduit de
Fanglais Chronic Obstructive Pulmonoray Disease, COPD) (Zheng et al., 2000) et la
colite ulcereuse (Heller et al., 2005).
En sonune, l’IL-13 detient un role immunomodulateur important etant donne la myriade
de cellules cibles et des effets tantot activateurs, tantot suppresseurs de cette cytokine
(Fig- 5).
C
(CCtt_
O1Tff (R
(3L
Expression de chimiokines
Secretion de mucus
Metaplasie en celule caSciforme
4 Colagene, Fibrose
Epithelium respiratoire
Fibroblaste
Proliferation
Contractions
4 Expression de
' chimiokines
chimiokinesetVCAM
et VCAM
C ellu le m u s c u la ire lisse
* ----------------- I L - 1 3
Endothelium vasculaire
Production d’lgE
Recrutement
Activation
Cellule B
Eosirtophile
Expression CD23
Expression CMH dasse II
Inhirition de fexpression de genes
pro-in ftammatoires
Modulation de FCcRI
Preparation IgE
Mastocyte
Monocyte/macrophage
Figure 5 : Roles de l’IL-13
Adaptee de Hershey (2003)
15
1.2.3. Regulation de la production de l’IL-13
Contrairement a celles de cytokines d’importance telles que l’IL-2 ou l’IL-4, la regulation
de la production d’IL-13 est encore mal comprise (Pahl et al., 2002). De plus, la plupart
des etudes sur le sujet utilisent des lignees cellulaires cancereuses, ce qui peut faire varier
les resultats par rapport a la realite, notamment dans le cas des facteurs de transcription
impliques, tel que demontre pour la regulation de l’IL-2 (Hughes et Pober, 1996).
Dans les cellules T, l’IL-13 sera produite suite a la co-activation du complexe TCR. Trois
cascades de signalisation intracellulaires sont reconnues pour jouer un role dans
l’activation des cellules T, soit l’activation de la phosholipase C (PLC), I’activation du
facteur de transcription AP-1 (de l’anglais Activator protein-1), ainsi que l’activation de
NF-kB (Pahl et al., 2002) (fig. 6 ).
16
CPA
CMH
PIP,
TCR
P13K
IP3
DAG
!•••
/c » "
ST1M1
R as
Autrescanaux caklquev
TRP?. P2X ? Ca,?
NMDAR?
IP3R
Cellule T
MAPK
Nov«i
*
AP-1
NFkB
NFATJ—*
IL-2
NFAT
Figure 6 : Cascades de signalisation engendrees par I’activation du TCR
Adaptee de Robert et al., 2011
Suite a la phosphorylation du complexe du recepteur des cellules T (TCR), il y aura
phosphorylation et activation de PLCyl dont le role est de cliver le phosphatidyl inositol
4,5-bisphophate (PIP 2 ), ce qui genere du diacylglycerol (DAG) et de l’inositol 1,4,5triphosphate (IP3). Le DAG activera par la suite la phosphokinase C 9 (PKC0), un
isoforme de la PKC exprime uniquement dans les cellules T (Isakov et Altman, 2002),
tandis que P1P3 amenera une relache de calcium intracellulaire ([Ca 2 +]j) a partir du
reticulum endoplasmique (Crabtree et Clipstone, 1994; Robert et al., 2011). Cette
augmentation de [Ca2+]j conduira a l’activation de la phosphatase calcineurine
dependante de la calmoduline et du calcium. La calcineurine a pour role de
dephosphoryler la forme cytoplasmique du facteur de transcription NFAT (de l’anglais
Nuclear Factor o f Activated Cells), implique, entre autres, dans la regulation de la
17
transcription de l’IL-2. NFAT dephosphoryle pourra ensuite transloquer au noyau et se
lier a ses sequences cibles (Wesselborg et al., 1996). Cette famille de facteurs de
transcription comprend quatre « vrais » membres, soit NFAT1, NFAT2, NFAT3 et
NFAT4, tous actives par le complexe calmoduline/calcineurine, ainsi qu’un membre
relie, NFAT5, active quant a lui seulement par le stress osmotique et exprime de fai^on
ubiquitaire (Macian, 2005; Serfling et al., 2004). NFAT1, NFAT2 et NFAT4 sont
exprimes dans les cellules immunitaires tel les les cellules T, les mastocytes, les
monocytes et les cellules NK (de l’anglais Natural Killer) (Rao et al., 1997). Dans la
regulation de la transcription de l’IL-13, NFAT1 joue un role majeur autant dans les
mastocytes que dans les cellules T, et il y aurait un effet synergique avec les facteurs de
transcription GATA, plus precisement GATA-3 dans les cellules Th2 (Lavenu-Bombled
et al., 2002; Monticelli et al., 2004; Rao et al., 1997; Yamashita et al., 2002). Plus de six
regions dans le promoteur de F1L-4, et cinq dans le promoteur de l’IL-2, nommes
elements P, ont ete identifies comme etant des sites de liaison pour NFAT (Burke et al.,
2000; Chuvpilo et al., 1993; Szabo et al., 1993). Dans le promoteur de l’IL-13, des
elements semblables existeraient aussi; ils sont nommes elements P putatifs (traduit de
l’anglais P element-like). L’element PI putatif du promoteur IL -13 est d ’ailleurs similaire
a celui du promoteur IL-4 et serait essentiel a la transcription de 1TL-13 dans les cellules
T (Dolganov et al., 1996).
La phosphorylation du TCR entramera egalement, via la PKC0, l’activation de la cascade
de signalisation des MAPK, plus particulierement les cascades SEK1-JNK (SEK1 : de
Fanglais SAPK/ERK kinase 1), Ras-Raf-ERK et Rac-JNK (fig. 7). Au terme de ces
cascades, le facteur de transcription AP-1, un dimere des facteurs Fos et Jun, sera active
(Arendt et al., 2002; Li-Weber et Krammer, 2003). Dans le promoteur de l’IL-4, le
facteur AP-1 va se lier avec NFAT sur tous ses sites de liaison (elements P) afin de
promouvoir la transcription (Li-Weber et Krammer, 2003). Toutefois, dans un clone
cellulaire T CD4+ Th2, le NFAT peut aussi induire specifiquement la transcription du
gene sans la presence d’AP-1 au niveau du promoteur de l’IL-4 (Rooney et al., 1994).
18
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RAS
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JUN
API
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Prom oteur 1L-4
Figure 7 : Cascades de signalisation des MAPK suite a l’activation du TCR
Adaptee de (Li-Weber et Krammer, 2003)
Ensuite, la troisieme cascade de signalisation qui est engendree suite a l’activation du
complexe TCR est celle de NF-kB, et celle-ci est importante pour l’activation des cellules
T (Liou et al., 1999). Encore une fois, c ’est la PKC0 sera le declencheur de cette cascade
en passant par la voie des MAPK, plus particulierement Ras et Raf-1, qui a leur tour,
iront phosphoryler IKK et ainsi activer NF-kB (fig. 6) (Altman et Villalba, 2003; Sun et
al., 2000). II semble egalement exister une synergie entre NF-kB et NFAT, puisque NFkB
active se lie egalement aux elements PI et P4 du promoteur IL-4, ces elements
contribuant le plus a la production de cette cytokine (Hehner et al., 2000). On peut
supposer qu’un mecanisme semblable existe dans le promoteur de l’IL-13, bien qu’il n’ait
19
pas encore ete demontre dans un contexte in vivo. Toutefois, il a ete montre, dans un
modele de cellules T CD4+ infectees au HTLV-1, qu’une hausse de la regulation de FIL13 etait due a la liaison de NF-kB au site d ’element P de NFAT (Silbermann et al., 2008).
Bien que ces resultats aient ete obtenus dans un contexte d’infection virale au HTLV-1,
ils demeurent interessants puisqu’ils revelent que NF-kB peut se lier a l’element P dans le
promoteur IL-13, tout comme demontre dans le promoteur 1L-4 (Hehner et al., 2000).
D’un autre cote, il a ete montre, dans un modele murin, que NF-kB est important pour
l’induction de GATA-3 et que ce dernier est essentiel pour la differentiation des cellules
T en Th2, et ainsi pour la production des cytokines 1L-4, IL-13 et IL-S (Das et al., 2001;
Zhu et al., 2006). De plus, la regulation de l’IL-4 est modulee de fa9 on coordonnee avec
l’expression de F1L-13 dans les cellules T sous le controle des facteurs de transcription
GATA-3 et NFAT1 via le remodelage de la chromatine et la formation d’une boucle
d’ADN (Yao et al., 2012). Finalement, Futilisation d’inhibiteurs de NF-kB dans les
cellules T activees montrent une inhibition de la production de F1L-13, ce qui confirme
Fimportance de ce facteur de transcription dans la regulation de l ’IL-13 (Pahl et al.,
2002). La regulation de la production de F1L-13 comporte probablement une boucle de
retro-activation de la transcription, puisque 1TL-13 induit la translocation de NF-kB au
noyau dans les cellules musculaires lisses bronchiales (Goto et al., 2009).
Bien que FIL-4 et FIL-13 partagent plusieurs mecanismes communs de transcription,
leurs patrons d’expression peuvent etre controles de fa 9 on independante selon le type
cellulaire et les conditions in vivo (Dolganov et al., 1996; Luttmann et al., 1999). Ainsi,
les mecanismes de regulation de la transcription de FIL-13 devront encore etre explores
pour etre mieux compris.
20
1.3. H ypothese de recherche
Les prostaglandines sont des mediateurs lipidiques aux proprietes pro-inflammatoires et
anti-inflammatoires regulant le systeme immunitaire (Scher et Pillinger, 2005). La 15dPGJ2 , la prostaglandine anti-inflammatoire la plus etudiee, inhibe entre autres la
production des cytokines IL-6 , IL-12 et TNF-a en bloquant la translocation de NF-kB au
noyau et en empechant la degradation de 1kB<x (Alieva et al., 2002; Guyton et al., 2001).
De plus, il a ete mis en evidence que la 15d-PGJ2 inhibe la production d’IL-4 dans des
cellules T CD4+murines (Chung et al., 2003a). Par contre, rien n’a encore ete propose a
cejour quant a l’effet de la 15d-PGJ2 sur la production d’lL-13. Puisque PIL-13 et l’IL-4
partagent probablement certains mecanismes au niveau de leur expression et production,
notamment l’activation de la cascade de signalisation de NF-kB, ces resultats pourraient
suggerer un effet semblable pour l’IL-13. A la lumiere de toutes ces informations,
l’hypothese de recherche est que la 15d-PGJ2 inhibe l’expression et la production de 1’IL13 dans les cellules T. Etudier 1’effet de la 15d-PGJ2Sur l’lL-13 permettra certainement
d ’en apprendre plus sur la regulation de cette cytokine, surtout dans le contexte oil tres
peu de choses sont connues. D’autre part, cette cytokine est d ’un grand interet au niveau
clinique puisqu’elle est l’element declencheur de plusieurs pathologies comme la colite
ulcereuse et l’asthme (Heller et al., 2005; Huang et al., 1995).
1.4. O bjectifs de recherche
Les travaux de ce projet de recherche ont permis de repondre aux questions suivantes :
Quel est 1’effet de la 15d-PGJ2 sur l’expression et la production de l’IL-13? Si elle a un
effet, comment cette prostaglandine inhibe-t-elle ou active-t-elle l’lL-13? Pour repondre a
ces questions, quatre objectifs specifiques ont ete etablis. Le premier etait de determiner
l’effet de la 15d-PGJ2 sur la transcription de 1’ARNm de l’IL-13 dans les cellules T Jurkat
E6.1 et les PBMCs stimules avec des agents inflammatoires (PMA et ionomycine) et
21
traites a la 15d-PGJ2 (avant ou apres la stimulation). Le second objectif etait de verifier
I’effet de la 15d-PGJ2 sur la production de la cytokine IL-13 dans le sumageant de culture
dans ces memes types cellulaires traites de la meme fa9 on en utilisant un essai ELISA. Le
troisieme objectif etait d’evaluer 1’implication du facteur de transcription NF-kB dans
1’inhibition de F expression de FIL-13 dans un essai EMSA avec des extraits nucleaires
de cellules T Jurkat E6.1 et de PBMCs pre-traites a la 15d-PGJ2- Finalement, le quatrieme
et dernier objectif etait de determiner l’implication de PPAR-y dans Faction inhibitrice de
la 15d-PGJ2 envers FIL-13 en utilisant Finhibiteur irreversible GW9662 dans un essai
ELISA avec les memes types cellulaires traites avec PMA/ionomycine et la 15d-PGJ2.
22
CHAPITRE 2 : L ’effet de la 15d-PGJ2 sur (’expression et la production
de l’interleukine-13 dans les cellules T
2.1. A vant-propos
Cet article a ete soumis pour publication et accepte dans la revue Biochemical and
Biophysical Research Communications. L’article a ete ecrit sous la supervision de ma
directrice de recherche, Nancy Dumais, Ph.D. J’ai effectue presque tous les travaux
presentes dans cet article, a l’exception de l’experience sur l’activation du plasmide IL-13
Luc qui a ete realisee par Sarah Tremblay, B.Sc. alors que celle-ci etait stagiaire dans le
laboratoire.
