Microparticles from stored red blood cells induce thrombin generation

Background: Microparticles are small phospholipid vesicles of <1 lm shed in blood flow by various cell types including red blood cells. Erythrocyte-derived microparticles (EMPs) accumulate in erythrocyte concentrates (ECs) during their storage time. EMPs are considered as part of storage lesion and as their exact role is not elucidated, they could be involved in these clinical outcomes. Aims: The aim of this study is to evaluate the impact and implication of EMPs isolate from ECs on coagulation. Methods: EMPs were first isolated from erythrocyte concentrates by centrifugation and counted by flow cytometry. Using a calibrated automated thrombogram, EMPs were then added to different type of plasmas in order to evaluate the potential of thrombin generation. Results: We demonstrate that EMPs isolated from ECs are capable to accelerate and amplify thrombin generation in presence of a low exogenous tissue factor concentration, thanks to their negatively charged membrane necessary for the assembly of coagulation complexes. Interestingly, in the absence of exogenous tissue factor, EMPs are also able to trigger thrombin generation. In addition, thrombin generation induced by EMPs is not affected by the presence of anti-TF antibodies. Finally, thrombin generation induced by EMPs is not affected by using plasma samples deficient in factor VII, XI or XII. However, thrombin generation is reduced in plasma deficient in factor VIII or IX and is completely abolished in plasma deficient in factor X, V or II. No thrombin generation was observed in plasma samples without EMPs. Summary/conclusion: Several studies have shown a link between storage time of blood products and post transfusion complications. We provide evidence that EMPs accumulated during storage of erythrocyte concentrates were not only able to accelerate and support thrombin generation in plasma in presence of a low exogenous tissue-factor concentration, but also to trigger thrombin generation in absence of exogenous TF. The impact of those transfused EMs is unknown on recipients, nevertheless it could be hypothesized that under certain circumstances, transfused EMPs could be involved in thrombin generation and could be linked to adverse clinical outcome. Further work is needed to determine whether procoagulant EMPs transfused with erythrocyte concentrate may account for some of the complications occurring after red blood cell transfusion, and more particularly after transfusion of ''older''stored blood, rich in EMPs.

An Advocacy for the Use of 3D Stem Cell Culture Systems for the Development of Regenerative Medicine: An Emphasis on Photoreceptor Generation

The availability of stem cells is of great promise to study early developmental stages and to generate adequate cells for cell transfer therapies. Although many researchers using stem cells were successful in dissecting intrinsic and extrinsic mechanisms and in generating specific cell phenotypes, few of the stem cells or the differentiated cells show the capacity to repair a tissue. Advances in cell and stem cell cultivation during the last years made tremendous progress in the generation of bona fide differentiated cells able to integrate into a tissue after transplantation, opening new perspectives for developmental biology studies and for regenerative medicine. In this review, we focus on the main works attempting to create in vitro conditions mimicking the natural environment of CNS structures such as the neural tube and its development in different brain region areas including the optic cup. The use of protocols growing cells in 3D organoids is a key strategy to produce cells resembling endogenous ones. An emphasis on the generation of retina tissue and photoreceptor cells is provided to highlight the promising developments in this field. Other examples are presented and discussed, such as the formation of cortical tissue, the epithelial gut or the kidney organoids. The generation of differentiated tissues and well-defined cell phenotypes from embryonic stem (ES) cells or induced pluripotent cells (iPSCs) opens several new strategies in the field of biology and regenerative medicine. A 3D organ/tissue development in vitro derived from human cells brings a unique tool to study human cell biology and pathophysiology of an organ or a specific cell population. The perspective of tissue repair is discussed as well as the necessity of cell banking to accelerate the progress of this promising field.

