Genomic copy number aberrations in glioblastoma, response to therapy and molecular machanisms

Résumé : Le glioblastome (GBM, WHO grade IV) est la tumeur cérébrale primaire la plus fréquente et la plus maligne, son pronostic reste très réservé et sa réponse aux différents traitements limitée. Récemment, une étude clinique randomisée (EORTC 26981/NCIC CE.3) a démontré que le traitement combiné de temozolomide et radiothérapie (RT/TMZ) est le meilleur dans les cas de GBM nouvellement diagnostiqués [1]. Cependant, seul un sous-groupe de patients bénéficie du traitement RT/TMZ et même parmi eux, leur survie reste très limitée. Pour tenter de mieux comprendre les réponses au traitement RT/TMZ, la biologie du GBM, identifier d'autres facteurs de résistance et découvrir de nouvelles cibles aux traitements, nous avons conduit une analyse moléculaire étendue à 73 patients inclus dans cette étude clinique. Nous avons complété les résultats moléculaires déjà obtenus par un profil génomique du nombre de copies par Array Comparative Genomic Hybridization. Afin d'atteindre nos objectifs, nous avons analysé en parallèle les données cliniques des patients et leurs profils moléculaires. Nos résultats confirment des analyses connues dans le domaine des aberrations du nombre de copies (CNA) et de profils du glioblastome. Nous avons observé une bonne corrélation entre le CNA génomique et l'expression de l'ARN messager dans le glioblastome et identifié un nouveau modèle de CNA du chromosome 7 pouvant présenter un intérêt clinique. Nous avons aussi observé par l'analyse du CNA que moins de 10% des glioblastomes conservent leurs mécanismes de suppression de tumeurs p53 et Rb1. Nous avons aussi observé que l'amplification du CDK4 peut constituer un facteur supplémentaire de résistance au traitement RT/TMZ, cette observation nécessite confirmation sur un plus grand nombre d'analyses. Nous avons montré que dans notre analyse des profils moléculaires et cliniques, il n'est pas possible de différencier le GBM à composante oligodendrogliale (GBM-O) du glioblastome. En superposant les profils moléculaires et les modèles expérimentaux in vitro, nous avons identifié WIF-1 comme un gène suppresseur de tumeur probable et une activation du signal WNT dans la pathologie du glioblastome. Ces observations pourraient servir à une meilleure compréhension de cette maladie dans le futur. Abstract : Glioblastoma, (GBM, WHO grade IV) is the most malignant and most frequent primary brain tumor with a very poor prognosis and response to therapy. A recent randomized clinical trial (EORTC26981/NCIC CE.3) established RT/TMZ as the 1St effective chemo-radiation therapy in newly diagnosed GBM [1]. However only a genetic subgroup of patients benefit from RT/TMZ and even in this subgroup overall survival remains very dismal. To explain the observed response to RT/TMZ, have a better understanding of GBM biology, identify other resistance factors and discover new drugable targets a comprehensive molecular analysis was performed in 73 of these GBM trial cohort. We complemented the available molecular data with a genomic copy number profiling by Array Comparative Genomic Hybridization. We proceeded to align the molecular profiles and the Clinical data, to meet our project objectives. Our data confirm known GBM Copy Number Aberrations and profiles. We observed a good correlation of genomic CN and mRNA expression in GBM, and identified new interesting CNA pattern for chromosome 7 with a potential clinical value. We also observed that by copy number aberration data alone, less than 10% of GBM have an intact p53 and Rb1 tumor .suppressor pathways. We equally observed that CDK4 amplification might constitute an additional RT/TMZ resistant factor, an observation that will need confirmation in a larger data set. We show that the molecular and clinical profiles in our data set, does not support the identification of GBM-O as a new entity in GBM. By combining the molecular profiles and in vitro model experiments we identify WIF1 as a potential GBM TSG and an activated WNT signaling as a pathologic event in GBM worth incorporation in attempts to better understand and impact outcome in this disease.

CHE en dehors du CHC : rationnel, indications, résultats.