2.2. M anuscrit de Particle
Cet article est publie, en voici la reference :
Doyle, Marie-Christine, Tremblay, Sarah, Dumais, Nancy. (2013) 15-deoxy-A12,14prostaglandin J 2 inhibits IL-13 production in T cells by a NF-icB-dependent mechanism.
Biochem Biophys Res Commun. 431(3):472-477.
23
15-deoxy-A12,l4-prostaglandin J2 inhibits IL-13 production in T cells
via an NF-KB-dependent m echanism
M arie-C hristine D oyle, Sarah T rem blay, and N ancy D um ais*
Departement de Biologie, Faculte des Sciences,
Universite de Sherbrooke, Sherbrooke (QC), Canada, J1K 2R1
Running title: Effect o f 15d-PGJ2 on IL-13 expression
♦Corresponding author:
Dr. Nancy Dumais
Departement de Biologie, Faculty des Sciences
Universite de Sherbrooke,
2500 boul de l’Universite,
Sherbrooke (QC), Canada, J1K 2R1
Phone: (819) 821-8000 ext. 63711; Fax: (819) 821-8049
E-mail: [email protected]
24
ABSTRACT
Interleukin (IL)-l 3 is a cytokine produced by activated CD4+ T cells that plays a critical
role in promoting allergic responses and tumor cell growth. The 15-deoxy-A12,14prostaglandin J2 (15d-PGJ2) is a natural ligand for the nuclear receptor peroxisome
proliferator-activated receptor gamma (PPAR-y), a known regulator o f anti-inflammatory
activities. We determined the effects o f 15d-PGJ2 on IL-13 expression in the Jurkat E6.1
T-cell line and in peripheral blood mononuclear cells. Semi-quantitative reverse
transcription-polymerase chain reaction and enzyme-linked immunosorbent assay
revealed that treatment o f activated T cells with 15d-PGJ2 significantly decreased IL-13
mRNA transcription and secretion, respectively. This inhibition by 15d-PGJ2 was
independent o f PPAR-y since treatment with GW9662, an irreversible antagonist of the
nuclear receptor, produced no effect. Our data also revealed the involvement o f nuclear
factor-xB in mediating 15d-PGJ2-dependent downregulation o f IL-13 expression.
Collectively, these results demonstrate the potential of 15d-PGJ2 in attenuating
expression and production o f IL-13 in activated T cells.
KEYWORDS
IL-13, T cells, 15d-PGJ2, NF- kB
25
1. IN T R O D U C TIO N
The
15-deoxy-Al2'l4-prostagIandin
J2
(15d-PGJ2),
a downstream
metabolite
of
prostaglandin D2 (PGD2), is an emerging key immunoinflammatory mediator [1,2]. The
15d-PGJ2 is a natural ligand for the peroxisome proliferator-activated receptor gamma
(PPAR-y). However, 15d-PGJ2 also exhibits PPAR-y-independent effects, such as
regulation of the nuclear factor (NF)-kB pathway by direct inhibition and covalent
modification o f the IKKp subunit o f IKK [3,4],
Interleukin (IL)-13 is an immunoregulatory cytokine secreted predominantly by activated
T-helper type 2 (Th-2) cells [5]. IL-13 was originally described as a cytokine involved in
regulating inflammation and immune responses in monocytes and B cells [6 ]. More
recently, however, this cytokine has been associated with many biological processes,
including
regulation
of gastrointestinal
parasite
expulsion
[7],
airway
hyper­
responsiveness, allergic inflammation [ 8 , 9, 10], IgE production in B cells [11], ulcerative
colitis [12], fibrosis [13], and tumor cell growth [14],
IL-13 shares some functions with IL-4 but its regulation is poorly understood in T cells.
Both cytokines play pivotal roles in regulating Th-2 cytokine-mediated immune
responses and acting as a counter-regulatory system for Th-1 immune responses [15]. IL4 and IL-13 share a 25-30% amino acid homology and their similar biological roles have
been attributed to common receptor components [ 15],
In this study, we investigated the ability of 15d-PGJ2 to regulate IL-13 gene expression
and production. We demonstrate that 15d-PGJ2 strongly attenuated IL-13 expression from
activated T cells through transcriptional repression involving the NF-kB transcription
factor. Our data suggests a potential role for 15d-PGJ2 in regulating IL-13 expression in
activated T cells.
26
2. M A T ER IA LS A N D M ETH O DS
2.1. Reagents. Phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA), phytohemagglutinin-L (PHA-L),
ionomycin, IL-2, and GW9662 were purchased from Sigma (Oakville, ON, Canada).
15d-PGJ2 was purchased from EMD Chemicals (Mississauga, ON, Canada). a-CD3
antibody was purchased from eBioscience (San Diego, CA, USA) and a-CD28 antibody
was obtained from BD Biosciences (Mississauga, ON, Canada).
2.2. Cell Culture. The human acute CD4+ T-cell line Jurkat E6.1 (ATCC, Manassas, VA,
USA) was grown in 5% CO 2 in RPMI 1640 supplemented with 10% heat-inactivated
fetal bovine serum (FBS), 0.5 mM sodium pyruvate, 100 U/ml penicillin-streptomycin,
and non-essential amino acids (all from Wisent, St-Bruno, QC, Canada). Peripheral blood
mononuclear cells (PBMCs) were isolated from healthy donors by lymphocyte separation
medium (Wisent) according to the manufacturer’s instructions and stimulated for 3 days
with PHA-L (1 pg/ml) and IL-2 (30 U/ml) in RPMI 1640 containingl0% FBS.
2.3. Transient transfections and luciferase assays. The plasmid plL-13-luc (courtesy o f
Dr. David B. Lewis, University of Washington) expresses the luciferase reporter gene
under control of the IL-13 promoter (-940 to +48). Jurkat E6.1 cells were transfected
using the DEAE-Dextran method [19] with 15 pg of pIL-13-luc vector. Cells were
stimulated with PMA (20 ng/ml) and PH A (1 pg/ml) for 30 min, and treated with 15dPGJ2 (10 pM) for 24 h at 37°C. Cell lysis buffer (50 pi) was added to each well before
addition of 100 pi luciferase assay buffer [16]. Cell lysates were evaluated for luciferase
activity using the LUMIstar Galaxy software (BMG Labtechnologies, Ortenburg,
Germany).
2.4. Cell stimulations for mRNA analysis. Jurkat E6.1 cells (5><106 cells) or PBMCs
(3 x l0 6 cells) were left untreated or stimulated in RPMI containing 10% FBS with
PMA/ionomycin (20 ng/ml per 1 pM) or a-CD3 (5 pg/ml) and a-CD28 (2.5 pg/ml) for 0,
4, 6 , 8 , or 24 h. Alternatively, cells were cultured in the presence o f 15d-PGJ2 (10 pM )
27
for 30 min before (pre-treatment) or after (post-treatment) T-cell activation with
PMA/ionomycin or a-CD3/a-CD28.
2.5. Semi-quantitative reverse transcription-poiymerase chain reaction (RT-PCR).
Total RNA was prepared from 2*106 stimulated cells using the QIAzol Lysis Reagent
(Q1AGEN, Valencia, CA, USA). Two micrograms were reverse-transcribed into cDNA
in the presence of 200 U Moloney murine leukemia virus RT (Promega, Madison, WI,
USA), 0.5 pg oligonucleotide d(T)i5 , and 500 pM dNTP at 42°C for 1 h. One microliter
of
cDNA
was
amplified
with
0.25
pM
each
of
forward
(5’-
GACCTTGTGCGGGCAGAAT-3’) and reverse (5’-TGCAGTGCCATCGAGAACAC3’) primer, GAPDH primers [17]), 0.4 mM dNTP, 2 mM MgCh, and 1.25 units o f Taq
DNA polymerase (Roche, Indianapolis, IN, USA). PCR cycling conditions consisted o f
initial denaturation at 95°C for 5 min and 30 cycles o f 95°C for 15 s, 60°C for 1 min,
72°C for 45 s, and an additional 7-min extension using the Power SYBR® Green PCR
Master Mix (Applied Biosystems, Carlsbad, CA, USA) and the 7500 Real Time PCR
System (Applied Biosystems). Preliminary experiments were performed to ensure the
linearity o f the PCR products. The inhibition o f IL-13 mRNA production by 15d-PGJ2
was calculated as the % of inhibition based on the PCR values (AACt) obtained: (AACt o f
PM A/iono - AACt o f 15d-PGJ2 treatment) / AACt o f PM A/iono * 1 00%.
2.6. IL-13 measurements by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Cells
(lx lO 6) were left untreated or were stimulated as described above in combination with
pre- or post-treatment with 15d-PGJ2- In some experiments, the irreversible PPAR-y
antagonist GW9662 (10 pM) was used as described elsewhere [18]. After incubation,
cells were centrifuged and supernatants were analyzed using the Human IL-13 ELISA Kit
(eBioscience).
2.7. Nuclear extracts and electromobility shift assay (EMSA). Cells were stimulated
as described above and nuclear extracts were prepared according to the microscale
preparation o f nuclear proteins [22]. EMSA was performed using either an NF-kB
consensus probe (Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA, USA) or an IL-13 p
28
element-like probe [17, 20]. Antibodies (0.2 pg/ml) against p65, p50, and nuclear factor
o f activated T cells (NFAT) were used (Santa Cruz Biotechnology).
2.8. Statistical analysis. Data are expressed as the mean obtained from triplicate or
quadruplicate wells within the same experiment. Each experiment was performed at least
three to five times to obtain the standard error o f the mean. All data were analyzed using
GraphPad Prism 5 Software (Graph Pad, San Diego, CA, USA) using the paired twotailed Student’s t-test. Depending on the experiment, a p-value less than 0.05 or 0.01 was
considered statistically significant.
29
3. R E SU L TS
3.1. 15d-PG J2 inhibits PM A-induced IL-13 expression in T cells
We initially examined the effects of 15d-PGJ2 on IL-13 promoter activity. Jurkat E6.1 T
cells were transiently transfected with a vector encoding the luciferase gene driven by the
IL-13 promoter. Cells were left untreated or stimulated with PMA/PHA and then treated
with 15d-PGJ2. As shown in Figure 1A, we observed that PMA/PHA activation increased
IL-13 promoter-mediated luciferase activity approximately 36-fold. Addition o f 15d-PGJ2
to PMA/PHA-activated cells significantly inhibited this promoter activity by 96%,
whereas treatment with 15d-PGJ2 alone had no effect on luciferase activity. The trypan
blue exclusion assay was conducted to verify that the suppressive effect of 15d-PGJ2 was
not due to a decrease in cell viability (data not shown).
Next, we assessed whether 15d-PGJ2 inhibited IL-13 gene expression or cytokine
production. Using semi-quantitative RT-PCR, we determined whether 15d-PGJ2 can
modulate IL-13 mRNA transcription in activated Jurkat E6.1 T cells. Kinetic experiments
showed that stimulation o f Jurkat E6.1 cells with PMA/ionomycin for 0, 4, 6 , 8 , and 24 h
increased IL-13 mRNA transcription in a time-dependent manner (data not shown).
Treatment with PMA/ionomycin for
8
h increased mRNA expression approximately 131-
fold. Not surprisingly, pre-treatment o f Jurkat E6.1 cells with 15d-PGJ2 significantly
inhibited PMA/PHA-induced IL-13 mRNA expression up to 61% (Fig. IB). Addition of
15d-PGJ2 after an
8
-hour PMA/PHA stimulation (post-treatment) also resulted in a
similar inhibitory effect. Consistent with these results, IL-13 cytokine production in
PMA/ionomycin-treated Jurkat E6.1 cells was inhibited completely by 15d-PGJ2 (Fig.
1C).
To test whether 15d-PGJ2 regulates PMA/PHA-induced IL-13 expression through a
PPAR-y-dependent or independent mechanism, we treated cells with the PPAR-y
inhibitor GW9662 and examined IL-13 production by ELISA. This inhibitor covalently
30
modifies the PPAR-y ligand-binding domain and acts as an irreversible antagonist [24].
However, GW9662 did not relieve the inhibitory effect o f 15d-PGJ2 on PMA/ionomycininduced IL-13 production (Fig. ID). Furthermore, GW9662 alone showed little
significant effect on IL-13 production. To assess whether the inhibitor blocked the
activity o f 15d-PGJ2, Jurkat E6.1 cells were treated with GW9662 for 30 min before
PMA/ionomycin stimulation in combination with 15d-PGJ2. Our ELISA results show that
GW9662 did not affect 15d-PGJ2-mediated inhibition o f IL-13 cytokine production (Fig.
ID). These results suggest that 15d-PGJ2 suppresses PMA/ionomycin-mediated IL-13
production in Jurkat E6.1 cells through a PPAR-y-independent pathway.