Influence of PTPN2 and pre-existing immunity on the generation of effector and memory CD8 T cells

Notre système immunitaire joue un rôle important pour la protection envers les maladies infectieuses. Au cours d'une réponse à une infection primaire, des cellules B et des cellules T spécifiques, dirigées contre le pathogène en question, sont générées et certaines d'entre elles deviennent des cellules dites mémoires. Leur fonction est de nous protéger contre une nouvelle infection avec le même pathogène, une infection secondaire. Dans certaines situations, comme c'est par exemple le cas avec la grippe, les pathogènes ne sont pas toujours complètement identiques et les cellules mémoires ne sont pas à même d'assurer leur rôle protecteur et d'empêcher une réinfection. Pourtant, on ne sait à l'heure actuelle que très peu comment une immunité acquise, mais non protectrice, influence le développement d'une réponse immunitaire ultérieure. Dans la première partie de cette thèse, nous avons étudié comment les cellules T mémoires cytotoxiques altèrent la réponse de cellules T cytotoxiques nouvellement induites. Au cours d'une réaction immunitaire dirigée contre une infection primaire, un vaste répertoire de lymphocytes T est créé, constitué de cellules T possédant divers degrés d'affinité pour le pathogène. Lors d'une infection secondaire, seules les cellules T ayant une forte affinité pour le pathogène participent à la réponse. Nous avons pu démontrer que ce phénomène de restriction du répertoire des cellules T est principalement causé par les cellules T mémoires qui sont à même de reconnaître un antigène pathogénique présent dans les deux infections. Dans un deuxième projet, nous avons étudié comment l'absence de PTPN2 influence la réponse des cellules T. Chez l'homme, une mutation dans le gène de PTPN2 est associée à des maladies auto-immunes et résulte en une activité réduite de cette phosphatase dans les lymphocytes T. Nous avons montré que la baisse d'activité de la phosphatase PTNP2 conduit à une meilleure expansion des cellules T ayant une qualité comparable à des cellules T auto-antigène spécifiques. De plus, nous avons observé que la survie de ces cellules T effectues ayant une phosphatase diminuée est nettement améliorée. Cela peut conduire à une réponse immunitaire plus efficace ou, éventuellement, à une pathologie auto-immune plus grave. En outre, nos résultats montrent qu'en manipulant l'activité de cette phosphatase, il est possible d'augmenter l'efficacité du transfert des cellules T dans un hôte receveur. Un tel transfert de cellules T est pratiqué chez des patients atteints de tumeurs. Nos travaux suggèrent que la manipulation de la phosphatase PTPN2 pourrait donc représenter une approche thérapeutique novatrice et prometteuse. -- Notre système immunitaire joue un rôle important pour la protection contre les maladies. Les cellules T CD8+ ont une importance primordiale pour le contrôle d'infections primaires causées par des virus ou bactéries, mais également contre certaines tumeurs. Par conséquent, mieux comprendre les exigences nécessaires à l'induction de bonnes réponses des cellules T CD8 pourrait nous permettre de construire des vaccins contre les pathogènes contre lesquels nous n'avons pour l'instant pas de vaccins mais aussi d'améliorer les réactions immunitaires dirigées anti-tumorales. Dans la première partie de cette thèse, nous avons étudié l'influence qu'une immunité préexistante a sur la réponse des cellules T CD8. Nous sommes souvent exposés à des pathogènes qui sont similaires mais pas identiques à ceux que nous avons rencontrés auparavant. De telles infections hétérologues ne sont pas l'objet de beaucoup d'études et certains exemples indiquent même qu'une immunité préexistante partielle peut mener à une aggravation de la maladie. Nous avons étudié le répertoire des lymphocytes T CD8 qui sont générés lors d'une rencontre avec un nouvel antigène, et ce en comparant infection primaire et secondaire. En utilisant le modèle expérimental d'infections à Listeria monocytogenes, nous avons pu montrer que lors d'une infection primaire, un répertoire diversifié comprenant des cellules T CD8 de forte et faible affinité est constitué. Au contraire, dans le cas d'une infection secondaire, le répertoire des cellules T est fortement limité et seulement les lymphocytes T de forte affinité sont impliqués dans la réponse immunitaire. Nous avons pu démontrer que ces Rangements sont provoqués par des cellules T CD8 mémoires capables de reconnaître un antigène présent dans les deux infections. Cette augmentation du seuil d'activation des cellules effectrices est majoritairement causée par les lymphocytes T CD8 mémoires non transférables. Ces observations indiquent que les vaccins visant à induire des cellules T anti-tumorales de faible affinité seraient inefficaces si le vaccin contient des épitopes contre lesquels il existe une mémoire immunologique. Les réponses immunitaires conduites par les cellules T contre les antigènes tumoraux dépendent des cellules T CD8 de faible réactivité contre les antigènes tumoraux puisque les cellules à forte réactivité sont éliminées par les mécanismes de tolérance. Nous basant sur l'existence dans la littérature de preuves indiquant que PTPN2 influence la