Objectifs pédagogiques: Connaître les indications actuelles de la chimio -embolisation en dehors du CHC.Savoir quelles sont les drogues utilisables et leur mécanisme d 'action pour ces indications.Savoir quand proposer la chimio-embolisation aux malades porteurs de métastases hépatiques de tumeurs neuro-endocrines ou d'adénocarcinome colique.Messages à retenir: Le chimio-embolisation est efficace pour le traitement des métastases de de tumeur neuro-endocrine et de métastases d'adénocarcinome colo-rectal.Les drogues le plus utiliées sont l'adriamycine, la strétozotocine pour les métastases de tumeur neuro-endocrine et le campto pour les métastasesd'adénocarcinome digestif.Les billes d'embolisation chargeables sont un bon moyen de traitement dans ces indications.La chimio-embolisation peut être discutée en première ligne pour les malades porteurs de métastases hépatiques isolées de tumeur neuro-endocrine.La chimio-embolisation donne des résultats prometteurs chez les patients porteurs de métastases hépatiques de cancer du côlon, mais la place de ce traitementen combinaison ou non à la chimiothérapie systemique n'est pas définie.Résumé: Les deux indications principales de la chimio-embolisation en dehors du CHC sont les métastases hépatiques de cancer colique et de tumeur neuro-endocrines.Les résultats cliniques de la chimio-embolisation pour les malades atteints de tumeur neuro-endocrines sont bien connus et rendent possible, en raison de sonefficacité, une discussion en première ligne si le patient a une tumeur primaire résequée et une atteinte hépatique prédominante. Pour les métastases hépatiquesde cancer colique, la chimioembolisation utilisant des billes chargées à l 'irinotecan permet de sicuter ce traitement dans le même contexte oncologique (maladietumorale limitée au foie) en cas de résistance aux chimiothérapies standard.

The biology of cancer stem cells : part 1: nuclear translocation of CD44 : part 2: IMP2 in glioblastoma cancer stem cells

SummaryCancer stem cells (CSC) are poorly differentiated, slowly proliferating cells, with high tumorigenic potential. Some of these cells, as it has been shown in leukemia, evade chemo- and radiotherapy and recapitulate the tumor composed of CSC and their highly proliferative progeny. Therefore, understanding the molecular biology of those cells is crucial for improvement of currently used anti-cancer therapies.This work is composed of two CSC-related projects. The first deals with CD44, a frequently used marker of CSC; the second involves Imp2 and its role in CSC bioenergetics. PART 1. CD44 is a multifunctional transmembrane protein involved in migration, homing, adhesion, proliferation and survival. It is overexpressed in many cancers and its levels are correlated with poor prognosis. CD44 is also highly expressed by CSC and in many malignancies it is used for CSC isolation.In the present work full-lenght CD44 nuclear localization was studied, including the mechanism of nuclear translocation and its functional role in the nucleus. Full-length CD44 can be found in nuclei of various cell types, regardless of their tumorigenic potential. For nuclear localization, CD44 needs to be first inserted into the cell membrane, from which it is transported via the endocytic pathway. Upon binding to transportinl it is translocated to the nucleus. The nuclear localization signal recognized by transportinl has been determined as the first 20 amino acids of the membrane proximal intracellular domain. Nuclear export of CD44 is facilitated by exportin Crml. Investigation of the function of nuclear CD44 revealed its implication in de novo RNA synthesis.PART 2. Glioblastoma multiforme is the most aggressive and most frequent brain malignancy. It was one of the first solid tumors from which CSC have been isolated. Based on the similarity between GBM CSC and normal stem cells expression of an oncofetal mRNA binding protein Imp2 has been investigated.Imp2 is absent in normal brain as well as in low grade gliomas, but is expressed in over 75% GBM cases and its expression is higher in CSC compared to their more differentiated counterparts. Analysis of mRNA transcripts bound by Imp2 and its protein interactors revealed that in GBM CSC Imp2 may be implicated in mitochondrial metabolism. Indeed, shRNA mediated silencing of protein expression led to decreased mitochondrial activity, decreased oxygen consumption and decreased activity of respiratory chain protein complex I. Moreover, lack of Imp2 severely affected self-renewal and tumorigenicity of GBM CSC. Experimental evidence suggest that GBM CSC depend on mitochondrial oxidative phosphorylation as an energy producing pathway and that Imp2 is a novel regulator of this pathway.RésuméLes cellules cancéreuses souches sont des cellules peu différentiées, à proliferation lente et hautement tumorigénique. Ces cellules sont radio-chimio résistantes et sont capable reformer la tumeur dans sont intégralité, reproduisant l'hétérogénéité cellulaire présent dans la tumeur d'origine. Pour améliorer les therapies antitumorales actuelles il est crucial de comprendre les mécanismes moléculaires qui caractérisent cette sous-population de cellules hautement malignes.Ce travail de thèse se compose de deux projets s'articulant autour du même axe :Le CD44 est une protéine multifonctionnelle et transmembranaire très souvent utilisée comme marqueur de cellules souches tumorales dans différents cancers. Elle est impliquée dans la migration, l'adhésion, la prolifération et la survie des cellules. Lors de ce travail de recherche, nous nous sommes intéressés à la localisation cellulaire du CD44, ainsi qu'aux mécanismes permettant sa translocation nucléaire. En effet, bien que principalement décrit comme un récepteur de surface transmembranaire, le CD44 sous sa forme entière, non clivée en peptides, peut également être observé à l'intérieur du noyau de diverses cellules, quel que soit leur potentiel tumorigénique. Pour passer ainsi d'un compartiment cellulaire à un autre, le CD44 doit d'abord être inséré dans la membrane plasmique, d'où il est transporté par endocytose jusqu'à l'intérieur du cytoplasme. La transportai permet ensuite la translocation nucléaire du CD44 via une « séquence signal » contenue dans les 20 acides aminés du domaine cytoplasmique qui bordent la membrane. A l'inverse, le CD44 est exporté du noyau grâce à l'exportin Crml. En plus des mécanismes décrits ci-dessus, cette étude a également mis en évidence l'implication du CD44 dans la synthèse des ARN, d'où sa présence dans le noyau.Le glioblastome est la plus maligne et la plus fréquente des tumeurs cérébrales. Dans ce second projet de recherche, le rôle de IMP2 dans les cellules souches tumorales de glioblastomes a été étudié. La présence de cette protéine oncofoetale a d'abord été mise en évidence dans 75% des cas les plus agressifs des gliomes (grade IV, appelés glioblastomes), tandis qu'elle n'est pas exprimée dans les grades I à III de ces tumeurs, ni dans le cerveau sain. De plus, IMP2 est apparue comme étant davantage exprimée dans les cellules souches tumorales que dans les cellules déjà différenciées. La baisse de l'expression de IMP2 au moyen de shRNA a résulté en une diminution de l'activité mitochondriale, en une réduction de la consommation d'oxygène ainsi qu'en une baisse de l'activité du complexe respiratoire I.L'inhibition de IMP2 a également affecté la capacité de renouvellement de la population des cellules souches tumorales ainsi que leur aptitude à former des tumeurs.Lors de ce travail de thèse, une nouvelle fonction d'un marqueur de cellules souches tumorales a été mise en évidence, ainsi qu'un lien important entre la bioénergétique de ces cellules et l'expression d'une protéine oncofoetale.