These experiments were repeated on PBMCs using a-CD3/a-CD28 as a physiologic
stimulus and PMA/ionomycin as a mitogenic one. Stimulation with PMA/ionomycin and
a-CD3/a-CD28 led to a time-dependent induction of IL-13 mRNA (data not shown). Preand post-treatments with
15d-PGJ2 drastically inhibited (p<0.01) IL-13 mRNA
production in PBMCs (Fig. 2A). ELISA confirmed the inhibition of IL-13 protein
production in these cells (Fig. 2B). The results also showed that pre- and post-treatments
o f PBMCs with 15d-PGJ2 significantly blocked PMA/ionomycin- and a-CD3/a-CD28induced IL-13 protein secretion. Pre-treating cells with 15d-PGJ2 resulted in greater
inhibition o f IL-13 production than treating cells after stimulation. Like Jurkat T cells,
15d-PGJ2 affected PMA/ionomycin-induced IL-13 production in PBMCs through a
PPAR-y-independent pathway (Fig. 2C).
3.2. 15d-PGJ2 abrogates transcription factor binding to the human IL-13
promoter
We next proceeded to identify the transcription factors involved in regulating IL-13
production. Nuclear extracts isolated from activated Jurkat E6.1 cells (Fig. 3A) and
PBMCs (Fig. 3B) were subjected to EMSA with the IL-13 p element-like probe. Figure
31
3A shows two bands that have increased intensity following Jurkat E6 . 1 stimulation with
PMA/ionomycin. Only one band was modulated in PBMCs. Specific binding was
confirmed by competition with 100-fold molar excess of unlabelled oligonucleotide. The
observed band was supershifted with the addition of polyclonal antibodies against NFAT,
as well as the p50 and p65 subunits o f NF-kB. Thus, these data suggest that a protein
complex consisting o f both NFAT and NF-kB bound to the IL-13 p element-like probe in
stimulated Jurkat E6.1 T cells and PBMCs (Fig. 3C).
Because our results demonstrated that IL-13 mRNA and cytokine production were
inhibited by 15d-PGJ2, which has also been shown to interfere with NF-kB [21], we
hypothesized that this prostaglandin affects transcription factor binding to the IL-13
promoter. As expected, pre-treatment o f Jurkat E6.1 cells with 15d-PGJ2 considerably
decreased the binding intensity o f the upper complex to a probe containing the NF-kB
consensus binding site (lane 4, Fig. 4A). Likewise, pre-treatment with 15d-PGJ2 inhibited
the formation o f PMA/ionomycin-induced complexes onto the IL-13 p element-like
probe (Fig. 4B). Similar results were also observed in PBMCs using both the NF-kB and
IL-13 p element-like probes (Fig. 4C and D). These findings indicate that the effects of
15d-PGJ2 on IL-13 gene expression and production are at least partly mediated by the
inhibition o f NF-kB binding to the IL-13 promoter in Jurkat E 6 . 1 cells and PBMCs.
32
4. D ISC U SSIO N
IL-13 plays multiple immunomodulating functions in T cells [22, 23, 24, 25]. The
importance o f this cytokine is further highlighted by its link to leukemogenesis in
Hodgkin’s lymphoma [26] and possibly the pathogenesis o f Dalton’s lymphoma, a
malignant T-cell lymphoma characterized by very high IL-13 serum titers. [27]
Therefore, understanding the mechanisms that regulate IL-13 gene expression in T cells is
essential. Recently, 15d-PGJ2 has gained research interest since it was found to be an
important immunomodulatory molecule (reviewed in [1]). In the present study, we
demonstrate for the first time that 15d-PGJ2 inhibits IL-13 promoter activation, mRNA
expression, and protein production in T cells (Fig. 1 and 2). We also examined whether
15d-PGJ2 exerts its inhibitory activity via a PPAR-y-dependent manner. Blocking the
PPAR-y receptor with a specific antagonist, GW9662, failed to interfere with 15d-PGJ2mediated inhibition o f IL-13 production (Fig. IB and 2C), suggesting that this function of
15d-PGJ2 occurs via a PPAR-y-independent mechanism. Other cytokines have been
shown to be regulated similarly, including IL-1P in human chondrocytes [28], IL- 8 in
endothelial cells [29], and IL-4 in murine CD4+ T cells [30],
IL-13 gene expression is regulated by the transcription factor NFAT, which has been
shown to be important for IL-13 production in TPA/ionomycin- and a-CD3/a-CD28activated T cells [20, 31]. Our EMSA data confirmed that NFAT, as well as NF-kB,
translocates to the nucleus in activated T cells and binds the IL-13 p-element-like probe
(Fig. 3). The IL-13 p element-like site has been described as a dual-responsive element to
which NF-kB and NFAT compete for binding in HTLV-1 infected T cells [32]. NFAT
consists o f a highly conserved DNA-binding domain o f approximately 300 amino acids
that exhibits little sequence homology but significant structural homology with the DNAbinding domain o f Rel/NF-KB [33]. 15d-PGJ2 can covalently bind to IkB kinase,
inhibiting its function and therefore the activation of NF-kB. Studies have also
demonstrated 15d-PGJ2-mediated inhibition o f NF-kB DNA binding in a PPAR-y-
33
independent manner via alkylation o f a conserved cysteine residue located within the NFkB
DNA-binding site [34],
In conclusion, we demonstrated that
15d-PGJ2 interferes with NF-kB nuclear
translocation to suppress IL-13 gene expression and production in activated T cells.
Although our data reveal that this inhibition occurs via a PPAR-y-independent pathway
and involves the transcription factor NF- kB, further experiments are needed to determine
the exact mechanism.
Acknowledgements
This study was supported by a grant to N.D. from the Natural Sciences and Engineering
Research Council o f Canada (NSERC; grant no. 253613).
34
REFERENCES
[1] J.U. Scher, M.H. Pillinger, The anti-inflammatory effects o f prostaglandins, Journal
o f investigative medicine : the official publication o f the American Federation for
Clinical Research 57 (2009) 703-708.
[2] Y.J. Surh, H.K. Na, J.M. Park, H.N. Lee, W. Kim, I.S. Yoon, D.D. Kim, 15-DeoxyDelta(l)(2),(l)(4)-prostaglandin J(2), an electrophilic lipid mediator o f anti-inflammatory
and pro-resolving signaling, Biochemical pharmacology 82 (2011) 1335-1351.
[3] R.A. Daynes, D.C. Jones, Emerging roles o f PPARs in inflammation and immunity,
Nature reviews. Immunology 2 (2002) 748-759.
[4] A. Rossi, P. Kapahi, G. Natoli, T. Takahashi, Y. Chen, M. Karin, M.G. Santoro, Anti­
inflammatory cyclopentenone prostaglandins are direct inhibitors o f IkappaB kinase,
Nature 403 (2000) 103-108.
[5] A.N. McKenzie, J.A. Culpepper, R. de Waal Malefyt, F. Briere, J. Punnonen, G.
Aversa, A. Sato, W. Dang, B.G. Cocks, S. Menon, et al., Interleukin 13, a T-cell-derived
cytokine that regulates human monocyte and B-cell function, Proceedings of the National
Academy o f Sciences o f the United States o f America 90 (1993) 3735-3739.
[6 ] A. Minty, P. Chalon, J.M. Derocq, X. Dumont, J.C. Guillemot, M. Kaghad, C. Labit,
P. Leplatois, P. Liauzun, B. Miloux, et al., Interleukin-13 is a new human lymphokine
regulating inflammatory and immune responses, Nature 362 (1993) 248-250.
[7] J.F. Urban, Jr., N. Noben-Trauth, D.D. Donaldson, K.B. Madden, S.C. Morris, M.
Collins, F.D. Finkelman, IL-13, IL-4Ralpha, and Stat6 are required for the expulsion o f
the gastrointestinal nematode parasite Nippostrongylus brasiliensis, Immunity
8
(1998)
255-264.
[8 ] S.K. Huang, H.Q. Xiao, J. Kleine-Tebbe, G. Paciotti, D.G. Marsh, L.M. Lichtenstein,
M.C. Liu, IL-13 expression at the sites of allergen challenge in patients with asthma,
Journal o f immunology 155 (1995) 2688-2694.
35
[9] M. Wills-Karp, J. Luyimbazi, X. Xu, B. Schofield, T.Y. Neben, C.L. Karp, D.D.
Donaldson, Interleukin-13: central mediator o f allergic asthma, Science 282 (1998) 22582261.
[10] G. Grunig, M. Wamock, A.E. Wakil, R. Venkayya, F. Brombacher, D.M. Rennick,
D. Sheppard, M. Mohrs, D.D. Donaldson, R.M. Locksley, D.B. Corry, Requirement for
IL-13 independently o f IL-4 in experimental asthma, Science 282 (1998) 2261-2263.
[11] J. Punnonen, G. Aversa, B.G. Cocks, A.N. McKenzie, S. Menon, G. Zurawski, R. de
Waal Malefyt, J.E. de Vries, Interleukin 13 induces interleukin 4-independent IgG4 and
IgE synthesis and CD23 expression by human B cells, Proceedings o f the National
Academy o f Sciences o f the United States o f America 90 (1993) 3730-3734.
[12] F. Heller, P. Florian, C. Bojarski, J. Richter, M. Christ, B. Hillenbrand, J. Mankertz,
A.H. Gitter, N. Burgel, M. Fromm, M. Zeitz, I. Fuss, W. Strober, J.D. Schulzke,
Interleukin-13 is the key effector Th2 cytokine in ulcerative colitis that affects epithelial
tight junctions, apoptosis, and cell restitution, Gastroenterology 129 (2005) 550-564.
[13] A. Bellini, M.A. Marini, L. Bianchetti, M. Barczyk, M. Schmidt, S. Mattoli,
Interleukin (IL)-4,
IL-13, and IL-17A differentially affect the
profibrotic and
proinflammatory functions o f fibrocytes from asthmatic patients, Mucosal immunology 5
(2012) 140-149.
[14] T.A. Wynn, IL-13 effector functions, Annual review o f immunology 21 (2003) 425456.
[15] P. Chomarat, J. Banchereau, Interleukin-4 and interleukin-13: their similarities and
discrepancies, International reviews of immunology 17 (1998) 1-52.
[16] S. Pasvanis, S. Tremblay, N. Dumais, High sodium butyrate levels induce MDR1
activation in colorectal cells: Impact of 15-deoxy-Delta(12,14)-prostaglandin J(2) on the
resistance to saquinavir, Biochemical and biophysical research communications 418
(2012)609-615.
36
[17] S.C. Cote, S. Pasvanis, S. Bounou, N. Dumais, CCR7-specific migration to CCL19
and CCL21 is induced by PGE(2) stimulation in human monocytes: Involvement of
EP(2)/EP(4) receptors activation, Molecular immunology 46 (2009) 2682-2693.
[18] M. Boisvert, S. Cote, A. Vargas, S. Pasvanis, S. Bounou, B. Barbeau, N. Dumais,
PGJ2 antagonizes NF-kappaB-induced HIV-1 LTR activation in colonic epithelial cells,
Virology 380 (2008) 1-11.
[19] E. Schreiber, P. Matthias, M.M. Muller, W. Schaffner, Rapid detection o f octamer
binding proteins with 'mini-extracts', prepared from a small number o f cells, Nucleic
Acids Res 17(1989)6419.
[20] G. Dolganov, S. Bort, M. Lovett, J. Burr, L. Schubert, D. Short, M. McGum, C.
Gibson, D.B. Lewis, Coexpression o f the interleukin-13 and interleukin-4 genes
correlates with their physical linkage in the cytokine gene cluster on human chromosome
5q23-31, Blood 87 (1996) 3316-3326.
[21] L.M. Leesnitzer, D.J. Parks, R.K. Bledsoe, J.E. Cobb, J.L. Collins, T.G. Consler,
R.G. Davis, E.A. Hull-Ryde, J.M. Lenhard, L. Patel, K.D. Plunket, J.L. Shenk, J.B.
Stimmel, C. Therapontos, T.M. Willson, S.G. Blanchard, Functional consequences o f
cysteine modification in the ligand binding sites o f peroxisome proliferator activated
receptors by GW9662, Biochemistry 41 (2002) 6640-6650.
[22] C.R. Yu, R.A. Kirken, M.G. Malabarba, H.A. Young, J.R. Ortaldo, Differential
regulation o f the Janus kinase-STAT pathway and biologic function o f IL-13 in primary
human NK and T cells: a comparative study with IL-4, Journal o f immunology 161
(1998)218-227.
[23] T. Jinquan, J. Frydenberg, N. Mukaida, J. Bonde, C.G. Larsen, K. Matsushima, K.
Thestrup-Pedersen, Recombinant human growth-regulated oncogene-alpha induces T
lymphocyte chemotaxis. A process regulated via IL- 8 receptors by IFN-gamma, TNFalpha, IL-4, IL-10, and IL-13, Journal o f immunology 155 (1995) 5359-5368.
37
[24] J.D. Ahlers, I.M. Belyakov, M. Terabe, R. Koka, D.D. Donaldson, E.K. Thomas,
J.A. Berzofsky, A push-pull approach to maximize vaccine efficacy: abrogating
suppression with an IL-13 inhibitor while augmenting help with granulocyte/macrophage
colony-stimulating factor and CD40L, Proceedings o f the National Academy o f Sciences
o f the United States o f America 99 (2002) 13020-13025.
[25] U. Kapp, W.C. Yeh, B. Patterson, A.J. Elia, D. Kagi, A. Ho, A. Hessel, M.