réponse des cellules T de faible affinité, nous nous sommes intéressés à comprendre comment PTPN2 impacte les réponses des cellules T CD8 en général. Nous avons remarqué que des cellules T CD8 déficientes en PTPN2 exhibent une meilleure capacité à proliférer suite à une faible ou courte stimulation du récepteur des lymphocytes T. La phase effectrice est prolongée et la contraction retardée résultant ainsi à globalement plus de cellules effectrices. Ce phénomène est également accompagné d'une meilleure survie des cellules effectrices de différentiation terminale. Une fois transférées dans un nouvel hôte receveur, les cellules effectrices terminales KLRG1+CD127- déficientes en phosphatase PTPN2 peuvent survivre et se transformer en cellules mémoires CD127+ fonctionnelles. De façon inattendue, nous avons découvert que l'élimination de PTPN2 améliore l'efficacité du transfert et la formation des cellules mémoires ainsi que leur capacité protectrice. Manipuler l'activité de cette phosphatase apparaît donc comme une approche intéressante et prometteuse pour la thérapie cellulaire par transfert adoptif de lymphocytes T. Nos observations montrent que la manipulation d'un facteur intrinsèque, l'absence de PTPN2, peut, dans certaines circonstances, améliorer la réponse des cellules T. Une meilleure connaissance des mécanismes contrôlant la réponse des lymphocytes T CD8 pourrait donc permettre la manipulation de ces derniers et conduire à des réponses immunitaires plus vigoureuses. Si ces réponses sont déclenchées par l'utilisation de vaccins, il est nécessaire de considérer l'historique d'une exposition préalable à des agents pathogènes ou à des vaccins puisque celle-ci peut, comme nous l'avons démontré, influencer le répertoire des cellules T recrutées dans la réponse immunitaire et, par conséquent, modifier l'aptitude de notre système immunitaire à faire face à une infection. -- Our immune system plays an important role in the protection from disease. CD8 T cells are critical for the control of primary infections with most viruses and certain bacteria as well as against some tumors. Therefore, better knowledge of CD8 T cell responses might enable us to generate vaccines against pathogens for which currently no vaccines are available or to improve anti-tumor immune responses. In the first part of this thesis we addressed the issue how previously acquired immunity impacts on the response of CD8 T cells. We are often exposed to pathogens that are related but not identical to the previously encountered ones. Such heterologous infections are not well studied and there are some indications that partial pre-existing immunity may in some cases even lead to an enhancement of disease. We specifically studied the T cell repertoire of CD8 T cells that are responding to a newly encountered antigen in secondary compared to primary infections. Using the experimental model of Listeria monocytogenes infections, we showed that in primary infections a wide repertoire including high and low affinity CD8 T cells is recruited into the immune response. In contrast to this, in secondary infections, the T cell repertoire is severely restricted and only T cells of high affinity are responding. We were able to pinpoint this difference to the presence of memory CD8 T cells that recognize an antigen that is shared between the two subsequent infections. This increase in the activation threshold was most effectively mediated via non-transferable memory CD8 T cells. This would argue that vaccines targeting low affinity tumor-specific T cells would fail if the vaccine contains previously encountered CD8 T cell epitopes. T cell mediated immune responses to tumor antigen rely often on T cells which weakly react to tumor antigen as high affinity T cells are eliminated by tolerance mechanisms. Following indication in the literature that PTPN2 impacts on the response of such weakly antigen-reactive T cells, we investigated how PTPN2 impacts in general the response of CD8 T cells. We observed that CD8 T cells lacking PTPN2 show an enhanced expansion following weak or short-term T cell receptor stimulation. The effector phase is prolonged and contraction delayed thus resulting in overall more effector cells. This is accompanied by a better survival of terminal effector cells. When transferred into new recipients, KLRG1+CD127- terminal effector cells lacking PTPN2 can survive and convert into CD127+ functional memory cells. Surprisingly, we discovered that elimination of PTPN2 enhances the transfer efficacy and formation of memory cells as well as the protective capacity. Targeting PTPN2 might thus be a promising approach for adoptive T cell therapy. Our observations show how the manipulation of an intrinsic factor, the absence of PTPN2, can enhance T cell responses under certain circumstances. A better understanding of underlying mechanisms for the control of CDS T cell responses might enable the manipulation of these and allow for more powerful responses. If these responses are induced through vaccines it is imperative that the previous history of exposure to pathogens or vaccines is considered as it can, as we have shown in this thesis, influence the recruited T cell repertoire and thus possibly the ability to handle the infection.

