Lack of Mycobacterium tuberculosis-specific interleukin-17A-producing CD4(+) T cells in active disease.

Protective immunity to Mycobacterium tuberculosis (Mtb) is commonly ascribed to a Th1 profile; however, the involvement of Th17 cells remains to be clarified. Here, we characterized Mtb-specific CD4(+) T cells in blood and bronchoalveolar lavages (BALs) from untreated subjects with either active tuberculosis disease (TB) or latent Mtb infection (LTBI), considered as prototypic models of uncontrolled or controlled infection, respectively. The production of IL-17A, IFN-γ, TNF-α, and IL-2 by Mtb-specific CD4(+) T cells was assessed both directly ex vivo and following in vitro antigen-specific T-cell expansion. Unlike for extracellular bacteria, Mtb-specific CD4(+) T-cell responses lacked immediate ex vivo IL-17A effector function in both LTBI and TB individuals. Furthermore, Mtb-specific Th17 cells were absent in BALs, while extracellular bacteria-specific Th17 cells were identified in gut biopsies of healthy individuals. Interestingly, only Mtb-specific CD4(+) T cells from 50% of LTBI but not from TB subjects acquired the ability to produce IL-17A following Mtb-specific T-cell expansion. Finally, IL-17A acquisition by Mtb-specific CD4(+) T cells correlated with the coexpression of CXCR3 and CCR6, currently associated to Th1 or Th17 profiles, respectively. Our data demonstrate that Mtb-specific Th17 cells are selectively undetectable in peripheral blood and BALs from TB patients.

Glucocorticoids exert direct toxicity on microvasculature: analysis of cell death mechanisms.

Glucocorticoids (GCs) are routinely administered systemically or injected into the eye when treating numerous ocular diseases; however, their toxicity on the retinal microvasculature has not been previously investigated. In this article, the effects of hydrocortisone (Hydro), dexamethasone, dexamethasone-phosphate and triamcinolone acetonide (TA) were evaluated in vitro on human skin microcirculation cells and, bovine endothelial retinal cells, ex-vivo, on flat mounted rat retinas. The degree of GCs induced endothelial cell death varied according to the endothelial cell type and GCs chemical properties. GCs toxicity was higher in skin microvascular endothelial cells and for hydrophobic GC formulations. The mechanism of cell death differed between GCs, Hydro and TA activated the leukocyte elastase inhibitor/L-DNase II pathways but did not activate caspases. The mechanisms of cell death observed in cell cultures were similar to those observed in rat retinal explants. Taken together these results indicate that particular attention should be paid to the potential vascular side effects when administrating GCs clinically and in particular when developing sustained-release intraocular devices.

Characterising the role of T-cell subsets in experimental allograft rejection and transplantation tolerance