Tipsword, A. Williams, C. Mirtsos, A. Itie, M. Moyle, T.W. Mak, Interleukin 13 is
secreted by and stimulates the growth o f Hodgkin and Reed-Stemberg cells, The Journal
o f experimental medicine 189 (1999) 1939-1946.
[26] B.F. Skinnider, U. Kapp, T.W. Mak, The role o f interleukin 13 in classical Hodgkin
lymphoma, Leukemia & lymphoma 43 (2002) 1203-1210.
[27] P. Deepak, K. Sanjay, A. Acharya, IL-13 Ralpha2-mediated interleukin-13
neutralization represses in vivo progressive growth o f a T-cell lymphoma, Journal of
experimental & clinical cancer research : CR 26 (2007) 347-352.
[28] S. Boyault, M.A. Simonin, A. Bianchi, E. Compe, B. Liagre, D. Mainard, P.
Becuwe, M. Dauca, P. Netter, B. Terlain, K. Bordji, 15-Deoxy-deltal2,14-PGJ2, but not
troglitazone, modulates IL-lbeta effects in human chondrocytes by inhibiting NF-kappaB
and AP-1 activation pathways, FEBS letters 501 (2001) 24-30.
[29] A. Jozkowicz, J. Dulak, M. Prager, J. Nanobashvili, A. Nigisch, B. Winter, G.
Weigel, I. Huk, Prostaglandin-J2 induces synthesis o f interleukin - 8 by endothelial cells in
a PPAR-gamma-independent manner, Prostaglandins & other lipid mediators
66
(2001)
165-177.
[30] S.W. Chung, B.Y. Kang, T.S. Kim, Inhibition of interleukin-4 production in CD4+ T
cells by peroxisome proliferator-activated receptor-gamma (PPAR-gamma) ligands:
involvement o f physical association between PPAR-gamma and the nuclear factor o f
activated T cells transcription factor, Molecular pharmacology 64 (2003) 1169-1179.
38
[31] A. Pahl, M. Zhang, H. Kuss, I. Szelenyi, K. Brune, Regulation o f IL-13 synthesis in
human lymphocytes: implications for asthma therapy, British journal o f pharmacology
135(2002) 1915-1926.
[32] K. Silbermann, G. Schneider, R. Grassmann, Stimulation o f interleukin-13
expression by human T-cell leukemia virus type 1 oncoprotein Tax via a dually active
promoter element responsive to NF-kappaB and NFAT, The Journal o f general virology
89 (2008) 2788-2798.
[33] S.A. Wolfe, P. Zhou, V. Dotsch, L. Chen, A. You, S.N. Ho, G.R. Crabtree, G.
Wagner, G.L. Verdine, Unusual Rel-like architecture in the DNA-binding domain o f the
transcription factor NFATc, Nature 385 (1997) 172-176.
[34] D.S. Straus, G. Pascual, M. Li, J.S. Welch, M. Ricote, C.H. Hsiang, L.L.
Sengchanthalangsy, G. Ghosh, C.K. Glass, 15-deoxy-delta 12,14-prostaglandin J2
inhibits multiple steps in the NF-kappa B signaling pathway, Proceedings o f the National
Academy o f Sciences o f the United States of America 97 (2000) 4844-4849.
39
FIGURE LEGENDS
Figure 1. ISd-PGJj inhibits IL-13 expression in Jurkat E6.1 T cells via a PPAR-yindependent mechanism. (A) Jurkat E6.1 cells were transiently transfected with pIL-13luc, stimulated with PMA/PHA, and treated with 15d-PGJ2. Cells were then lysed and
luciferase activity was monitored. Data are graphed as the mean (± standard deviation) o f
four replicates and are expressed in relative luciferase units (RLUs). These results are
representative of four independent experiments. PMA/ionomycin-activated Jurkat E6.1
cells were pre- or post-treated with 15d-PGJ2 before measurement o f (B) 1L-13 mRNA by
real-time RT-PCR (n=4) and (C) secreted IL-13 protein by ELISA (n=3). (D) Cells were
pre-treated with the PPAR-y inhibitor GW9662 before stimulation with PMA/ionomycin
or 15d-PGJ2. Secreted IL-13 was measured by ELISA (n=4). *p<0.05 and **p<0.01
Figure 2. 15d-PGJ2 inhibits IL-13 expression and cytokine production in PBMCs.
PBMCs pre- or post-treated for 30 min with 15d-PGJ2 were left untreated or activated
with PMA/ionomycin or a-CD3/a-CD28. (A) Cells were incubated for
8
h before
measurement o f IL-13 mRNA by real-time RT-PCR (n=3). Results are shown as a
percentage (%) o f inhibition compared to PMA/ionomycin-treated cells. (B) Secreted IL13 protein in culture supernatants was assessed by ELISA (n=5 for black series, n=4 for
grey series). (C) Jurkat E 6 . 1 cells were pre-treated with GW9662 for 30 min before
stimulation with PMA/ionomycin or 15d-PGJ2. Secreted IL-13 protein in culture
supernatants was measured by ELISA (n=5). *p<0.05 and **p<0.01.
Figure 3. PMA/ionomycin stimulation induces NFAT and NF-kB binding to the IL13 p element-like probe. Transcription factor binding to the IL-13 p element-like probe
was tested by EMSA with nuclear extracts isolated from (A) Jurkat E6.1 cells and (B)
PBMCs stimulated with PMA/ionomycin for the times indicated (n=3). (C) Nuclear
extracts from PBMCs either left untreated or treated for 15 min with PMA/ionomycin
were subjected to EMSA in the presence of antibodies against NFAT, NF-kB p50, or NFkB p65 for 20 min before addition o f the IL-13 p element-like probe (n=4).
40
Figure 4. 15d-PGJ2 inhibits NF-kB binding to the IL-13 p element-like probe in both
Jurkat E6.1 cells and PBMCs. Jurkat E6.1 cells were treated with 15d-PGJ2 for 15 min
before stimulation with PMA/ionomycin for 15 min. Nuclear extracts were then prepared
and subjected to EMSA with the (A) NF-kB or (B) IL-13 p element-like probe. PBMCs
were treated similarly and then nuclear extracts were subjected to EMSA with the (C)
NF-kB or (D) IL-13 p element-like probe (n=3 for all experiments).
41
Figure 1
B
2000 '
1000-
PMA/PHA:
15d-PGJ2:
■*
PMA/iono
15d-PGJ2:
P o st
Pre
S00-.
400I——*— I
300-
i
200
MO-
5
100
100-
i 1
PMA/iono:
15d-PGJj.
P o st
i
Pre
0PMA/iono
15d-PGJ;
GW9662
42
Figure 2
100-.
a 60-
PMA/iono:
aCD3/aCD28:
15d-PGJ2:
+
-
Pre
*
Post
Pre
Post
I
*------1
250'
f 200§ 150
IO 100
5.
£
50-j
t
PMA/iono
aCD3/aCD28
15d-PGJ2
•
>
s
400
1
2 300
S 200
ICl
n
100 '
PMA/iono:
15d-PGJ: :
GW9662
r
+
Post
Pre
+
+
Post Pre
Figure 3
A
PMA/iono (min): ~
5 1015306030
a-NFAT:- - ................a -p 5 0 :............................a-p65: - - - - - - - Cold comp. 100X: - - - - - - - +
B
-
C
0.55 10 15 30 60
-
30
-
-
-
-
-
-
-
-
-
15 15 15 15
-
+
-
.
-
-
-
*
- -'
Free probe
44
Figure 4
PMA/iono
15d-PGJ2
45
C H APITRE 3 : D iscussion
Note : Cette discussion complete celle qui a ete presentee dans Particle publie.
Dans cette etude, nous avons montre que la 15d-PGJ2 inhibait l’expression et la
production de l’IL-13 dans les cellules T activees, un effet jusque-la inconnu de cette
prostaglandine. La 15d-PGJ2 etait autant efficace dans les cellules qui avaient ete pre- que
post-traitees, montrant ainsi le potentiel d’un traitement avec cette prostaglandine, et ce,
meme apres le declenchement de Pinflammation. D’ailleurs, la prostaglandine 15d-PGJ2
est reconnue pour son role de premier plan dans la prevention et la resolution de
Pinflammation, notamment dans la regulation de Pactivation des macrophages et des
cellules endotheliales (Bishop-Bailey et Hla, 1999; Ricote et al., 1998; Scher et Pillinger,
2005). Les ligands du PPAR-y, incluant les agonistes synthetiques thiazolidinediones, ont
d ’ailleurs ete suggeres comme molecules therapeutiques pour cibler diverses maladies
inflammatoires touchant les voies respiratoires, telles que Pasthme allergique, la maladie
pulmonaire chronique obstructive, le syndrome de detresse respiratoire aigu et la fibrose
pulmonaire (Birrell et al., 2004; Burgess et al., 2005; Patel et al., 2003; Serhan et
Devchand, 2001). Par ailleurs, un traitement a la 15d-PGJ2, ou a la rosiglitazone
protegent contre une colite induite dans un modele de rat, ou contre Pinflammation du
colon dans un modele de souris (Ramakers et al., 2007; Sanchez-Hidalgo et al., 2005). De
plus, des etudes cliniques mettant a l’essai un traitement a la rosiglitazone montrent que
les agonistes de PPAR-y constituent un traitement prometteur contre la colite ulcereuse
(Lewis et al., 2001; Pedersen et Brynskov, 2010).
L’IL-13 est une cytokine immunomodulatrice d’importance impliquee dans plusieurs
pathologies. Par exemple, cette cytokine est necessaire et suffisante au developpement de
46
1’asthme allergique, pouvant declencher a elle seule ses effets pathophysiologiques via le
recepteur de l’IL-4 et les voies de signalisation communes (Wills-Karp et al., 1998).
Auparavant, les cytokines IL-4 et IL-5 etaient considerees comme etant essentielles dans
le developpement de cette condition meme si rien n’avait ete demontre en ce sens (WillsKarp et al., 1998). Plus recemment, l’lL-13 surexprime par les cellules epitheliales
intestinales a ete identifiee comme cytokine effectrice du declenchement de la colite
ulcereuse, affectant, entre autres, les jonctions serrees des cellules epitheliales et
l’apoptose de celle-ci (Heller et al., 2005). Malgre 1’implication de l’lL-13 dans ces
pathologies, peu de choses sont encore connues sur la regulation de la production de FIL13; il est done primordial d’approfondir les connaissances sur cette cytokine (Hershey,
2003).
L’objectif de cette etude etait d’evaluer l’effet de la 15d-PGJ2 sur l’expression et la
production de P1L-13 et la fa?on dont 15d-PGJ2 inhibe l’lL-13. Pour ce faire, quatre
objectifs specifiques ont ete fixes: 1) Determiner l’effet de la 15d-PGJ2 sur la
transcription de 1’ARNm de l’IL-13, 2) Verifier I’effet de la 15d-PGJ2 sur la production
de la cytokine IL-13, 3) Evaluer 1’implication du facteur de transcription NF- kB dans
l’inhibition de l’expression de l’IL-13, et 4) Determiner l’implication de PPAR-y dans
Faction inhibitrice de la 15d-PGJ2 envers l’IL-13.
Pour le premier objectif, la transcription de l’ARNm de l’IL-13 a ete etudiee de deux
fa9 ons. Dans un premier temps, les resultats ont montre que la 15d-PGJ2 inhibait
l’activation de la transcription dans les cellules T Jurkat E6.1 transferees avec le
plasmide IL-13 Luc. De plus, 1’experience de PCR semi-quantitatif dans ces memes
cellules et les PBMCs actives a revele que l’expression de l’ARNm IL-13 etait egalement
inhibee par cette prostaglandine (Fig. 1 de Particle). Ensuite, le second objectif de l’etude
etait d’aller verifier l’effet de la 15d-PGJ2 sur la production de la cytokine IL-13. Les
resultats ont, une fois de plus, montre une inhibition de l’IL-13 par la 15d-PGJ2dans les
47
cellules T, que ce soit en pre- ou en post-traitement, et ce, que les cellules soient activees
avec des agents stimulants comme PMA/ionomycine, ou avec a-CD3/a-CD28 dans le cas
des PBMCs (Fig. 2 de Particle).
II a deja ete demontre que la 15d-PGJ2 inhibe plusieurs cytokines inflammatoires, par
exemple l’IL-2 dans les cellules Jurkat E6.1, une lignee de cellules T CD4+ (Kanunfre et
al., 2004). D’autres etudes ont revele que cette prostaglandine inhibe aussi d ’autres
molecules et cytokines inflammatoires, notamment l’oxyde nitrique (NO), IL-ip, IL-6 et
TNF-a dans les macrophages actives par 1’IFN-y (Alieva et al., 2002). Dans ce cas, la
15d-PGJ2 exerce ses actions en inhibant la phosphorylation des MAPK induite par IFN-y
(menant a la production de ces mediateurs inflammatoires), tout en bloquant la
translocation de N F -k B au noyau. Une equipe a egalement rapporte une action inhibitrice
similaire de la 15d-PGJ2 sur les mediateurs inflammatoires NO, thromboxane B 2 et TNFa induits par l’IFN-y (Guyton et al., 2001). En effet, ils ont montre que la 15d-PGJ2
exer^ait son action inhibitrice en bloquant la degradation d’lKBa, un facteur qui maintient
N F -k B au cytoplasme, empechant ainsi sa translocation au noyau. Les effets de cette
prostaglandine anti-inflammatoire sur la cascade de signalisation de N F -k B ont d’ailleurs
ete etudies par plusieurs equipes (Castrillo et al., 2000; Rossi et al., 2000; Straus et al.,
2000) et demontrent la versatility de la 15d-PGJ2 a bloquer la cascade a plusieurs
endroits.