Evidence for segregated and integrative connectivity patterns in the human Basal Ganglia.

Detailed knowledge of the anatomy and connectivity pattern of cortico-basal ganglia circuits is essential to an understanding of abnormal cortical function and pathophysiology associated with a wide range of neurological and neuropsychiatric diseases. We aim to study the spatial extent and topography of human basal ganglia connectivity in vivo. Additionally, we explore at an anatomical level the hypothesis of coexistent segregated and integrative cortico-basal ganglia loops. We use probabilistic tractography on magnetic resonance diffusion weighted imaging data to segment basal ganglia and thalamus in 30 healthy subjects based on their cortical and subcortical projections. We introduce a novel method to define voxel-based connectivity profiles that allow representation of projections from a source to more than one target region. Using this method, we localize specific relay nuclei within predefined functional circuits. We find strong correlation between tractography-based basal ganglia parcellation and anatomical data from previously reported invasive tracing studies in nonhuman primates. Additionally, we show in vivo the anatomical basis of segregated loops and the extent of their overlap in prefrontal, premotor, and motor networks. Our findings in healthy humans support the notion that probabilistic diffusion tractography can be used to parcellate subcortical gray matter structures on the basis of their connectivity patterns. The coexistence of clearly segregated and also overlapping connections from cortical sites to basal ganglia subregions is a neuroanatomical correlate of both parallel and integrative networks within them. We believe that this method can be used to examine pathophysiological concepts in a number of basal ganglia-related disorders.

Cellular perspectives on the glutamate-monoamine interactions in limbic lobe structures and their relevance for some psychiatric disorders.

Dopaminergic, serotonergic and noradrenergic nuclei form the trimonoamine modulating system (TMMS). This system modulates emotional/motivational activities mediated by the limbic circuitry, where glutamate is the major excitatory neurotransmitter. Two main concepts are the basis of this review. First, since 1950 and the discovery of the antipsychotic activity of the dopamine D2 receptor antagonist chlorpromazine, it appears that drugs that can modulate the TMMS possess therapeutic psychiatric properties. Second, the concept of glutamate/trimonoamine imbalance in the cortico-striato-thalamo-cortical loop that has been so successful in explaining the pathophysiology of Parkinson disease has been applied in the pathophysiology of schizophrenia. This review will focus on the complex interactions between the fast synaptic glutamatergic transmission and the TMMS in specific parts of the limbic lobe and we will try to link these interactions to some psychiatric disorders, mainly depression, schizophrenia and drug addiction.