SUMMARY : The recognition by recipient T cells of the allograft major histocompatibility complex (MHC)mismatched antigens is the primary event that ultimately leads to rejection. In the transplantation setting, circulating alloreactive CD4+ T cells play a central role in the initiation and the coordination of the immune response and can initiate the rejection of an allograft via three distinct pathways: the direct, indirect and the recently described semi-direct pathway. However, the exact role of individual CD4+ T-cell subsets in the development of allograft rejection is not clearly defined. Furthermore, besides pathogenic effector T cells, a new subset of T cells with regulatory properties, the CD4+CD25+Foxp3+ (Treg) cells, has come under increased scrutiny over the last decade. The experiments presented in this thesis were designed to better define the phenotype and functional characteristics of CD4+ T-cell subsets and Treg cells in vitro and in vivo in a marine adoptive transfer and skin transplantation model. As Treg cells play a key role in the induction and maintenance of peripheral transplantation tolerance, we have explored whether donor-antigen specific Treg cells could be expanded in vitro. Here we describe a robust protocol for the ex-vivo generation and expansion of antigen-specific Treg cells, without loss of their characteristic phenotype and suppressive function. In our in vivo transplantation model, antigen-specific Treg cells induced donor-specific tolerance to skin allografts in lymphopenic recipients and significantly delayed skin graft rejection in wild-type mice in the absence of any other immunosuppression. Naïve and memory CD4+ T cells have distinct phenotypes, effector functions and in vivo homeostatsis, and thus may play different roles in anti-donor immunity after transplantation. We have analyzed in vitro and in vivo primary alloresponses of naïve and cross-reactive memory CD4+ T cells. We found that the CD4+CD45RBlo memory T-cell pool was heterogeneous and contained cells with regulatory potentials, both in the CD4+CD25+ and CD4+CD25- populations. CD4+ T cells capable of inducing strong primary alloreactive responses in vitro and rejection of a first allograft in vivo were mainly contained within the CD45RBhi naïve CD4+ T-cell compartment. Taken together, the work described in this thesis provides new insights into the mechanisms that drive allograft rejection or donor-specific transplantation tolerance. These results will help to optimise current clinical immunosuppressive regimens used after solid organ transplantation and design new immunotherapeutic strategies to prevent transplant rejection. RÉSUMÉ : ROLE DES SOUS-POPULATIONS DE CELLULES T DANS LE REJET DE GREFFE ET L'INDUCTION DE TOLERANCE EN TRANSPLANTATION La reconnaissance par les cellules T du receveur des alloantigènes du complexe majeur d'histocompatibilité (CMIT) présentés par une greffe allogénique, est le premier événement qui aboutira au rejet de l'organe greffé. Dans le contexte d'une transplantation, les cellules alloréactives T CD4+ circulantes jouent un rôle central dans l'initiation et la coordination de 1a réponse immune, et peuvent initier le rejet par 3 voies distinctes : la voie directe, indirecte et la voie servi-directe, plus récemment décrite. Toutefois, le rôle exact des sous-populations de cellules T CD4+ dans les différentes étapes menant au rejet d'une allogreffe n'est pas clairement établi. Par ailleurs, hormis les cellules T effectrices pathogéniques, une sous-population de cellules T ayant des propriétés régulatrices, les cellules T CD4+CD25+Foxp3+ (Treg), a été nouvellement décrite et est intensément étudiée depuis environ dix ans. Les expériences présentées dans cette thèse ont été planifiées afin de mieux définir le phénotype et les caractéristiques fonctionnels des sous-populations de cellules T CD4+ et des Treg in vitro et in vivo dans un modèle marin de transfert adoptif de cellules et de transplantation de peau. Comme les cellules Treg jouent un rôle clé dans l'induction et le maintien de la tolérance périphérique en transplantation, nous avons investigué la possibilité de multiplier in vitro des cellules Treg avec spécificité antigénique pour le donneur. Nous décrivons ici un protocole reproductible pour la génération et l'expansion ex-vivo de cellules Treg avec spécificité antigénique, sans perte de leur phénotype caractéristique et de leur fonction suppressive. Dans notre modèle in vivo de transplantation de peau, ces cellules Treg pouvaient induire une tolérance spécifique vis-à-vis du donneur chez des souris lymphopéniques, et, chez des souris normales non-lymphopéniques ces Treg ont permis de retarder significativement le rejet en l'absence de tout traitement immunosuppresseur. Les cellules T CD4+ naïves et mémoires se distinguent par leur phénotype, fonction effectrice et leur homéostasie in vivo, et peuvent donc moduler différemment la réponse immune contre le donneur après transplantation. Nous avons analysé in vitro et in vivo les réponses allogéniques primaires de cellules T CD4+ naïves et mémoires non-spécifiques (cross-réactives). Nos résultats ont montré que le pool de cellules T CD4+CD45RB'° mémoires était hétérogène et contenait des cellules avec un potentiel régulateur, aussi bien parmi la sous-population de cellules CD4+CD25+ que CD4+CD25+. Les cellules T CD4+ capables d'induire une alloréponse primaire intense in vitro et le rejet d'une première allogreffe in vivo étaient essentiellement contenues dans le pool de cellules T CD4+CD45RBhi naïves. En conclusion, le travail décrit dans cette thèse amène un nouvel éclairage sur les mécanismes responsables du rejet d'une allogreffe ou de l'induction de tolérance en transplantation. Ces résultats permettront d'optimaliser les traitements immunosuppresseurs utilisés en transplantation clinique et de concevoir des nouvelles stratégies irnmuno-thérapeutiques pour prévenir le rejet de greffe allogénique.

Apport de l'utltrasonographie dans la chirurgie d'épargne du rein et du testicule [Benefits of ultrasonography in kidney and testicular-sparing surgery].

Renal and testicular cancers account for 4% and 1% of all malignancies, respectively. Their prevalence has increased over the past years and is related to the widespread use of medical imaging and the incidental findings of small asymptomatic tumors on computed tomography scanners and ultrasounds examinations. The urologist faces the dilemma of overtreating benign asymptomatic lesions with radical surgery. Therefore, organ-sparing surgery was developed. Recent studies have shown that recurrence rates are often similar between organ-sparing and radical surgery for small kidney or testicular tumors. However, the risk of positive surgical margins consecutive to organ-sparing surgery remains a matter of debate. This article discusses the role of ex-vivo peroperative ultrasonography in predicting negative surgical margins during kidney- and testicular-sparing surgery.

Extracellular microvesicles from astrocytes contain functional glutamate transporters: regulation by protein kinase C and cell activation.