Aortic root morphology: a paradigm for successful reconstruction.

Aortic root (AoR) components provide synchronous and precise 3D deformation of the aortic root during the cardiac cycle in order to ensure closure and opening of the three leaflets over a lifetime. Any deviation from the natural 3D morphology, such as with AoR annulus dilatation, enlarged sinuses and/or dilatation of the sinotubular junction, as in the case of ascending aortic dilatation, may result in disruption of the natural AoR function. Surgical treatment of AoR pathology has two modalities: the replacement of the aortic valve by artificial prosthesis or by preservation of the three leaflets and reconstruction of the aortic root components. Currently, there are two basic aortic root reconstruction procedures: aortic root sparing and aortic valve reimplantation techniques. Regardless of the technique used, the restoration of adequate cusp coaptation, is from a technical point of view, the most important element to consider. To achieve this, there are two requirements that need to be met: (i) the valve coaptation should be superior to the level of the aortic root base by at least 8 mm and (ii) the coaptation height per se has to be ≥5 mm. Successful restoration of the aortic root requires adequate technical skills, detailed knowledge of aortic root anatomy and topography, and also knowledge of the spatial pattern of AoR elements. Recently, there has been growing interest in aortic root reconstructive procedures as well their modifications. As such, the aim of this review is to analyse aortic root topography and 3D anatomy from a surgical point of view. The review also focuses on potential risk regions that one should be aware of before the surgical journey into the 'deep waters area' of the AoR begins.

Tipping the scales: Evolution of the allometric slope independent of average trait size.

The scaling of body parts is central to the expression of morphology across body sizes and to the generation of morphological diversity within and among species. Although patterns of scaling-relationship evolution have been well documented for over one hundred years, little is known regarding how selection acts to generate these patterns. In part, this is because it is unclear the extent to which the elements of log-linear scaling relationships-the intercept or mean trait size and the slope-can evolve independently. Here, using the wing-body size scaling relationship in Drosophila melanogaster as an empirical model, we use artificial selection to demonstrate that the slope of a morphological scaling relationship between an organ (the wing) and body size can evolve independently of mean organ or body size. We discuss our findings in the context of how selection likely operates on morphological scaling relationships in nature, the developmental basis for evolved changes in scaling, and the general approach of using individual-based selection experiments to study the expression and evolution of morphological scaling.