Brain Connectivity Analysis in Children. Effects of Prematurity. and Prenatal Growth Restriction

Introduction: Survival of children born prematurely or with very low birth weight has increased dramatically, but the long term developmental outcome remains unknown. Many children have deficits in cognitive capacities, in particular involving executive domains and those disabilities are likely to involve a central nervous system deficit. To understand their neurostructural origin, we use DTI. Structurally segregated and functionally regions of the cerebral cortex are interconnected by a dense network of axonal pathways. We noninvasively map these pathways across cortical hemispheres and construct normalized structural connection matrices derived from DTI MR tractography. Group comparisons of brain connectivity reveal significant changes in fiber density in case of children with poor intrauterine grown and extremely premature children (gestational age<28 weeks at birth) compared to control subjects. This changes suggest a link between cortico-axonal pathways and the central nervous system deficit. Methods: Sixty premature born infants (5-6 years old) were scanned on clinical 3T scanner (Magnetom Trio, Siemens Medical Solutions, Erlangen, Germany) at two hospitals (HUG, Geneva and CHUV, Lausanne). For each subject, T1-weighted MPRAGE images (TR/TE=2500/2.91,TI=1100, resolution=1x1x1mm, matrix=256x154) and DTI images (30 directions, TR/TE=10200/107, in-plane resolution=1.8x1.8x2mm, 64 axial, matrix=112x112) were acquired. Parent(s) provided written consent on prior ethical board approval. The extraction of the Whole Brain Structural Connectivity Matrix was performed following (Cammoun, 2009 and Hagmann, 2008). The MPARGE images were registered using an affine registration to the non-weighted-DTI and WM-GM segmentation performed on it. In order to have equal anatomical localization among subjects, 66 cortical regions with anatomical landmarks were created using the curvature information, i.e. sulcus and gyrus (Cammoun et al, 2007; Fischl et al, 2004; Desikan et al, 2006) with freesurfer software (http://surfer.nmr.mgh.harvard.edu/). Tractography was performed in WM using an algorithm especially designed for DTI/DSI data (Hagmann et al., 2007) and both information were then combined in a matrix. Each row and column of the matrix corresponds to a particular ROI. Each cell of index (i,j) represents the fiber density of the bundle connecting the ROIs i and j. Subdividing each cortical region, we obtained 4 Connectivity Matrices of different resolution (33, 66, 125 and 250 ROI/hemisphere) for each subject . Subjects were sorted in 3 different groups, namely (1) control, (2) Intrauterine Growth Restriction (IUGR), (3) Extreme Prematurity (EP), depending on their gestational age, weight and percentile-weight score at birth. Group-to-group comparisons were performed between groups (1)-(2) and (1)-(3). The mean age at examination of the three groups were similar. Results: Quantitative analysis were performed between groups to determine fibers density differences. For each group, a mean connectivity matrix with 33ROI/hemisphere resolution was computed. On the other hand, for all matrix resolutions (33,66,125,250 ROI/hemisphere), the number of bundles were computed and averaged. As seen in figure 1, EP and IUGR subjects present an overall reduction of fibers density in both interhemispherical and intrahemispherical connections. This is given quantitatively in table 1. IUGR subjects presents a higher percentage of missing fiber bundles than EP when compared to control subjects (~16% against 11%). When comparing both groups to control subjects, for the EP subjects, the occipito-parietal regions seem less interhemispherically connected whilst the intrahemispherical networks present lack of fiber density in the lymbic system. Children born with IUGR, have similar reductions in interhemispherical connections than the EP. However, the cuneus and precuneus connections with the precentral and paracentral lobe are even lower than in the case of the EP. For the intrahemispherical connections the IUGR group preset a loss of fiber density between the deep gray matter structures (striatum) and the frontal and middlefrontal poles, connections typically involved in the control of executive functions. For the qualitative analysis, a t-test comparing number of bundles (p-value<0.05) gave some preliminary significant results (figure 2). Again, even if both IUGR and EP appear to have significantly less connections comparing to the control subjects, the IUGR cohort seems to present a higher lack of fiber density specially relying the cuneus, precuneus and parietal areas. In terms of fiber density, preliminary Wilcoxon tests seem to validate the hypothesis set by the previous analysis. Conclusions: The goal of this study was to determine the effect of extreme prematurity and poor intrauterine growth on neurostructural development at the age of 6 years-old. This data indicates that differences in connectivity may well be the basis for the neurostructural and neuropsychological deficit described in these populations in the absence of overt brain lesions (Inder TE, 2005; Borradori-Tolsa, 2004; Dubois, 2008). Indeed, we suggest that IUGR and prematurity leads to alteration of connectivity between brain structures, especially in occipito-parietal and frontal lobes for EP and frontal and middletemporal poles for IUGR. Overall, IUGR children have a higher loss of connectivity in the overall connectivity matrix than EP children. In both cases, the localized alteration of connectivity suggests a direct link between cortico-axonal pathways and the central nervous system deficit. Our next step is to link these connectivity alterations to the performance in executive function tests.

Neurons in the corpus callosum of the cat during postnatal development.