Glutamate transport through astrocytic excitatory amino-acid transporters (EAAT)-1 and EAAT-2 is paramount for neural homeostasis. EAAT-1 has been reported in secreted extracellular microvesicles (eMV, such as exosomes) and because the protein kinase C (PKC) family controls the sub-cellular distribution of EAATs, we have explored whether PKCs drive EAATs into eMV. Using rat primary astrocytes, confocal immunofluorescence and ultracentrifugation on sucrose gradient we here report that PKC activation by phorbol myristate acetate (PMA) reorganizes EAAT-1 distribution and reduces functional [(3)H]-aspartate reuptake. Western-blots show that EAAT-1 is present in eMV from astrocyte conditioned medium, together with NaK ATPase and glutamine synthetase all being further increased after PMA treatment. However, nanoparticle tracking analysis reveals that PKC activation did not change particle concentration. Functional analysis indicates that eMV have the capacity to reuptake [(3)H]-aspartate. In vivo, we demonstrate that spinal astrocytic reaction induced by peripheral nerve lesion (spared nerve injury, SNI) is associated with a phosphorylation of PKC δ together with a shift of EAAT distribution ipsilaterally. Ex vivo, spinal explants from SNI rats release eMV with an increased content of NaK ATPase, EAAT-1 and EAAT-2. These data indicate PKC and cell activation as important regulators of EAAT-1 incorporation in eMV, and raise the possibility that microvesicular EAAT-1 may exert extracellular functions. Beyond a putative role in neuropathic pain, this phenomenon may be important for understanding neural homeostasis and a wide range of neurological diseases associated with astrocytic reaction as well as non-neurological diseases linked to eMV release.

Gene transfer of a soluble IL-1 type 2 receptor-Ig fusion protein improves cardiac allograft survival in rats.

OBJECTIVE: Interleukin-1 (IL-1) mediates ischemia-reperfusion injury and graft inflammation after heart transplantation. IL-1 affects target cells through two distinct types of transmembrane receptors, type-1 receptor (IL-1R1), which transduces the signal, and the non-signaling type-2 receptor (IL-1R2), which acts as a ligand sink that subtracts IL-1beta from IL-1R1. We analyzed the efficacy of adenovirus (Ad)-mediated gene transfer of a soluble IL-1R2-Ig fusion protein in delaying cardiac allograft rejection and the mechanisms underlying the protective effect. METHODS: IL-1 inhibition by IL-1R2-Ig was tested using an in vitro functional assay whereby endothelial cells preincubated with AdIL-1R2-Ig or control virus were stimulated with recombinant IL-1beta or tumor necrosis factor-alpha (TNF-alpha), and urokinase-type plasminogen activator (u-PA) induction was measured by zymography. AdIL-1R2-Ig was delivered to F344 rat donor hearts ex vivo, which were placed in the abdominal position in LEW hosts. Intragraft inflammatory cell infiltrates and proinflammatory cytokine expression were analyzed by immunohistochemistry and real-time reverse transcriptase-polymerase chain reaction (RT-PCR), respectively. RESULTS: IL-1R2-Ig specifically inhibited IL-1beta-induced u-PA responses in vitro. IL-1R2-Ig gene transfer reduced intragraft monocytes/macrophages and CD4(+) cell infiltrates (p<0.05), TNF-alpha and transforming growth factor-beta (TGF-beta) expression (p<0.05), and prolonged graft survival (15.6+/-5.7 vs 10.3+/-2.5 days with control vector and 10.1+/-2.1 days with buffer alone; p<0.01). AdIL-1R2-Ig combined with a subtherapeutic regimen of cyclosporin A (CsA) was superior to CsA alone (19.4+/-3.0 vs 15.9+/-1.8 days; p<0.05). CONCLUSIONS: Soluble IL-1 type-2 receptor gene transfer attenuates cardiac allograft rejection in a rat model. IL-1 inhibition may be useful as an adjuvant therapy in heart transplantation.

A PiggyBac-mediated approach for muscle gene transfer or cell therapy.

An emerging therapeutic approach for Duchenne muscular dystrophy is the transplantation of autologous myogenic progenitor cells genetically modified to express dystrophin. The use of this approach is challenged by the difficulty in maintaining these cells ex vivo while keeping their myogenic potential, and ensuring sufficient transgene expression following their transplantation and myogenic differentiation in vivo. We investigated the use of the piggyBac transposon system to achieve stable gene expression when transferred to cultured mesoangioblasts and into murine muscles. Without selection, up to 8% of the mesoangioblasts expressed the transgene from 1 to 2 genomic copies of the piggyBac vector. Integration occurred mostly in intergenic genomic DNA and transgene expression was stable in vitro. Intramuscular transplantation of mouse Tibialis anterior muscles with mesoangioblasts containing the transposon led to sustained myofiber GFP expression in vivo. In contrast, the direct electroporation of the transposon-donor plasmids in the mouse Tibialis muscles in vivo did not lead to sustained transgene expression despite molecular evidence of piggyBac transposition in vivo. Together these findings provide a proof-of-principle that piggyBac transposon may be considered for mesoangioblast cell-based therapies of muscular dystrophies.