Ainsi, le troisieme objectif etait d’evaluer l’implication du facteur de transcription NF- kB
dans l’inhibition de Pexpression de PIL-13 par la 15d-PGJ2 via un essai de type EMSA.
Des extraits nucleaires de cellules T Jurkat E6.1 et de PBMCs pre-traites a la 15d-PGJ2,
puis stimules au PMA et a l’ionomycine ont ete realises. L’element P putatif du
promoteur IL-13 a ete choisi comme sonde pour sa correspondance a 1’element PI du
promoteur de l’IL-4 (Dolganov et al., 1996; Li-Weber et al., 1997; Li-Weber et
Krammer, 2003; Rooney et al., 1994). Dans le promoteur IL-4, cette sequence est un site
de liaison mutuellement exclusif pour les facteurs de transcription NFAT et NF- kB
48
(Casolaro et al., 1995). Ce phenomene a egalement ete rapporte pour l’element P putatif
du promoteur de l’IL-13. En effet, dans un contexte d’infection au virus humain Tlymphotropique 1 (de l’anglais Human T~Lymphotrophic Virus-], HTLV-1), la proteine
virale Tax transactive le promoteur IL-13 au niveau de cet element P putatif, ce qui
conduit a une surexpression de la cytokine (Silbermann et al., 2008; Waldele et al., 2004).
Les resultats des EMSA ont montre que la 15d-PGJ2 inhibait la formation de complexes
formes sur la sonde de Telement P putatif de l’IL-13 lorsque les cellules sont stimulees au
PMA/ionomycine (Fig. 3 de Particle). Puisque cette sonde contient un site de liaison a
N F -k B , la 15d-PGJ2 inhibe ainsi probablement la liaison de ce facteur de transcription au
promoteur de l’IL-13. Par contre, pour etre demontre, il faudrait faire des analyses plus
poussees, par exemple avec des experiences d’immunoprecipitation de la chromatine,
afin de representer les conditions in vivo dans lesquelles cette inhibition est faite, ce que
nous n’avons pas realise dans cette etude.
La production de 1TL-13 est enclenchee suite a l’activation du TCR et sa regulation est
coordonnee avec plusieufs cytokines, notamment l’IL-4 (Dolganov et al., 1996; Pahl et
al., 2002; Yao et al., 2012). Une autre equipe a deja demontre que l’IL-4 etait inhibee par
la 15d-PGJ2 et par la ciglitazone, un agoniste de PPAR-y dans les cellules T murines
(Chung et al., 2003b). Dans ce cas, la 15d-PGJ2 agissait par un mecanisme dependant de
PPAR-y puisque la ciglitazone produisait le meme effet sur 1TL-4. Les auteurs ont
demontre qu’en presence de PPAR-y active par un ligand, celui-ci interagissait
physiquement avec NFAT et I’empechait de reconnaitre ses sites de liaison, devenant
ainsi transcriptionnellement inactif. Une autre etude a montre que des ligands de PPAR-y,
la cliglitazone et la 15d-PGJ2 bloquaient la production et la secretion de 1TL-2 dans les
cellules T (Clark et al., 2000). De plus, la ciglitazone inhibe aussi la production de l’IL12 dans les macrophages actives via un mecanisme qui impliquait une interaction entre
PPAR-y et NF- kB (Chung et al., 2000).
49
Comme quatrieme objectif, l’implication de PPAR-y a done ete etudiee dans le
mecanisme d’inhibition de l’IL-13 par la 15d-PGJ2 en utilisant un antagoniste de ce
recepteur, le GW9662. Les cellules T Jurkat E6.1 et les PBMCs actives ont ete stimulees
avec PMA/ionomycine, traites avec 15d-PGJ2, puis traites ou non avec le GW9662, un
inhibiteur irreversible de PPAR-y (Huang et al., 1999). Les resultats ont revele que le
GW9662 n’empechait pas la 15d-PGJ2 d’exercer ses efifets inhibiteurs sur l’lL-13, et done
que la 15d-PGJ2 agit dans ce cas-ci de fai^on independante de PPAR-y (Fig. 4 de
Particle). Ainsi, ce mecanisme d’inhibition est different de celui presente par P equipe de
Chung pour l’inhibition de la production de PIL-4 (Chung et al., 2003b).
Toutefois, il existe plusieurs exemples d’actions de la 15d-PGJ2 qui se font
independamment PPAR-y, la mieux connue etant Pinhibition directe de NF-kB, plus
particulierement en bloquant IKK et en empechant la liaison de ce facteur a I’ADN
(Rossi et al., 2000; Straus et al., 2000). Plus recemment, une equipe a demontre que la
15d-PGJ2 reduisait de fa?on marquee la production de la chimiokine MCP-1 (de Panglais
Monocyte Chemoattractant Protein 1) induite par la proteine Tat du V1H-1 (virus de
Pimmunodeficience humaine de type 1) dans des coupes d’hippocampe de rat (Kim et al.,
2012). En utilisant le GW9662, P equipe a montre que la
15d-PGJ2 agissait
independamment de PPAR-y. Par ailleurs, une autre etude a revele que la 15d-PGJ2
inhibait MMP-13 induite par le TNF-a dans les fibroblastes synoviaux en contrecarrant la
translocation de NF-kB au noyau et en bloquant IKK (Lin et al., 2011). Ainsi, a la
lumiere de ces etudes et sachant que NF-kB est essentiel a la production de PIL-13 (Pahl
et al., 2002), il est done possible que la 15d-PGJ2 agisse de fa^on independante PPAR-y
dans le mecanisme d’inhibition de PIL-13.
50
C H A PIT R E 4 : Conclusion
Ces travaux de maitrise auront permis de demontrer que la 15d-PGJ2 inhibe l’IL-13 au
niveau de I’expression et de la production dans les cellules T Jurkat E6.1 et les PBMCs
actives. De plus, I’etude a revele que le mecanisme d’action de cette inhibition etait
independant du recepteur PPAR-y. Cette action inhibitrice de la 15d-PGJ2 sur PIL-13
etait jusque-la inconnue puisqu’aucune equipe n’avait rapporte avant un tel effet. Cette
decouverte est d’autant plus interessante etant donne Pimplication de PIL-13 dans
diverses pathologies comme la colite ulcereuse et Pasthme allergique. Cette etude met
ainsi en lumiere une nouvelle fonction de la 15d-PGJ2 et permet d’envisager une
utilisation de cette prostaglandine avec les traitements existants pour les pathologies ou
PIL-13 joue un role preponderant, soit avec les corticosteroi'des pour la colite ulcereuse,
et avec les bronchodilatateurs ou les glucocortico'fdes pour Pasthme allergique. 11 serait
approprie d’approfondir le mecanisme d’inhibition de PIL-13 par la 15d-PGJ2, par
exemple en allant verifier si cette prostaglandine a un effet sur la cascade de signalisation
des MAPK, declenchee par Pactivation du TCR, et done importante pour la production
d’IL-13 dans les cellules T (Pahl et al., 2002) Par ailleurs, etant donne que PIL-13 est la
cytokine effectrice dans la colite ulcereuse (Heller et al., 2005), il serait interessant
d’explorer davantage les applications de cette decouverte, notamment dans un modele
cellulaire de colite ulcereuse afin de voir les effets 15d-PGJ2 sur les cellules epitheliales
intestinales surexprimant IL-13.
51
A ctivation du TCR
Cellule T,
PPAR-y
P ro te in e
G e n e d e l'IL-13
Figure 8 : Effet de la 15d-PGJ2 sur la production d’IL-13 dans les cellules T
Dans les cellules T activees, les voies de signalisation menant a la production d’IL-13
sont celles des MAPK, NFAT et NF-kB. La 15d-PGJ2 inhibe l’expression et la
production de l’IL-13. Elle le fait de fa9on independante de PPAR-y, probablement en
bloquant NF-kB et NFAT (a determiner).
52
BIBLIOGRAPHIE
Alieva, D.G., Johnson, E.B., Lio, F.M., Boehme, S.A., Conlon, P.J., and Crowe, P.D.
(2002). Regulation of murine macrophage proinflammatory and anti-inflammatory
cytokines by ligands for peroxisome proliferator-activated receptor-gamma: counterregulatory activity by IFN-gamma. J. Leukoc. Biol. 71, 677-685.
Altman, A., and Villalba, M. (2003). Protein kinase C-theta (PKCtheta): it's all about
location, location, location. Immunol. Rev. 192, 53-63.
Aman, M.J., Tayebi, N., Obiri, N.I., Puri, R.K., Modi, W.S., and Leonard, W.J. (1996).
cDNA cloning and characterization o f the human interleukin 13 receptor alpha chain. J.
Biol. Chem. 271, 29265-29270.
Andrews, A.L., Nasir, T., Bucchieri, F., Holloway, J.W., Holgate, S.T., and Davies, D.E.
(2006). IL-13 receptor alpha 2: a regulator o f IL-13 and IL-4 signal transduction in
primary human fibroblasts. J. Allergy Clin. Immunol. 118, 858-865.
Arendt, C.W., Albrecht, B., Soos, T.J., and Littman, D.R. (2002). Protein kinase C-theta;:
signaling from the center o f the T-cell synapse. Curr. Opin. Immunol. 14, 323-330.
Beg, A.A., Ruben, S.M., Scheinman, R.I., Haskill, S., Rosen, C.A., and Baldwin, A.S.,Jr.
(1992). I kappa B interacts with the nuclear localization sequences of the subunits ofN F kappa B: a mechanism for cytoplasmic retention. Genes Dev. 6, 1899-1913.
Bellinghausen, I., Brand, P., Bottcher, I., Klostermann, B., Knop, J., and Saloga, J.
(2003). Production of interleukin-13 by human dendritic cells after stimulation with
protein allergens is a key factor for induction o f T helper 2 cytokines and is associated
with activation o f signal transducer and activator o f transcription-6. Immunology 108,
167-176.
Birrell, M.A., Patel, H.J., McCluskie, K., Wong, S., Leonard, T., Yacoub, M.H., and
Belvisi, M.G. (2004). PPAR-gamma agonists as therapy for diseases involving airway
neutrophilia. Eur. Respir. J. 24, 18-23.
Bishop-Bailey, D., and Hla, T. (1999). Endothelial cell apoptosis induced by the
peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) ligand 15-deoxy-Deltal2, 14prostaglandin J2. J. Biol. Chem. 274, 17042-17048.
53
Brightling, C.E., Saha, S., and Hollins, F. (2010). Interleukin-13: prospects for new
treatments. Clin. Exp. Allergy 40, 42-49.
Burd, P.R., Thompson, W.C., Max, E.E., and Mills, F.C. (1995). Activated mast cells
produce interleukin 13. J. Exp. Med. 181, 1373-1380.
Burgess, H.A., Daugherty, L.E., Thatcher, T.H., Lakatos, H.F., Ray, D.M., Redonnet, M.,
Phipps, R.P., and Sime, P.J. (2005). PPARgamma agonists inhibit TGF-beta induced
pulmonary myofibroblast differentiation and collagen production: implications for
therapy o f lung fibrosis. Am. J. Physiol. Lung Cell. Mol. Physiol. 288, LI 146-53.
Burke, T.F., Casolaro, V., and Georas, S.N. (2000). Characterization o f P5, a novel
NFAT/AP-1 site in the human 1L-4 promoter. Biochem. Biophys. Res. Commun. 270,
1016-1023.
Caput, D., Laurent, P., Kaghad, M., Lelias, J.M., Lefort, S., Vita, N., and Ferrara, P.
(1996). Cloning and characterization o f a specific interleukin (IL)-13 binding protein
structurally related to the IL-5 receptor alpha chain. J. Biol. Chem. 271, 16921-16926.
Casolaro, V., Georas, S.N., Song, Z., Zubkoff, I.D., Abdulkadir, S.A., Thanos, D., and
Ono, S.J. (1995). Inhibition o f NF-AT-dependent transcription by NF-kappa B:
implications for differential gene expression in T helper cell subsets. Proc. Natl. Acad.
Sci. U. S. A. 92, 11623-11627.
Castrillo, A., Diaz-Guerra, M.J., Hortelano, S., Martin-Sanz, P., and Bosca, L. (2000).
Inhibition of IkappaB kinase and IkappaB phosphoiylation by 15-deoxy-Delta(12,14)prostaglandin J(2) in activated murine macrophages. Mol. Cell. Biol. 20, 1692-1698.
Chawla, A., Barak, Y., Nagy, L., Liao, D., Tontonoz, P., and Evans, R.M. (2001). PPAR­
gamma dependent and independent effects on macrophage-gene expression in lipid
metabolism and inflammation. Nat. Med. 7, 48-52.