The corpus callosum (CC) is a major telencephalic commissure containing mainly cortico-cortical axons and glial cells. We have identified neurons in the CC of the cat and quantified their number at different postnatal ages. An antibody against microtubule-associated protein 2 was used as a marker of neurons. Immunocytochemical double-labelling with neuron-specific enolase or gamma-aminobutyric acid antibodies in the absence of glial fibrillary acidic protein positivity confirmed the neuronal phenotype of these cells. CC neurons were also stained with anti-calbindin and anti-calretinin antibodies, typical for interneurons, and with an anti-neurofilament antibody, which in neocortex detects pyramidal neurons. Together, these findings suggest that the CC contains a mixed population of neuronal types. The quantification was corrected for double counting of adjacent sections and volume changes during CC development. Our data show that CC neurons are numerous early postnatally, and their number decreases with age. At birth, about 570 neurons are found within the CC boundaries and their number drops to about 200 in the adult. The distribution of the neurons within the CC also changes in development. Initially, many neurons are found throughout the CC, while at later ages they become restricted to the boundaries of the CC, and in the adult to the rostrum of the CC close to the septum pellucidum or to the indusium griseum. Although origin and function of transient CC neurons in development and in adulthood remain unknown, they are likely to be interstitial neurons. Some of them have well-developed and differentiated processes and resemble pyramidal cells or interneurons. An axon-guiding function during the early postnatal period can not be excluded.

Nouveautés dans l'immunothérapie du cancer [New developments in cancer immunotherapy]

Les progrès récents dans l'élucidation des bases cellulaires et moléculaires de la réponse immunitaire permettent désormais le design de thérapies novatrices pour l'immunothérapie des tumeurs. Ces approches récentes se traduisent en des taux de réponse qui surpassent souvent ce qui peut être obtenu par des chimiothérapies conventionnelles ou des thérapies ciblées. Nous présentons ici les principaux développements en cours avec un accent sur l'expérience lausannoise dans le traitement du mélanome. Premièrement, les nouveaux développements dans la vaccination peptidique sont présentés. Deuxièmement, les approches de type transfert adoptif sont illustrées avec une attention particulière pour le conditionnement du patient par lymphodéplétion. Finalement, le projet lausannois d'optimisation rationnelle du récepteur TCR des lymphocytes est décrit. Recent progress unveiling the cellular and molecular basis of the immune response allows nowadays the design of novel therapies for tumor immunotherapy. These recent approaches translate into response rates that often surpass what can be obtained by conventional chemotherapies or targeted therapies. Here we present the main current developments with an accent on the Lausanne experience in the treatment of melanoma. First, the new developments of peptide-based vaccination are presented. Second, approaches related to adoptive transfer are illustrated with a particular attention for the patient conditioning using lymphodepletion. Finally, the Lausanne project of rational lymphocyte TCR optimization is described.