Quantitative multiparameter assays to measure the effect of adjuvants on human antigen-specific CD8 T-cell responses.

Large numbers and functionally competent T cells are required to protect from diseases for which antibody-based vaccines have consistently failed (1), which is the case for many chronic viral infections and solid tumors. Therefore, therapeutic vaccines aim at the induction of strong antigen-specific T-cell responses. Novel adjuvants have considerably improved the capacity of synthetic vaccines to activate T cells, but more research is necessary to identify optimal compositions of potent vaccine formulations. Consequently, there is a great need to develop accurate methods for the efficient identification of antigen-specific T cells and the assessment of their functional characteristics directly ex vivo. In this regard, hundreds of clinical vaccination trials have been implemented during the last 15 years, and monitoring techniques become more and more standardized.

Nano-particle vaccination combined with TLR-7 and -9 ligands triggers memory and effector CD8⁺ T-cell responses in melanoma patients.

Optimal vaccine strategies must be identified for improving T-cell vaccination against infectious and malignant diseases. MelQbG10 is a virus-like nano-particle loaded with A-type CpG-oligonucleotides (CpG-ODN) and coupled to peptide(16-35) derived from Melan-A/MART-1. In this phase IIa clinical study, four groups of stage III-IV melanoma patients were vaccinated with MelQbG10, given (i) with IFA (Montanide) s.c.; (ii) with IFA s.c. and topical Imiquimod; (iii) i.d. with topical Imiquimod; or (iv) as intralymph node injection. In total, 16/21 (76%) patients generated ex vivo detectable Melan-A/MART-1-specific T-cell responses. T-cell frequencies were significantly higher when IFA was used as adjuvant, resulting in detectable T-cell responses in all (11/11) patients, with predominant generation of effector-memory-phenotype cells. In turn, Imiquimod induced higher proportions of central-memory-phenotype cells and increased percentages of CD127(+) (IL-7R) T cells. Direct injection of MelQbG10 into lymph nodes resulted in lower T-cell frequencies, associated with lower proportions of memory and effector-phenotype T cells. Swelling of vaccine site draining lymph nodes, and increased glucose uptake at PET/CT was observed in 13/15 (87%) of evaluable patients, reflecting vaccine triggered immune reactions in lymph nodes. We conclude that the simultaneous use of both Imiquimod and CpG-ODN induced combined memory and effector CD8(+) T-cell responses.

Enhanced cytotoxicity and decreased CD8 dependence of human cancer-specific cytotoxic T lymphocytes after vaccination with low peptide dose.

In mice, vaccination with high peptide doses generates higher frequencies of specific CD8+ T cells, but with lower avidity compared to vaccination with lower peptide doses. To investigate the impact of peptide dose on CD8+ T cell responses in humans, melanoma patients were vaccinated with 0.1 or 0.5 mg Melan-A/MART-1 peptide, mixed with CpG 7909 and Incomplete Freund's adjuvant. Neither the kinetics nor the amplitude of the Melan-A-specific CD8+ T cell responses differed between the two vaccination groups. Also, CD8+ T cell differentiation and cytokine production ex vivo were similar in the two groups. Interestingly, after low peptide dose vaccination, Melan-A-specific CD8+ T cells showed enhanced degranulation upon peptide stimulation, as assessed by CD107a upregulation and perforin release ex vivo. In accordance, CD8+ T cell clones derived from low peptide dose-vaccinated patients showed significantly increased degranulation and stronger cytotoxicity. In parallel, Melan-A-specific CD8+ T cells and clones from low peptide dose-vaccinated patients expressed lower CD8 levels, despite similar or even stronger binding to tetramers. Furthermore, CD8+ T cell clones from low peptide dose-vaccinated patients bound CD8 binding-deficient tetramers more efficiently, suggesting that they may express higher affinity TCRs. We conclude that low peptide dose vaccination generated CD8+ T cell responses with stronger cytotoxicity and lower CD8 dependence.

PRPF mutations are associated with generalized defects in spliceosome formation and pre-mRNA splicing in patients with retinitis pigmentosa.

Proteins PRPF31, PRPF3 and PRPF8 (RP-PRPFs) are ubiquitously expressed components of the spliceosome, a macromolecular complex that processes nearly all pre-mRNAs. Although these spliceosomal proteins are conserved in eukaryotes and are essential for survival, heterozygous mutations in human RP-PRPF genes lead to retinitis pigmentosa, a hereditary disease restricted to the eye. Using cells from patients with 10 different mutations, we show that all clinically relevant RP-PRPF defects affect the stoichiometry of spliceosomal small nuclear RNAs (snRNAs), the protein composition of tri-small nuclear ribonucleoproteins and the kinetics of spliceosome assembly. These mutations cause inefficient splicing in vitro and affect constitutive splicing ex-vivo by impairing the removal of at least 9% of endogenously expressed introns. Alternative splicing choices are also affected when RP-PRPF defects are present. Furthermore, we show that the steady-state levels of snRNAs and processed pre-mRNAs are highest in the retina, indicating a particularly elevated splicing activity. Our results suggest a role for PRPFs defects in the etiology of PRPF-linked retinitis pigmentosa, which appears to be a truly systemic splicing disease. Although these mutations cause widespread and important splicing defects, they are likely tolerated by the majority of human tissues but are critical for retinal cell survival.