Chinetti, G., Griglio, S., Antonucci, M., Torra, I.P., Delerive, P., Majd, Z., Fruchart, J.C.,
Chapman, J., Najib, J., and Staels, B. (1998). Activation of proliferator-activated
receptors alpha and gamma induces apoptosis o f human monocyte-derived macrophages.
J. Biol. Chem. 273, 25573-25580.
Chung, S.W., Kang, B.Y., Kim, S.H., Pak, Y.K., Cho, D., Trinchieri, G., and Kim, T.S.
(2000). Oxidized low density lipoprotein inhibits interleukin-12 production in
lipopolysaccharide-activated mouse macrophages via direct interactions between
peroxisome proliferator-activated receptor-gamma and nuclear factor-kappa B. J. Biol.
Chem. 275, 32681-32687.
54
Chung, S.W., Kang, B.Y., and Kim, T.S. (2003a). Inhibition of interleukin-4 production
in CD4+ T cells by peroxisome proliferator-activated receptor-gamma (PPAR-gamma)
ligands: involvement of physical association between PPAR-gamma and the nuclear
factor of activated T cells transcription factor. Mol. Pharmacol. 64, 1169-1179.
Chung, S.W., Kang, B.Y., and Kim, T.S. (2003b). Inhibition of interleukin-4 production
in CD4+ T cells by peroxisome proliferator-activated receptor-gamma (PPAR-gamma)
ligands: involvement o f physical association between PPAR-gamma and the nuclear
factor o f activated T cells transcription factor. Mol. Pharmacol. 64, 1169-1179.
Chuvpilo, S., Schomberg, C., Gerwig, R., Heinfling, A., Reeves, R., Grummt, F., and
Serfling, E. (1993). Multiple closely-linked NFAT/octamer and HMG I(Y) binding sites
are part o f the interleukin-4 promoter. Nucleic Acids Res. 21, 5694-5704.
Clark, R. B., Bishop-Bailey, D., Estrada-Hemandez, T., Hla, T., Puddington, L. and
Padula, S. J. (2000). The nuclear receptor PPAR-y and immunoregulation: PPAR-y
mediates inhibition of helper T cell responses. J. Immunol. 164, 1364-71.
Cocks, B.G., de Waal Malefyt, R., Galizzi, J.P., de Vries, J.E., and Aversa, G. (1993). IL13 induces proliferation and differentiation o f human B cells activated by the CD40
ligand. Int. Immunol. 5, 657-663.
Coleman, R.A., Smith, W.L., and Narumiya, S. (1994). International Union of
Pharmacology classification o f prostanoid receptors: properties, distribution, and
structure o f the receptors and their subtypes. Pharmacol. Rev. 46, 205-229.
Combs, C.K., Johnson, D.E., Karlo, J.C., Cannady, S.B., and Landreth, G.E. (2000).
Inflammatory mechanisms in Alzheimer's disease: inhibition o f beta-amyloid-stimulated
proinflammatory responses and neurotoxicity by PPARgamma agonists. J. Neurosci. 20,
558-567.
Crabtree, G.R., and Clipstone, N.A. (1994). Signal transmission between the plasma
membrane and nucleus o f T lymphocytes. Annu. Rev. Biochem. 63, 1045-1083.
Cuzzocrea, S., Pisano, B., Dugo, L., Ianaro, A., Patel, N.S., Di Paola, R., Genovese, T.,
Chatterjee, P.K., Di Rosa, M., Caputi, A.P., and Thiemermann, C. (2003). Rosiglitazone
and 15-deoxy-Deltal 2 ,14-prostaglandin J2, ligands o f the peroxisome proliferatoractivated receptor-gamma (PPAR-gamma), reduce ischaemia/reperfusion injury o f the
gut. Br. J. Pharmacol. 140, 366-376.
Das, J., Chen, C.H., Yang, L., Cohn, L., Ray, P., and Ray, A. (2001). A critical role for
NF-kappa B in GATA3 expression and TH2 differentiation in allergic airway
inflammation. Nat. Immunol. 2, 45-50.
55
Doherty, T.M., Kastelein, R., Menon, S., Andrade, S., and Coffman, R.L. (1993).
Modulation o f murine macrophage function by IL-13. J. Immunol. 151, 7151-7160.
Dolganov, G., Bort, S., Lovett, M., Burr, J., Schubert, L., Short, D., McGum, M., Gibson,
C., and Lewis, D.B. (1996). Coexpression o f the interleukin-13 and interleukin-4 genes
correlates with their physical linkage in the cytokine gene cluster on human chromosome
5q23-31. Blood 87, 3316-3326.
Donaldson, D.D., Whitters, M.J., Fitz, L.J., Neben, T.Y., Finnerty, H., Henderson, S.L.,
O'Hara, R.M.,Jr, Beier, D.R., Turner, K.J., Wood, C.R., and Collins, M. (1998). The
murine IL-13 receptor alpha 2: molecular cloning, characterization, and comparison with
murine IL-13 receptor alpha 1. J. Immunol. 161, 2317-2324.
Doyle, M.C., Tremblay, S., Dumais, N. (2013) 15-deoxy-A 12,14-prostaglandin J2
inhibits IL-13 production in T cells by a NF-KB-dependent mechanism. Biochem Biophys
Res Commun. 431, 472-477.
Ducharme, A.-M. (2010). Effets de la 15-deoxy-A12,14-prostaglandine J 2 et des
agonistes synthetiques du PPAR-y sur la pathogenese du VIH-1. Memoire de maftrise.
Universite de Sherbrooke, Sherbrooke, Canada.
Eguchi, Y., Eguchi, N., Oda, H., Seiki, K., Kijima, Y., Matsu-ura, Y., Urade, Y., and
Hayaishi, O. (1997). Expression o f lipocalin-type prostaglandin D synthase (beta-trace) in
human heart and its accumulation in the coronary circulation of angina patients. Proc.
Natl. Acad. Sci. U. S. A. 94, 14689-14694.
Fitzpatrick, F.A., and Wynalda, M.A. (1983). Albumin-catalyzed metabolism o f
prostaglandin D2. Identification o f products formed in vitro. J. Biol. Chem. 258, 1171311718.
Forman, B.M., Chen, J., and Evans, R.M. (1996). The peroxisome proliferator-activated
receptors: ligands and activators. Ann. N. Y. Acad. Sci. 804, 266-275.
Fukushima, M. (1992). Biological activities and mechanisms of action of PGJ2 and
related compounds: an update. Prostaglandins Leukot. Essent. Fatty Acids 47, 1-12.
Fukushima, M. (1990). Prostaglandin J2—anti-tumour and anti-viral activities and the
mechanisms involved. Eicosanoids 3, 189-199.
Gallant, M.A., Samadfam, R., Hackett, J.A., Antoniou, J., Parent, J.L., and de BrumFemandes, A.J. (2005). Production o f prostaglandin D(2) by human osteoblasts and
modulation of osteoprotegerin, RANKL, and cellular migration by DP and CRTH2
receptors. J. Bone Miner. Res. 20, 672-681.
56
Gervais, F.G., Cruz, R.P., Chateauneuf, A., Gale, S., Sawyer, N., Nantel, F., Metters,
K.M., and O'neill, G.P. (2001). Selective modulation o f chemokinesis, degranulation, and
apoptosis in eosinophils through the PGD2 receptors CRTH2 and DP. J. Allergy Clin.
Immunol. 108, 982-988.
Goto, K., Chiba, Y., and Misawa, M. (2009). IL-13 induces translocation of NF-kappaB
in cultured human bronchial smooth muscle cells. Cytokine 46, 96-99.
Guyton, K., Bond, R., Reilly, C., Gilkeson, G., Halushka, P., and Cook, J. (2001).
Differential effects o f 15-deoxy-delta(12,14)-prostaglandin J2 and a peroxisome
proliferator-activated receptor gamma agonist on macrophage activation. J. Leukoc. Biol.
69, 631-638.
Hajoui, O., Janani, R., Tulic, M., Joubert, P., Ronis, T., Hamid, Q., Zheng, H., and
Mazer, B.D. (2004). Synthesis o f IL-13 by human B lymphocytes: regulation and role in
IgE production. J. Allergy Clin. Immunol. 114, 657-663.
Hancock, A., Armstrong, L., Gama, R., and Millar, A. (1998). Production o f interleukin
13 by alveolar macrophages from normal and fibrotic lung. Am. J. Respir. Cell Mol. Biol.
18, 60-65.
Hardy, C.C., Robinson, C., Tattersfield, A.E., and Holgate, S.T. (1984). The
bronchoconstrictor effect o f inhaled prostaglandin D2 in normal and asthmatic men. N.
Engl. J. Med. 311, 209-213.
Hehner, S.P., Li-Weber, M., Giaisi, M., Droge, W., Krammer, P.H., and Schmitz, M.L.
(2000). Vav synergizes with protein kinase C theta to mediate IL-4 gene expression in
response to CD28 costimulation in T cells. J. Immunol. 164, 3829-3836.
Heinemann, A., Schuligoi, R., Sabroe, I., Hartnell, A., and Peskar, B.A. (2003). Delta 12prostaglandin J2, a plasma metabolite o f prostaglandin D2, causes eosinophil
mobilization from the bone marrow and primes eosinophils for chemotaxis. J. Immunol.
170, 4752-4758.
Heller, F., Florian, P., Bojarski, C., Richter, J., Christ, M„ Hillenbrand, B., Mankertz, J.,
Gitter, A.H., Burgel, N., Fromm, M., et al. (2005). Interleukin-13 is the key effector Th2
cytokine in ulcerative colitis that affects epithelial tight junctions, apoptosis, and cell
restitution. Gastroenterology 129, 550-564.
Heller, F., Fuss, I.J., Nieuwenhuis, E.E., Blumberg, R.S., and Strober, W. (2002).
Oxazolone colitis, a Th2 colitis model resembling ulcerative colitis, is mediated by IL13-producing NK-T cells. Immunity 17, 629-638.
57
Herlong, J.L., and Scott, T.R. (2006). Positioning prostanoids of the D and J series in the
immunopathogenic scheme. Immunol. Lett. 102, 121-131.
Hershey, G.K. (2003). IL-13 receptors and signaling pathways: an evolving web. J.
Allergy Clin. Immunol. I l l , 677-90; quiz 691.
Hilton, D.J., Zhang, J.G., Metcalf, D., Alexander, W.S., Nicola, N.A., and Willson, T.A.
(1996). Cloning and characterization o f a binding subunit o f the interleukin 13 receptor
that is also a component o f the interleukin 4 receptor. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 93,
497-501.
Hirai, H., Tanaka, K., Yoshie, O., Ogawa, K., Kenmotsu, K., Takamori, Y., Ichimasa, M.,
Sugamura, K., Nakamura, M., Takano, S., and Nagata, K. (2001). Prostaglandin D2
selectively induces chemotaxis in T helper type 2 cells, eosinophils, and basophils via
seven-transmembrane receptor CRTH2. J. Exp. Med. 193, 255-261.
Hortelano, S., Castrillo, A., Alvarez, A.M., and Bosca, L. (2000). Contribution of
cyclopentenone prostaglandins to the resolution o f inflammation through the potentiation
o f apoptosis in activated macrophages. J. Immunol. 165, 6525-6531.
Huang, J.T., Welch, J.S., Ricote, M., Binder, C.J., Willson, T.M., Kelly, C., Witztum,
J.L., Funk, C.D., Conrad, D., and Glass, C.K. (1999). Interleukin-4-dependent production
o f PPAR-gamma ligands in macrophages by 12/15-lipoxygenase. Nature 400, 378-382.
Huang, S.K., Xiao, H.Q., Kleine-Tebbe, J., Paciotti, G., Marsh, D.G., Lichtenstein, L.M.,
and Liu, M.C. (1995). IL-13 expression at the sites o f allergen challenge in patients with
asthma. J. Immunol. 155, 2688-2694.
Hughes, C.C., and Pober, J.S. (1996). Transcriptional regulation o f the interleukin-2 gene
in normal human peripheral blood T cells. Convergence o f costimulatory signals and
differences from transformed T cells. J. Biol. Chem. 271, 5369-5377.
Isakov, N., and Altman, A. (2002). Protein kinase C(theta) in T cell activation. Annu.
Rev. Immunol. 20, 761-794.
Jacobs, M.D., and Harrison, S.C. (1998). Structure o f an IkappaBalpha/NF-kappaB
complex. Cell 95, 749-758.
Jiang, C., Ting, A.T., and Seed, B. (1998). PPAR-gamma agonists inhibit production of
monocyte inflammatory cytokines. Nature 391, 82-86.
Johnson, G.L., and Lapadat, R. (2002). Mitogen-activated protein kinase pathways
mediated by ERK, JNK, and p38 protein kinases. Science 298, 1911-1912.
58
Kanaoka, Y., Fujimori, K., Kikuno, R., Sakaguchi, Y., Urade, Y., and Hayaishi, O.
(2000). Structure and chromosomal localization of human and mouse genes for
hematopoietic prostaglandin D synthase. Conservation o f the ancestral genomic structure
o f sigma-class glutathione S-transferase. Eur. J. Biochem. 267, 3315-3322.