Mechanisms of functional T-cell deficiency in melanoma patients

SUMMARYAs a result of evolution, humans are equipped with an intricate but very effective immune system with multiple defense mechanisms primarily providing protection from infections. This system comprises various cell types, including T-lymphocytes, which are able to recognize and directly kill infected cells. T-cells are not only able to recognize cells carrying foreign antigens, such as virus-infected cells, but also autologous cells. In autoimmune diseases, e.g. multiple sclerosis, T- cells attack autologous cells and cause the destruction of healthy tissue. To prevent aberrant immune reactions, but also to prevent damage caused by an overreacting immune response against foreign targets, there are multiple systems in place that attenuate T-cell responses.By contrast, anti-self immune responses may be highly welcome in malignant diseases. It has been demonstrated that activated T-cells are able to recognize and lyse tumor cells, and may even lead to successful cure of cancer patients. Through vaccination, and especially with the help of powerful adjuvants, frequencies of tumor-reactive T-cells can be augmented drastically. However, the efficacy of anti-tumor responses is diminished by the same checks and balances preventing the human body from harm induced by overly activated T-cells in infections.In the context of my thesis, we studied spontaneous and vaccination induced T-cell responses in melanoma patients. The aim of my studies was to identify situations of T-cell suppression, and pinpoint immune suppressive mechanisms triggered by malignant diseases. We applied recently developed techniques such as multiparameter flow cytometry and gene arrays, allowing the characterization of tumor-reactive T-cells directly ex vivo. In our project, we determined functional capabilities, protein expression, and gene expression profiles of small numbers of T- cells from metastatic tissue and blood obtained from healthy donors and melanoma patients. We found evidence that tumor-specific T-cells were functionally efficient effector cells in peripheral blood, but severely exhausted in metastatic tissue. Our molecular screening revealed the upregulation of multiple inhibitory receptors on tumor-specific T-cells, likely implied in T-cell exhaustion. Functional attenuation of tumor-specific T-cells via inhibitory receptors depended on the anatomical location and immune suppressive mechanisms in the tumor microenvironment, which appeared more important than self-tolerance and anergy mechanisms. Our data reveal novel potential targets for cancer therapy, and contribute to the understanding of cancer biology.RÉSUMÉAu cours de l'évolution, les êtres humains se sont vus doter d'un système immunitaire complexe mais très efficace, avec de multiples mécanismes de défense, principalement contre les infections. Ce système comprend différents types de cellules, dont les lymphocytes Τ qui sont capables de reconnaître et de tuer directement des cellules infectées. Les cellules Τ reconnaissent non seulement des cellules infectées par des virus, mais également des cellules autologues. Dans le cas de maladies auto-immunes, comme par exemple la sclérose en plaques, les cellules Τ s'attaquent à des cellules autologues, ce qui engendre la destruction des tissus sains. Il existe plusieurs systèmes de contrôle des réponses Τ afin de minimiser les réactions immunitaires aberrantes et d'empêcher les dégâts causés par une réponse immunitaire trop importante contre une cible étrangère.Dans le cas de maladies malignes en revanche, une réponse auto-immune peut être avantageuse. Il a été démontré que les lymphocytes Τ étaient également capables de reconnaître et de tuer des cellules tumorales, pouvant même mener à la guérison d'un patient cancéreux. La vaccination peut augmenter fortement la fréquence des cellules Τ réagissant contre une tumeur, particulièrement si elle est combinée avec des adjuvants puissants. Cependant, l'efficacité d'une réponse antitumorale est atténuée par ces mêmes mécanismes de contrôle qui protègent le corps humain des dégâts causés par des cellules Τ activées trop fortement pendant une infection.Dans le cadre de ma recherche de thèse, nous avons étudié les réponses Τ spontanées et induites par la vaccination dans des patients atteints du mélanome. Le but était d'identifier des conditions dans lesquelles les réponses des cellules Τ seraient atténuées, voire inhibées, et d'élucider les mécanismes de suppression immunitaire engendrés par le cancer. Par le biais de techniques nouvelles comprenant la cryométrie de flux et l'analyse globale de l'expression génique à partir d'un nombre minimal de cellules, il nous fut possible de caractériser des cellules Τ réactives contre des tumeurs directement ex vivo. Nous avons examiné les profiles d'expression de gènes et de protéines, ainsi que les capacités fonctionnelles des cellules Τ isolées à partir de tissus métastatiques et à partir du sang de patients. Nos résultats indiquent que les cellules Τ spécifiques aux antigènes tumoraux sont fonctionnelles dans le sang, mais qu'elles sont épuisées dans les tissus métastatiques. Nous avons découvert dans les cellules Τ antitumorales une augmentation de l'expression des récepteurs inhibiteurs probablement impliqués dans l'épuisement de ces lymphocytes T. Cette expression particulière de récepteurs inhibiteurs dépendrait donc de leur localisation anatomique et des mécanismes de suppression existant dans l'environnement immédiat de la tumeur. Nos données révèlent ainsi de nouvelles cibles potentielles pour l'immunothérapie du cancer et contribuent à la compréhension biologique du cancer.