Profiling of signal transduction in human memory T cells

Résumé pour un large public: La vaccination a eu un impact énorme sur la santé mondiale. Mais, quel est le principe d'un vaccin? Il est basé sur la 'mémoire immunologique', qui est une particularité exclusive des systèmes immunitaires des organismes évolués. Suite à une infection par un pathogène, des cellules spécialisées de notre système immunitaire (les lymphocytes) le reconnaissent et initient une réaction immunitaire qui a pour but son élimination. Pendant cette réaction se développent aussi des cellules, appelées cellules lymphocytaires mémoire, qui persistent pour longue durée et qui ont la capacité de stimuler une réaction immunitaire très efficace immédiatement après une seconde exposition à ce même pathogène. Ce sont ces cellules mémoires (lymphocytes B et T) qui sont à la base de la 'mémoire immunologique' et qui sont stimulées lors de la vaccination. Chez l'homme, deux populations distinctes des lymphocytes T mémoires ont été identifiées: les cellules centrales (CM) et effectrices (EM) mémoires. Ces populations sont fonctionnellement hétérogènes et exercent des rôles distincts et essentiels dans l'immunité protectrice. Typiquement, les cellules effectrices mémoires sont capables de tuer immédiatement le pathogène tandis que les cellules centrales mémoires sont responsables d'initier une réponse immunitaire complète. Pourtant, les mécanismes biochimiques qui contrôlent les fonctions de ces cellules ont été jusqu'à présent peu étudiés à cause de la faible fréquence de ces cellules et de la quantité limitée de tissus humains disponibles pour les analyses. La compréhension de ces mécanismes est cruciale pour la réalisation de vaccins efficaces et pour le développement de nouveaux médicaments capables de moduler la réponse immunitaire lymphocytaire. Dans cette thèse, nous avons d'abord développé et amélioré une technologie appelée 'protéine array en phase inverse' qui possède un niveau de sensibilité beaucoup plus élevé par rapport aux technologies classiquement utilisées dans l'étude des protéines. Grâce à cette technique, nous avons pu comparer la composition protéique du système de transmission des signaux d'activation des cellules CM et EM humaines. L'analyse de 8 à 13 sujets sains a montré que ces populations des cellules mémoires possèdent un système de signalisation protéique différent. En effet, les cellules EM possèdent, par rapport aux cellules CM, des niveaux réduits d'une protéine régulatrice (appelée c-Cbl) que nous avons démontré comme étant responsable des fonctions spécifiques de ces cellules. En effet, en augmentant artificiellement l'expression de cette protéine régulatrice dans les cellules EM jusqu'au niveau de celui des cellules CM, nous avons induit dans les cellules EM des capacités fonctionnelles caractéristiques des cellules CM. En conclusion, notre étude a identifié, pour la première fois chez l'homme, un mécanisme biochimique qui contrôle les fonctions des populations des cellules mémoires. Résumé en Français: Les cellules mémoires persistent inertes dans l'organisme et produisent des réactions immunitaires rapides et robustes contre les pathogènes précédemment rencontrés. Deux populations distinctes des cellules mémoires ont été identifiées chez l'homme: les cellules centrales (CM) et effectrices (EM) mémoires. Ces populations sont fonctionnellement hétérogènes et exercent des rôles distincts et critiques dans l'immunité protectrice. Les mécanismes biochimiques qui contrôlent leurs fonctions ont été jusqu'à présent peu étudiés, bien que leur compréhension soit cruciale pour le développement des vaccins et des nouveaux traitements/médicaments. Les limites majeures à ces études sont la faible fréquence de ces populations et la quantité limitée de tissus humains disponibles. Dans cette thèse nous avons d'abord développé et amélioré la technologie de 'protéine array en phase inverse' afin d'analyser les molécules de signalisation des cellules mémoires CD4 et CD8 humaines isolées ex vivo. L'excellente sensibilité, la reproductibilité et la linéarité de la détection, ont permis de quantifier des variations d'expression protéiques supérieures à 20% dans un lysat équivalent à 20 cellules. Ensuite, grâce à l'analyse de 8 à 13 sujets sains, nous avons prouvé que les cellules mémoires CD8 ont une composition homogène de leur système de signalisation tandis que les cellules CD4 EM expriment significativement de plus grandes quantités de SLP-76 et des niveaux réduits de c-Cbl, Syk, Fyn et LAT par rapport aux cellules CM. En outre, l'expression réduite du régulateur négatif c-Cbl est corrélée avec l'expression des SLP-76, PI3K et LAT uniquement dans les cellules EM. L'évaluation des propriétés fonctionnelles des cellules mémoires a permis de démontrer que l'expression réduite du c-Cbl dans les cellules EM est associé à une diminution de leur seuil d'activation. En effet, grâce a la technique de transduction cytosolique, nous avons augmenté la quantité de c-Cbl des cellules EM à un niveau comparable à celui des cellules CM et constaté une réduction de la capacité des cellules EM à proliférer et sécréter des cytokines. Ce mécanisme de régulation dépend principalement de l'activité d'ubiquitine ligase de c-Cbl comme démontré par l'impact réduit du mutant enzymatiquement déficient de c-Cbl sur les fonctions de cellules EM. En conclusion, cette thèse identifie c-Cbl comme un régulateur critique des réponses fonctionnelles des populations de cellules T mémoires et fournit, pour la première fois chez l'homme, un mécanisme contrôlant l'hétérogénéité fonctionnelle des ces cellules. De plus, elle valide l'utilisation combinée des 'RPP arrays' et de la transduction cytosolique comme outil puissant d'analyse quantitative et fonctionnel des protéines de signalisation. Summary : Memory cells persist in a quiescent state in the body and mediate rapid and vigorous immune responses toward pathogens previously encountered. Two subsets of memory cells, namely central (CM) and effector (EM) memory cells, have been identified in humans. These subsets display high functional heterogeneity and assert critical and distinct roles in the control of protective immunity. The biochemical mechanisms controlling their functional properties remain so far poorly investigated, although their clarification is crucial for design of effective T-cell vaccine and drug development. Major limitations to these studies lie in the low frequency of memory T cell subsets and the limited amount of human specimen available. In this thesis we first implemented the innovative reverse phase protein array approach to profile 15 signalling components in human CD8 and CD4 memory T cells isolated ex vivo. The high degree of sensitivity, reproducibility and linearity achieved, allowed an excellent quantification of variations in protein expression higher than 20% in as few as 20-cell equivalent per spot. Based on the analysis of 8 to 13 healthy subjects, we showed that CD8 memory cells have a homogeneous composition of their signaling machinery while CD4 EM cells express statistically significant increased amounts of SLP-76 and reduced levels of c- Cbl, Syk, Fyn and LAT as compared to CM cells. Moreover, in EM but not CM cells, reduced expression of negative regulator c-Cbl correlated with the expression of SLP-76, PI3K and LAT. Subsequently, we demonstrated that the higher functional properties and the lower functional threshold of EM cells is associated with reduced expression of c-Cbl. Indeed, by increasing c-Cbl content of EM cells to the same level of CM cells using cytosolic transduction, we impaired their proliferation and cytokine production. This regulatory mechanism was primarily dependent on c-Cbl E3 ubiquitin ligase activity as evidenced by the weaker impact of enzymatically deficient c-Cbl C381A mutant on EM cell functions. Together, these results identify c-Cbl as a critical regulator of the functional responses of memory T cell subsets and provides, for the first time in humans, a mechanism controlling the functional heterogeneity of memory CD4 cells. Moreover it validates the combined use of RPP arrays and cytosolic transduction approaches as a powerful tool to quantitatively analyze signalling proteins and functionally assess their roles.