Kanunfre, C.C., da Silva Freitas, J.J., Pompeia, C., Goncalves de Almeida, D.C., CuryBoaventura, M.F., Verlengia, R., and Curi, R. (2004). Ciglitizone and 15d PGJ2 induce
apoptosis in Jurkat and Raji cells. Int. Immunopharmacol. 4, 1171 -1185.
Kawahito, Y., Kondo, M., Tsubouchi, Y., Hashiramoto, A., Bishop-Bailey, D., Inoue, K.,
Kohno, M., Yamada, R., Hla, T., and Sano, H. (2000). 15-deoxy-delta(12,14)-PGJ(2)
induces synoviocyte apoptosis and suppresses adjuvant-induced arthritis in rats. J. Clin.
Invest. 106, 189-197.
Kelly, B.L., and Locksley, R.M. (2000). Coordinate regulation of the IL-4, IL-13, and IL5 cytokine cluster in Th2 clones revealed by allelic expression patterns. J. Immunol. 165,
2982-2986.
Kersten, S., Desvergne, B., and Wahli, W. (2000). Roles o f PPARs in health and disease.
Nature 405, 421-424.
Khan, W.I., Abe, T., Ishikawa, N., Nawa, Y., and Yoshimura, K. (1995). Reduced
amount of intestinal mucus by treatment with anti-CD4 antibody interferes with the
spontaneous cure o f Nippostrongylus brasiliensis-infection in mice. Parasite Immunol.
17, 485-491.
Kim, S.E., Lee, E.O., Yang, J.H., Kang, J.H., Suh, Y.H., and Chong, Y.H. (2012). 15deoxy-Delta(l)(2),(l)(4) -prostaglandin J(2) inhibits human immunodeficiency virus-1
tat-induced monocyte chemoattractant protein-1/CCL2 production by blocking the
extracellular signal-regulated kinase-1/2 signaling pathway independently o f peroxisome
proliferator-activated receptor-gamma and heme oxygenase-1 in rat hippocampal slices.
J. Neurosci. Res. 90, 1732-1742.
Kolios, G., Robertson, D.A., Jordan, N.J., Minty, A., Caput, D., Ferrara, P., and
Westwick, J. (1996). Interleukin-8 production by the human colon epithelial cell line FIT29: modulation by interleukin-13. Br. J. Pharmacol. 119, 351-359.
Laporte, J.C., Moore, P.E., Baraldo, S., Jouvin, M.H., Church, T.L., Schwartzman, I.N.,
Panettieri, R.A.,Jr, Kinet, J.P., and Shore, S.A. (2001). Direct effects o f interleukin-13 on
signaling pathways for physiological responses in cultured human airway smooth muscle
cells. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 164, 141-148.
59
Lavenu-Bombled, C., Trainor, C.D., Makeh, I., Romeo, P.H., and Max-Audit, I. (2002).
Interleukin-13 gene expression is regulated by GATA-3 in T cells: role of a critical
association of a GATA and two GATG motifs. J. Biol. Chem. 277, 18313-18321.
Le Beau, M.M., Lemons, R.S., Espinosa, R.,3rd, Larson, R.A., Arai, N., and Rowley, J.D.
(1989). Interleukin-4 and interleukin-5 map to human chromosome 5 in a region
encoding growth factors and receptors and are deleted in myeloid leukemias with a
del(5q). Blood 73, 647-650.
Lee, J.S., Campbell, H.D., Kozak, C.A., and Young, I.G. (1989). The 1L-4 and IL-5 genes
are closely linked and are part of a cytokine gene cluster on mouse chromosome 11.
Somat. Cell Mol. Genet. 15, 143-152.
Lewis, J.D., Lichtenstein, G.R., Stein, R.B., Deren, J.J., Judge, T.A., Fogt, F., Furth, E.E.,
Demissie, E.J., Hurd, L.B., Su, C.G., et al. (2001). An open-label trial of the PPARgamma ligand rosiglitazone for active ulcerative colitis. Am. J. Gastroenterol. 96, 33233328.
Li, M., Pascual, G., and Glass, C.K. (2000). Peroxisome proliferator-activated receptor
gamma-dependent repression o f the inducible nitric oxide synthase gene. Mol. Cell. Biol.
20, 4699-4707.
Lin, J.X., Migone, T.S., Tsang, M., Friedmann, M., Weatherbee, J.A., Zhou, L.,
Yamauchi, A., Bloom, E.T., Mietz, J., and John, S. (1995). The role of shared receptor
motifs and common Stat proteins in the generation of cytokine pleiotropy and redundancy
by IL-2, IL-4, 1L-7, IL-13, and IL-15. Immunity 2, 331-339.
Lin, T.H., Tang, C.H., Wu, K., Fong, Y.C., Yang, R.S., and Fu, W.M. (2011). 15-deoxyDelta(12,14) -prostaglandin-J2 and Ciglitazone Inhibit TNF-alpha-induced matrix
metalloproteinase 13 production via the antagonism o f NF-kappaB activation in human
synovial fibroblasts. J. Cell. Physiol.
Liou, H.C., Jin, Z., Tumang, J., Andjelic, S., Smith, K.A., and Liou, M.L. (1999). c-Rel is
crucial for lymphocyte proliferation but dispensable for T cell effector function. Int.
Immunol. 11, 361-371.
Li-Weber, M., and Krammer, P.H. (2003). Regulation o f IL4 gene expression by T cells
and therapeutic perspectives. Nat. Rev. Immunol. 3, 534-543.
Li-Weber, M., Salgame, P., Hu, C., and Krammer, P.H. (1997). Characterization of
constitutive and inducible transcription factors binding to the P2 NF-AT site in the human
interleukin-4 promoter. Gene 188, 253-260.
60
Luttmann, W., Knoechel, B., Foerster, M., Matthys, H., Virchow, J.C.,Jr, and Kroegel, C.
(1996). Activation o f human eosinophils by IL-13. Induction o f CD69 surface antigen, its
relationship to messenger RNA expression, and promotion o f cellular viability. J.
Immunol. 157, 1678-1683.
Luttmann, W., Sengler, C., Herzog, V., Balkow, S., Matthys, H., and Virchow, J.C.,Jr.
(1999). Differential modulation o f interleukin-4 and interleukin-13 secretion from human
peripheral blood mononuclear cells. Immunol. Lett. 69, 225-231.
Macian, F. (2005). NFAT proteins: key regulators of T-cell development and function.
Nat. Rev. Immunol. 5, 472-484.
Malinowski, J.M., and Bolesta, S. (2000). Rosiglitazone in the treatment o f type 2
diabetes mellitus: a critical review. Clin. Ther. 22, 1151-68; discussion 1149-50.
Marx, N., Sukhova, G., Murphy, C., Libby, P., and Plutzky, J. (1998). Macrophages in
human atheroma contain PPARgamma: differentiation-dependent peroxisomal
proliferator-activated receptor gamma(PPARgamma) expression and reduction of MMP9 activity through PPARgamma activation in mononuclear phagocytes in vitro. Am. J.
Pathol. 153, 17-23.
McKenzie, A.N. (2000). Regulation o f T helper type 2 cell immunity by interleukin-4 and
interleukin-13. Pharmacol. Ther. 88, 143-151.
McKenzie, A.N., Culpepper, J.A., de Waal Malefyt, R., Briere, F., Punnonen, J., Aversa,
G., Sato, A., Dang, W., Cocks, B.G., and Menon, S. (1993). Interleukin 13, a T-cellderived cytokine that regulates human monocyte and B-cell function. Proc. Natl. Acad.
Sci. U. S. A. 90, 3735-3739.
McKenzie, G.J., Bancroft, A., Grencis, R.K., and McKenzie, A.N. (1998). A distinct role
for interleukin-13 in Th2-cell-mediated immune responses. Curr. Biol. 8, 339-342.
Minty, A., Chalon, P., Derocq, J.M., Dumont, X., Guillemot, J.C., Kaghad, M., Labit, C.,
Leplatois, P., Liauzun, P., and Miloux, B. (1993). Interleukin-13 is a new human
lymphokine regulating inflammatory and immune responses. Nature 362, 248-250.
Monneret, G., Li, H., Vasilescu, J., Rokach, J., and Powell, W.S. (2002). 15-Deoxy-delta
12,14-prostaglandins D2 and J2 are potent activators o f human eosinophils. J. Immunol.
168, 3563-3569.
Monticelli, S., Solymar, D.C., and Rao, A. (2004). Role of NFAT proteins in IL13 gene
transcription in mast cells. J. Biol. Chem. 279, 36210-36218.
61
Moraes, L.A., Piqueras, L., and Bishop-Bailey, D. (2006). Peroxisome proliferatoractivated receptors and inflammation. Pharmacol. Ther. 110, 371-385.
Murata, T., Husain, S.R., Mohri, H., and Puri, R.K. (1998). Two different IL-13 receptor
chains are expressed in normal human skin fibroblasts, and IL-4 and IL-13 mediate signal
transduction through a common pathway. Int. Immunol. 10, 1103-1110.
Nagata, K., and Hirai, H. (2003). The second PGD(2) receptor CRTH2: structure,
properties, and functions in leukocytes. Prostaglandins Leukot. Essent. Fatty Acids 69,
169-177.
Nantel, F., Fong, C., Lamontagne, S., Wright, D.H., Giaid, A., Desrosiers, M., Metters,
K.M., O'Neill, G.P., and Gervais, F.G. (2004). Expression o f prostaglandin D synthase
and the prostaglandin D2 receptors DP and CRTH2 in human nasal mucosa.
Prostaglandins Other Lipid Mediat. 73, 87-101.
Narumiya, S., and Fukushima, M. (1987). Active transport and cellular accumulation o f
cyclopentenone prostaglandins: a mechanism of prostaglandin-induced growth inhibition.
Adv. Prostaglandin Thromboxane Leukot. Res. 17B, 972-975.
Narumiya, S., and Fukushima, M. (1986). Site and mechanism o f growth inhibition by
prostaglandins. I. Active transport and intracellular accumulation o f cyclopentenone
prostaglandins, a reaction leading to growth inhibition. J. Pharmacol. Exp. Ther. 239,
500-505.
Nawa, Y., Ishikawa, N., Tsuchiya, K., Horii, Y., Abe, T., Khan, A.I., Bing-Shi, Itoh, H.,
Ide, H., and Uchiyama, F. (1994). Selective effector mechanisms for the expulsion of
intestinal helminths. Parasite Immunol. 16, 333-338.
Nilsson, G., and Nilsson, K. (1995). Effects o f interleukin (IL)-l 3 on immediate-early
response gene expression, phenotype and differentiation of human mast cells.
Comparison with IL-4. Eur. J. Immunol. 25, 870-873.
Offenbacher, S., Odle, B.M., and Van Dyke, T.E. (1986). The use o f crevicular fluid
prostaglandin E2 levels as a predictor o f periodontal attachment loss. J. Periodontal. Res.
21 , 1 0 1 - 1 1 2 .
Oliva, J.L., Perez-Sala, D., Castrillo, A., Martinez, N., Canada, F.J., Bosca, L., and Rojas,
J.M. (2003). The cyclopentenone 15-deoxy-deIta 12,14-prostaglandin J2 binds to and
activates H-Ras. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 100, 4772-4777.
Pahl, A., Zhang, M., Kuss, H., Szelenyi, I., and Brune, K. (2002). Regulation o f IL-13
synthesis in human lymphocytes: implications for asthma therapy. Br. J. Pharmacol. 135,
1915-1926.
62
Palombella, V.J., Rando, O.J., Goldberg, A.L., and Maniatis, T. (1994). The ubiquitinproteasome pathway is required for processing the NF-kappa B1 precursor protein and
the activation o f NF-kappa B. Cell 78, 773-785.
Pascual, G., Fong, A.L., Ogawa, S., Gamliel, A., Li, A.C., Perissi, V., Rose, D.W.,
Willson, T.M., Rosenfeld, M.G., and Glass, C.K. (2005). A SUMOylation-dependent
pathway mediates transrepression o f inflammatory response genes by PPAR-gamma.
Nature 437, 759-763.
Patel, H.J., Belvisi, M.G., Bishop-Bailey, D., Yacoub, M.H., and Mitchell, J.A. (2003).
Activation of peroxisome proliferator-activated receptors in human airway smooth
muscle cells has a superior anti-inflammatory profile to corticosteroids: relevance for
chronic obstructive pulmonary disease therapy. J. Immunol. 170, 2663-2669.
Pedersen, G., and Brynskov, J. (2010). Topical rosiglitazone treatment improves
ulcerative colitis by restoring peroxisome proliferator-activated receptor-gamma activity.
Am. J. Gastroenterol. 105, 1595-1603.
Punnonen, J., Aversa, G., Cocks, B.G., McKenzie, A.N., Menon, S., Zurawski, G., de
Waal Malefyt, R., and de Vries, J.E. (1993). Interleukin 13 induces interleukin 4independent IgG4 and IgE synthesis and CD23 expression by human B cells. Proc. Natl.
Acad. Sci. U. S. A. 90, 3730-3734.