Modulation of the epithelial sodium channel by serine proteases

Abstract The epithelial sodium channel (ENaC) is composed of three homologous subunits α, ß, and γ. This channel is involved in the regulation of sodium balance, which influences the periciliary liquid level in the lung, and blood pressure via the kidney. ENaC expressed in Xenopus laevis oocytes is preferentially and rapidly assembled into heteromeric αßγ complexes. Expression of homomeric α or heteromeric αß and αγ complexes lead to channel expression at the cell surface wíth low activities. Recent studies have demonstrated that α and γ (but not ß) ENaC subunits undergo proteolytic cleavage by endogenous proteases (i.e. furin) correlating with increased channel activity. We therefore assayed the full-length subunits and their cleavage products at the cell surface, as well as in the intracellular pool for all homo- and heteromeric combínations (α, ß, γ, ßγ, αß, αγ, ßγ and αßγ) and measured the corresponding channel activities as amiloride-sensitive sodíum transport (INa). We showed that upon assembly, cleavage of the y ENaC subunit ís responsible for increasing INa. We further demonstrated that in disease states such as cystic fibrosis (CF) where there is disequilibrium in the proteaseprotease inhibitor balance, ENaC is over-activated by the serine protease elastase (NE). We demonstrated that elevated NE concentrations can cleave cell surface expressed γ ENaC (but not α, or ß ENaC), suggesting a causal relationship between γ ENaC cleavage and ENaC activation, taking place at the plasma membrane. In addition, we demonstrated that the serine protease inhibitor (serpin) serpinH1, which is co-expressed with ENaC in the distal nephron is capable of inhibiting the channel by preventing cleavage of the γ ENaC subunit. Aldosterone mediated increases in INa aze known to be inhibted by TGFß. TGFß is also known to increase serpinHl expression. The demonstrated inhibition of γ ENaC cleavage and channel activation by serpinH1 may be responsible for the effect of TGFß on aldosterone stimulation in the distal nephron. In summary, we show that cleavage of the γ subunit, but not the α or ß subunit is linked to channel activation in three seperate contexts. Résumé Le canal épithélial à sodium (ENaC) est constitué de trois sous-unités homologues α, ß, and γ. Ce canal est impliqué dans le maintien de la balance sodique qui influence le niveau du liquide périciliaire du poumon et la pression sanguine via le rein. Dans les ovocytes de Xenopus laevis ENaC est préférentiellement et rapidement exprimé en formant un complexe hétéromérique αßγ. En revanche, l'expression homomérique de α ou hétéromérique des complexes αß et αγ conduit à une expression à la surface cellulaire d'un canal ENaC ne possédant qu'une faible activité. Des études récentes ont mis en évidence que les sous-unités α et γ d'ENaC (mais pas ß) sont coupées par des protéases endogènes (les farines) et que ces clivages augmentent l'activité du canal. Nous avons donc analysé, aussi bien à la surface cellulaire que dans le cytoplasme, les produits des clivages de combinaison homo- et hétéromérique des sous-unités d'ENaC (α, ß, γ, ßγ, αß, αγ, ßγ et αßγ). En parallèle, nous avons étudié l'activité correspondante à ces canaux par la mesure du transport de sodium sensible à l'amiloride (INa). Nous avons montré que lors de l'assemblage des sous-unités d'ENaC, le clivage de γ correspond à l'augmentation de INa. Nous avons également mis en évidence que dans une maladie telle que la fibrose cystique (CF) caractérisée par un déséquilibre de la balance protéase-inhibiteur de protéase, ENaC est suractivé par une sérine protéase nommée élastase (NE). L'augmentation de la concentration de NE clive γ ENaC exprimé à la surface cellulaire (mais pas α, ni ß ENaC) suggérant une causalité entre le clivage d'ENaC et son activation à la membrane plasmique. De plus, nous avons démontré que l'inhibiteur de sérine protéase (serpin) serpinH1, qui est co-exprimé