Punnonen, J., and de Vries, J.E. (1994). IL-13 induces proliferation, Ig isotype switching,
and Ig synthesis by immature human fetal B cells. J. Immunol. 152, 1094-1102.
Ramakers, J.D., Verstege, M.I., Thuijls, G., Te Velde, A.A., Mensink, R.P., and Plat, J.
(2007). The PPARgamma agonist rosiglitazone impairs colonic inflammation in mice
with experimental colitis. J. Clin. Immunol. 27, 275-283.
Rao, A., Luo, C., and Hogan, P.G. (1997). Transcription factors o f the NFAT family:
regulation and function. Annu. Rev. Immunol. 15, 707-747.
Raz, A. (1972). Interaction o f prostaglandins with blood plasma proteins. 3. Rate o f
disappearance and metabolites formation after intravenous administration o f free or
albumin-bound prostaglandins F 2 and A 2. Life Sci. II. 11, 965-974.
Renedo, M.,
Canada, F.J.,
proteins by
Biochemistry
Gayarre, J., Garcia-Dominguez, C.A., Perez-Rodriguez, A., Prieto, A.,
Rojas, J.M., and Perez-Sala, D. (2007). Modification and activation o f Ras
electrophilic prostanoids with different structure are site-selective.
46, 6607-6616.
Ricote, M., and Glass, C.K. (2007). PPARs and
transrepression. Biochim. Biophys. Acta 1771, 926-935.
molecular mechanisms
of
63
Ricote, M., Li, A.C., Willson, T.M., Kelly, C.J., and Glass, C.K. (1998). The peroxisome
proliferator-activated receptor-gamma is a negative regulator of macrophage activation.
Nature 391, 79-82.
Robert, V., Triffaux, E., Savignac, M., and Pelletier, L. (2011). Calcium signalling in Tlymphocytes. Biochimie 93, 2087-2094.
Rogan, D.F., Cousins, D.J., and Staynov, D.Z. (1999). Intergenic transcription occurs
throughout the human IL-4/IL-13 gene cluster. Biochem. Biophys. Res. Commun. 255,
556-561.
Rooney, J.W., Hodge, M.R., McCaffrey, P.G., Rao, A., and Glimcher, L.H. (1994). A
common factor regulates both T hl- and Th2-specific cytokine gene expression. EMBO J.
13, 625-633.
Rosen, E.D., Sarraf, P., Troy, A.E., Bradwin, G., Moore, K., Milstone, D.S., Spiegelman,
B.M., and Mortensen, R.M. (1999). PPAR gamma is required for the differentiation of
adipose tissue in vivo and in vitro. Mol. Cell 4, 611-617.
Rossi, A., Kapahi, P., Natoli, G., Takahashi, T., Chen, Y., Karin, M., and Santoro, M.G.
(2000). Anti-inflammatory cyclopentenone prostaglandins are direct inhibitors of
IkappaB kinase. Nature 403, 103-108.
Sanchez-Hidalgo, M., Martin, A.R., Villegas, I., and Alarcon De La Lastra, C. (2005).
Rosiglitazone, an agonist o f peroxisome proliferator-activated receptor gamma, reduces
chronic colonic inflammation in rats. Biochem. Pharmacol. 69, 1733-1744.
Sawyer, N., Cauchon, E., Chateauneuf, A., Cruz, R.P., Nicholson, D.W., Metters, K.M.,
O'Neill, G.P., and Gervais, F.G. (2002). Molecular pharmacology of the human
prostaglandin D2 receptor, CRTH2. Br. J. Pharmacol. 137, 1163-1172.
Scher, J.U., and Pillinger, M.H. (2005). 15d-PGJ2: the anti-inflammatory prostaglandin?
Clin. Immunol. 114, 100-109.
Serfling, E., Berberich-Siebelt, F., Avots, A., Chuvpilo, S., Klein-Hessling, S., Jha, M.K.,
Kondo, E., Pagel, P., Schulze-Luehrmann, J., and Palmetshofer, A. (2004). NFAT and
NF-kappaB factors-the distant relatives. Int. J. Biochem. Cell Biol. 36, 1166-1170.
Serhan, C.N., and Devchand, P.R. (2001). Novel antiinflammatory targets for asthma. A
role for PPARgamma? Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 24, 658-661.
Shibata, T., Kondo, M., Osawa, T., Shibata, N., Kobayashi, M., and Uchida, K. (2002).
15-deoxy-delta 12,14-prostaglandin J2. A prostaglandin D2 metabolite generated during
inflammatory processes. J. Biol. Chem. 277, 10459-10466.
64
Silbermann, K., Schneider, G., and Grassmann, R. (2008). Stimulation of interleukin-13
expression by human T-cell leukemia virus type 1 oncoprotein Tax via a dually active
promoter element responsive to NF-kappaB and NFAT. J. Gen. Virol. 89, 2788-2798.
Smith, D.J., Odom, D.G., and Cheney, B.A. (1989). Effect o f diltiazem and a
prostaglandin derivative (PGBx) on platelet function during long-term storage.
Transfusion 29, 153-158.
Smith, W.L. (1992a). Prostanoid biosynthesis and mechanisms of action. Am. J. Physiol.
263, F I 81-91.
Smith, W.L. (1992b). Prostanoid biosynthesis and mechanisms of action. Am. J. Physiol.
263, FI 81-91.
Smith, W.L. (1989). The eicosanoids and their biochemical mechanisms o f action.
Biochem. J. 259, 315-324.
Spencer, A.G., Woods, J.W., Arakawa, T., Singer, 1.1., and Smith, W.L. (1998).
Subcellular localization o f prostaglandin endoperoxide H synthases-1 and -2 by
immunoelectron microscopy. J. Biol. Chem. 273, 9886-9893.
Straus, D.S., and Glass, C.K. (2001). Cyclopentenone prostaglandins: new insights on
biological activities and cellular targets. Med. Res. Rev. 21, 185-210.
Straus, D.S., Pascual, G., Li, M., Welch, J.S., Ricote, M., Hsiang, C.H.,
Sengchanthalangsy, L.L., Ghosh, G., and Glass, C.K. (2000). 15-deoxy-delta 12,14prostaglandin J2 inhibits multiple steps in the NF-kappa B signaling pathway. Proc. Natl.
Acad. Sci. U. S. A. 97, 4844-4849.
Sun, Z., Arendt, C.W., Ellmeier, W., Schaeffer, E.M., Sunshine, M.J., Gandhi, L., Annes,
J., Petrzilka, D., Kupfer, A., Schwartzberg, P.L., and Littman, D.R. (2000). PKC-theta is
required for TCR-induced NF-kappaB activation in mature but not immature T
lymphocytes. Nature 404, 402-407.
Szabo, S.J., Gold, J.S., Murphy, T.L., and Murphy, K.M. (1993). Identification o f cisacting regulatory elements controlling interleukin-4 gene expression in T cells: roles for
NF-Y and NF-ATc. Mol. Cell. Biol. 13, 4793-4805.
Tanaka, K., Hirai, H., Takano, S., Nakamura, M., and Nagata, K. (2004). Effects o f
prostaglandin D2 on helper T cell functions. Biochem. Biophys. Res. Commun. 316,
1009-1014.
Tokugawa, Y., Kunishige, I., Kubota, Y., Shimoya, K., Nobunaga, T., Kimura, T., Saji,
F., Murata, Y., Eguchi, N., Oda, H., Urade, Y., and Hayaishi, O. (1998). Lipocalin-type
65
prostaglandin D synthase in human male reproductive organs and seminal plasma. Biol.
Reprod. 58, 600-607.
Uchida, K., and Shibata, T. (2008). 15-Deoxy-Delta(12,14)-prostagIandin J2: an
electrophilic trigger o f cellular responses. Chem. Res. Toxicol. 21, 138-144.
Ueno, T., Horita, K., Okazaki, Y., ltoh, T., and Natsuaki, M. (1992). The effect o f
prostaglandin El on heart preservation. Transplantation 54, 418-422.
Urade, Y., and Hayaishi, O. (2000). Biochemical, structural, genetic, physiological, and
pathophysiological features o f lipocalin-type prostaglandin D synthase. Biochim.
Biophys. Acta 1482, 259-271.
Urade, Y., and Hayaishi, O. (1999). Prostaglandin D2 and sleep regulation. Biochim.
Biophys. Acta 1436, 606-615.
Urban, J.F.,Jr, Noben-Trauth, N., Donaldson, D.D., Madden, K.B., Morris, S.C., Collins,
M., and Finkelman, F.D. (1998). IL-13, IL-4Ralpha, and Stat6 are required for the
expulsion o f the gastrointestinal nematode parasite Nippostrongylus brasiliensis.
Immunity 8, 255-264.
Waldele, K., Schneider, G., Ruckes, T., and Grassmann, R. (2004). Interleukin-13
overexpression by tax transactivation: a potential autocrine stimulus in human T-cell
leukemia virus-infected lymphocytes. J. Virol. 78, 6081-6090.
Wang, Y., Malabarba, M.G., Nagy, Z.S., and Kirken, R.A. (2004). Interleukin 4 regulates
phosphorylation o f serine 756 in the transactivation domain o f Stat6. Roles for multiple
phosphorylation sites and Stat6 function. J. Biol. Chem. 279, 25196-25203.
Ward, C., Dransfield, I., Murray, J., Farrow, S.N., Haslett, C., and Rossi, A.G. (2002).
Prostaglandin D2 and its metabolites induce caspase-dependent granulocyte apoptosis
that is mediated via inhibition of I kappa B alpha degradation using a peroxisome
proliferator-activated receptor-gamma-independent mechanism. J. Immunol. 168, 62326243.
Wesselborg, S., Fruman, D.A., Sagoo, J.K., Bierer, B.E., and Burakoff, S.J. (1996).
Identification of a physical interaction between calcineurin and nuclear factor of activated
T cells (NFATp). J. Biol. Chem. 271, 1274-1277.
Wills-Karp, M., Luyimbazi, J., Xu, X., Schofield, B., Neben, T.Y., Karp, C.L., and
Donaldson, D.D. (1998). Interleukin-13: central mediator of allergic asthma. Science 282,
2258-2261.
66
Wilmer, W.A., Dixon, C., Lu, L., Hilbelink, T., and Rovin, B.H. (2001). A
cyclopentenone prostaglandin activates mesangial MAP kinase independently o f
PPARgamma. Biochem. Biophys. Res. Commun. 281, 57-62.
Yamashita, M., Ukai-Tadenuma, M., Kimura, M., Omori, M„ Inami, M., Taniguchi, M.,
and Nakayama, T. (2002). Identification o f a conserved GATA3 response element
upstream proximal from the interleukin-13 gene locus. J. Biol. Chem. 277, 42399-42408.
Yao, X., Zha, W., Song, W., He, H., Huang, M., Jazrawi, E., Lavender, P., Barnes, P.J.,
Adcock, I.M., and Durham, A.L. (2012). Coordinated regulation o f 1L-4 and IL-13
expression in human T cells: 3C analysis for DNA looping. Biochem. Biophys. Res.
Commun. 417, 996-1001.
Zhang, J.G., Hilton, D.J., Willson, T.A., McFarlane, C., Roberts, B.A., Moritz, R.L.,
Simpson, R.J., Alexander, W.S., Metcalf, D., and Nicola, N.A. (1997). Identification,
purification, and characterization o f a soluble interleukin (1L)-13-binding protein.
Evidence that it is distinct from the cloned 11-13 receptor and 11-4 receptor alpha-chains.
J. Biol. Chem. 272, 9474-9480.
Zhang, L., and Chawla, A. (2004). Role o f PPARgamma in macrophage biology and
atherosclerosis. Trends Endocrinol. Metab. 15, 500-505.
Zheng, T., Liu, W., Oh, S.Y., Zhu, Z., Hu, B., Homer, R.J., Cohn, L., Grusby, M.J., and
Elias, J.A. (2008). IL-13 receptor alpha2 selectively inhibits IL-13-induced responses in
the murine lung. J. Immunol. 180, 522-529.
Zheng, T., Zhu, Z., Wang, Z., Homer, R.J., Ma, B., Riese, R.J.,Jr, Chapman, H.A.,Jr,
Shapiro, S.D., and Elias, J.A. (2000). Inducible targeting of IL-13 to the adult lung causes
matrix metalloproteinase- and cathepsin-dependent emphysema. J. Clin. Invest. 106,
1081-1093.
Zhu, J., Yamane, H., Cote-Sierra, J., Guo, L., and Paul, W.E. (2006). GATA-3 promotes
Th2 responses through three different mechanisms: induction o f Th2 cytokine production,
selective growth o f Th2 cells and inhibition o f Thl cell-specific factors. Cell Res. 16, 310 .
Zurawski, G., and de Vries, J.E. (1994). Interleukin 13, an interleukin 4-like cytokine that
acts on monocytes and B cells, but not on T cells. Immunol. Today 15, 19-26.
Zurawski, S.M., Vega, F.,Jr, Huyghe, B., and Zurawski, G. (1993). Receptors for
interleukin-13 and interleukin-4 are complex and share a novel component that functions
in signal transduction. EMBO J. 12, 2663-2670.
67