avec ENaC dans le néphron distal, inhibe l'activité du canal en empêchant le clivage de la sous-unité γ ENaC. Il est connu que le INa induit par l'aldostérone peut être inhibé par TGFß. Or TGFß augmente l'expression de serpinH1. L'inhibition du clivage de γ ENaC et de l'activation du canal par la serpinH1 que nous avons mis en évidence pourrait ainsi être responsable de l'effet de TGFß sur la stimulation du courant par l'aldostérone dans le néphron distal. En résumé, nous avons montré que le clivage de la sous-unité γ, mais pas des sous-unités α et ß, est lié à l'activation du canal dans trois contextes distincts. Résumé tout public Le corps humain est composé d'environ 10 000 milliards de cellules et d'approximativement 60% d'eau. Les cellules du corps sont les unités fondamentales de la vie et elles sont dépendantes de certains nutriments et molécules. Ces nutriments et molécules sont dissous dans l'eau qui est présente dans et hors des cellules. Le maintien d'une concentration adéquate - de ces nutriments et de ces molécules dans l'eau à l'intérieur et à l'extérieur des cellules est -..essentiel pour leur survie. L'eau hors des cellules est nommée le fluide extracellulaire et peut être subdivisée en fluide interstitiel, qui se trouve autour des cellules, et en plasma, qui est le fluide des vaisseaux sanguins. Les fluides, les nutriments et les molécules sont constamment échangés entre les cellules, le fluide interstitiel, et le plasma. Le plasma circule dans le système circulatoire afin de distribuer les nutriments et molécules dans tout le corps et afin d'enlever les déchets cellulaires. Le rein joue un rôle essentiel dans la régulation du volume et de la concentration du plasma en éliminant sélectivement les nutriments et les molécules via la formation de l'urine. L'être humain possède deux reins, constitués chacun d'environ 1 million de néphrons. Ces derniers sont responsables de réabsorber et de sécréter sélectivement les nutriments et les molécules. Le canal épithélial à sodium (ENaC) est localisé à la surface cellulaire des néphrons et est responsable de la réabsorption du sodium (Na+). Le Na+ est présent dans quasiment toute la nourriture que nous mangeons et représente, en terme de molécule, 50% du sel de cuisine. Si trop de sodium est consommé, ENaC est inactif, si bien que le Na+ n'est pas réabsorbé et quitte le corps par l'urine. Ce mécanisme permet d'éviter que la concentration plasmatique de Na+ ne devienne trop grande, ce qui résulterait en une augmentation de la pression sanguine. Si trop peu de Na+ est consommé, ENaC réabsorbe le Na+ de l'urine primaire ce qui permet de conserver la concentration de Na+ et de prévenir une diminution de la pression sanguine par une perte de Na+. ENaC est aussi présent dans les cellules des poumons qui sont les organes permettant la respiration. La respiration est aussi essentielle pour la survie des cellules. Les poumons ne doivent pas contenir trop de liquide afin de permettre la respiration, mais en même temps ils ne doivent pas non plus être trop secs. En effet, ceci tuerait les cellules et empêcherait aussi la respiration. ENaC permet de maintenir un niveau d'humidité approprié dans les poumons en absorbant du Na+ ce qui entraîne un mouvement osmotique d'eau. L'absorption de sodium par ENaC ~ est augmentée par les protéases (in vitro et ex vivo). Les protéases sont des molécules qui peuvent couper d'autres molécules à des endroits précis. Nous avons démonté que certaines protéases augmentent l'absorption de Na+ en coupant ENaC à des endroits spécifiques. L'inhibition de ces protéases diminue le transport de Na+ et empêche le clivage d'ENaC. Dans certaines maladies telle que la mucoviscidose, des protéases sont suractivées et augmentent l'activité d'ENaC de manière inappropriée conduisant à une trop forte absorption de Na+ et à un déséquilibre de la muqueuse des poumons. Cette étude est donc particulièrement importante dans le cadre de la recherche thérapeutique de ce genre de maladie.

Poly (ADP-ribose) polymerase-1 is a key mediator of liver inflammation and fibrosis.

Poly (ADP-ribose) polymerase 1 (PARP-1) is a constitutive enzyme, the major isoform of the PARP family, which is involved in the regulation of DNA repair, cell death, metabolism, and inflammatory responses. Pharmacological inhibitors of PARP provide significant therapeutic benefits in various preclinical disease models associated with tissue injury and inflammation. However, our understanding the role of PARP activation in the pathophysiology of liver inflammation and fibrosis is limited. In this study we investigated the role of PARP-1 in liver inflammation and fibrosis using acute and chronic models of carbon tetrachloride (CCl4 )-induced liver injury and fibrosis, a model of bile duct ligation (BDL)-induced hepatic fibrosis in vivo, and isolated liver-derived cells ex vivo. Pharmacological inhibition of PARP with structurally distinct inhibitors or genetic deletion of PARP-1 markedly attenuated CCl4 -induced hepatocyte death, inflammation, and fibrosis. Interestingly, the chronic CCl4 -induced liver injury was also characterized by mitochondrial dysfunction and dysregulation of numerous genes involved in metabolism. Most of these pathological changes were attenuated by PARP inhibitors. PARP inhibition not only prevented CCl4 -induced chronic liver inflammation and fibrosis, but was also able to reverse these pathological processes. PARP inhibitors also attenuated the development of BDL-induced hepatic fibrosis in mice. In liver biopsies of subjects with alcoholic or hepatitis B-induced cirrhosis, increased nitrative stress and PARP activation was noted. CONCLUSION: The reactive oxygen/nitrogen species-PARP pathway plays a pathogenetic role in the development of liver inflammation, metabolism, and fibrosis. PARP inhibitors are currently in clinical trials for oncological indications, and the current results indicate that liver inflammation and liver fibrosis may be additional clinical indications where PARP inhibition may be of translational potential.

Long-lasting stem cell-like memory CD8+ T cells with a naïve-like profile upon yellow fever vaccination.

Efficient and persisting immune memory is essential for long-term protection from infectious and malignant diseases. The yellow fever (YF) vaccine is a live attenuated virus that mediates lifelong protection, with recent studies showing that the CD8(+) T cell response is particularly robust. Yet, limited data exist regarding the long-term CD8(+) T cell response, with no studies beyond 5 years after vaccination. We investigated 41 vaccinees, spanning 0.27 to 35 years after vaccination. YF-specific CD8(+) T cells were readily detected in almost all donors (38 of 41), with frequencies decreasing with time. As previously described, effector cells dominated the response early after vaccination. We detected a population of naïve-like YF-specific CD8(+) T cells that was stably maintained for more than 25 years and was capable of self-renewal ex vivo. In-depth analyses of markers and genome-wide mRNA profiling showed that naïve-like YF-specific CD8(+) T cells in vaccinees (i) were distinct from genuine naïve cells in unvaccinated donors, (ii) resembled the recently described stem cell-like memory subset (Tscm), and (iii) among all differentiated subsets, had profiles closest to naïve cells. Our findings reveal that CD8(+) Tscm are efficiently induced by a vaccine in humans, persist for decades, and preserve a naïveness-like profile. These data support YF vaccination as an optimal mechanistic model for the study of long-lasting memory CD8(+) T cells in humans.