Mechanisms of CYR61 mediated breast cancer metastasis to the lung

CYR61 (Cysteine-rich angiogenic inducer 61) is a matricellular protein that regulates cell proliferation, adhesion, migration and cell survival through interaction with various types of integrin cell adhesion receptors. At tissue level it is implicated in the regulation of embryonic development, wound healing and angiogenesis. CYR61 has also been involved in cancer progression, however its role appears to be diverse and complex depending on the cancer type and stage. Its contribution to metastasis formation is still unclear. Previous findings reported by our laboratory demonstrated that CYR61 cooperates with avßs integrin to promote invasion and metastasis of cancers growing in a pre-irradiated microenvironment. In this work, we used an orthotopic model of breast cancer to show for the first time that silencing of CYR61 in breast cancer cells suppresses lung metastasis formation. Silencing of MDA-MB-231 reduced both local growth and lung metastasis formation of tumor cells implanted in a pre-irradiated mammary fat pad. CYR61 silencing in tumors growing in non-irradiated mammary fat pads did not impact primary tumor growth but decreased lung metastasis formation. The effect of CYR61 on spontaneous lung metastasis formation during natural cancer progression was further examined by using an experimental model of metastasis. Results from these experiments indicate that CYR61 is critically involved in promoting cancer cells entry into lung parenchyma rather than later steps of colonization. In vitro experiments showed that CYR61 promotes tumor cell spreading, migration and transendothelial migration. CYR61 also supported colony formation under anchorage-independent condition and promotes resistance to anoikis through the involvement of ß1 and ß3 integrin. These results indicate that CYR61 promotes lung metastasis of breast cancer by facilitating extravasation into lung parenchyma through enhanced motility, transendothelial migration and resistance to anoikis. - CYR61 (Cysteine-rich angiogenic inducer 61) est une protéine matricellulaire qui régule la prolifération, l'adhérence, la migration et la survie des cellules par son interaction avec différents types de récepteurs d'adhésion cellulaire de la famille des intégrine. Au niveau des tissus, CYR61 est impliquée dans la régulation du développement embryonnaire, de la cicatrisation et de l'angiogenèse. CYR61 a également été impliquée dans le cancer, mais son rôle semble être divers et complexe en fonction du type du cancer et de son stade. Son rôle dans la formation des métastases n'est pas encore clair. Des résultats antérieurs rapportés par notre laboratoire ont montré que CYR61 coopère avec l'intégrine avß5 pour favoriser l'invasion et la métastase de tumeurs se développant dans un micro-environnement pré-irradié. Dans ce travail, nous avons utilisé un modèle orthotopique de cancer du sein pour démontrer pour la première fois que l'extinction (silencing) du gène CYR61 dans le cancer du sein réduit la formation de métastases pulmonaires. L'extinction de CYR61 dans la lignée cellulaire de cancer du sein humain MDA-MB- 231 réduit à la fois la croissance local ainsi que la formation de métastases pulmonaires à partir de cellules implantés dans les coussinets adipeux mammaires pré-irradié. L'extinction de CYR61 dans des tumeurs grandissant dans les coussinets adipeux mammaires non irradiées n'a pas d'incidence sur la croissance tumorale primaire mais réduit la formation des métastases pulmonaires. Par la suite nous avons examiné l'effet de CYR61 sur la formation de métastases pulmonaires en utilisant un modèle expérimental de métastase. Les résultats de ces expériences indiquent que CYR61 est impliquée de manière cruciale dans les étapes précoces de la formation de métastases, plutôt que dans les étapes tardives de colonisation du poumon. Des expériences in vitro ont montré que CYR61 favorise l'étalement, la migration et la transmigration endothéliale des cellules tumorales. CYR61 favorise également la formation de colonies dans des conditions indépendante de l'ancrage et la résistance à l'anoïkis par l'engagement des intégrines ß1 et ß3. Ces résultats indiquent que CYR61 favorise les métastases pulmonaires du cancer du sein en facilitant l'extravasation dans le parenchyme pulmonaire grâce à la stimulation de la motilità, de la migration transmigration endothéliale et de la résistance à l'anoïkis.

Stability-dependent behavioural and electro-cortical reorganizations during intentional switching between bimanual tapping modes

This study investigated behavioural and electro-cortical reorganizations accompanying intentional switching between two distinct bimanual coordination tapping modes (In-phase and Anti-phase) that differ in stability when produced at the same movement rate. We expected that switching to a less stable tapping mode (In-to-Anti switching) would lead to larger behavioural perturbations and require supplementary neural resources than switching to a more stable tapping mode (Anti-to-In switching). Behavioural results confirmed that the In-to-Anti switching lasted longer than the Anti-to-In switching. A general increase in attention-related neural activity was found at the moment of switching for both conditions. Additionally, two condition-dependent EEG reorganizations were observed. First, a specific increase in cortico-cortical coherence appeared exclusively during the In-to-Anti switching. This result may reflect a strengthening in inter-regional communication in order to engage in the subsequent, less stable, tapping mode. Second, a decrease in motor-related neural activity (increased beta spectral power) was found for the Anti-to-In switching only. The latter effect may reflect the interruption of the previous, less stable, tapping mode. Given that previous results on spontaneous Anti-to-In switching revealing an inverse pattern of EEG reorganization (decreased beta spectral power), present findings give new insight on the stability-dependent neural correlates of intentional motor switching. © 2010 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved

Lymphoid stroma in health and disease

Summary Secondary lymphoid organs (SLOB), such as lymph nodes and spleen, are the sites where primary immune responses are initiated. T lymphocytes patrol through the blood and SLOs on the search for pathogens which are presented to them as antigens by dendritic cells. Stromal cells in the Tzone - so called T zone fibroblastic reticular cells (TRCs) -are critical in organizing the migration of T cells and dendritic cells by producing the chemoattractants CCL19 and CCL21 and by forming a network which T cells use as a guidance system. They also form a system of small channels or conduits that allow rapid transport of small antigen molecules or cytokines from the subcapsular sinus to high endothelial venules. The phenotype and function of TRCs have otherwise remained largely unknown. We found a critical role for lymph node access in CD4+ and CD8+ T cell homeostasis and identified TRCs within these organs as the major source of interleukin-7 (IL-7). IL-7 is an essential survival factor for naïve T lymphocytes of which the cellular source in the periphery had been poorly defined. In vitro, TRC were able to prevent the death of naïve T but not of B lymphocytes by secreting IL-7 and the CCR7 ligand CCL 19. Using gene-targeted mice, we show anon-redundant function of CCL19 in T cell homeostasis. The data suggest that TRCs regulate T cell numbers by providing a limited reservoir of survival factors for which T cells have to compete. They help to maintain a diverse T cell repertoire granting full immunocompetence. To determine whether TRCs also play a role in pathology, we characterized so-called tertiary lymphoid organs (TLOs) that often develop at sites of chronic inflammation. We show that TLOs resemble lymph nodes or Peyer's patches not only with regard to lymphoid cells. TLOs formed extensive TRC networks and a functional conduit system in all three marine inflammation models tested. In one model we dissected the cells and signals leading to the formation of these structures. We showed that they critically depend on the presence of lymphotoxin and lymphoid tissue inducer cells. TRCs in TLOs also produce CCL19, GCL21 and possibly IL-7 which are all involved in the development of TLOs. Stromal cells therefore play a central role in the onset and perpetuation of chronic inflammatory diseases and could be an interesting target for therapy. Résumé Le système immunitaire est la défense de notre corps contre toutes sortes d'infections et de tumeurs. II est constitué de différentes populations de lymphocytes qui patrouillent constamment le corps à la recherche de pathogène. Parmi eux, les lymphocytes T et B passent régulièrement dans les organes lymphoïdes secondaires (SLO) qui sont les sites d'initiation de la réponse immunitaire. Les lymphocytes T sont recrutés du sang aux SLO où ils cherchent leur antigène respectif présenté par des cellules dendritiques. Des cellules stromales dans la zone T -nommées fibroblastic reticular cells' (TRC) -sécrètent des chimiokines CCL19 et CCL21 et ainsi facilitent les rencontres entre lymphocytes T et cellules dendritiques. De plus, elles forment un réseau que les lymphocytes T utilisent comme système de guidage. Ce réseau forme des petits canaux (ou conduits) qui permettent le transport rapide, d'antigène soluble ou de cytokines, de la lymphe aux veinules à endothelium épais (HEV). Le phénotype ainsi que les autres fonctions des TRCs demeurent encore à ce jour inconnus. Nous avons trouvé que l'accès des lymphocytes T CD4+ et CD8+ aux ganglions joue un rôle central pour l'homéostasie. Interleukin-7 (IL-7) est un facteur de survie essentiel pour les lymphocytes T naïfs dont la source cellulaire dans la périphérie était mal définie. Nous avons identifié les TRCs dans les ganglions comme source principale d'interleukin-7 (IL-7). In vitro, les TRCs étaient capable de prévenir la mort des lymphocytes T mais pas celle de lymphocytes B grâce à la sécrétion d'IL-7 et de CCL19. En utilisant des souris déficientes du gène CCL19, nous avons observé que l'homéostasie des lymphocytes T dépend aussi de CCL19 in vivo. Les données suggèrent que les TRCs aident à maintenir un répertoire large et diversifié de cellules T et ainsi l'immunocompétence. Pour déterminer si les TRCs pourraient jouer un rote également dans la pathologie, nous avons caractérisé des organes lymphoïdes tertiaires (TLOs) souvent associés avec l'inflammation chronique. Les TLOs ressemblent à des ganglions ou des plaques de Peyer pas seulement en ce qui concerne la présence de lymphocytes. Nous avons constaté que les TLOs forment des réseaux de TRC et un système fonctionnel de conduits. La formation de ces structures est fortement diminuée dans l'absence du signal lymphotoxin ou des cellules connues comme ymphoid tissue-inducer tells: Les TRCs dans les TLOs produisent les chimiokines CCL19, CCL21 et possiblement aussi IL-7 qui sont impliquées dans le développement des TLOs. Les cellules stromales jouent donc un rôle central dans l'initation et la perpétuation des maladies inflamatoires chroniques et pourraient être une cible intéressante pour la thérapie.

Carcinomes épidermoïdes de l'hypopharynx et du larynx : prise en charge fondée sur les preuves Squamous cell carcinoma of the hypopharynx and larynx: evidence-based care.

Les carcinomes épidermoïdes de l'hypopharynx et du larynx peuvent être traités par chirurgie et/ou radiothérapie en fonction de la taille tumorale. Pour les petites tumeurs, les résultats sont équivalents. Pour les tumeurs localement avancées, l'approche chirurgicale est mutilante et nécessite une (pharyngo)laryngectomie totale. La chimioradiothérapie exclusive a montré tout son intérêt mais au prix de séquelles tardives. Dans le but de diminuer ces séquelles et les mutilations, la chimiothérapie d'induction par cisplatine, docétaxel et 5FU à visée de préservation d'organe devient le standard de traitement mais il manque des études solides de comparaison de cette approche avec la chimioradiothérapie exclusive. Il n'est pas possible de conclure quant à la supériorité d'un schéma en survie globale. Quand la chimiothérapie d'induction est choisie, les modalités de potentialisation éventuelle de la radiothérapie ne sont pas établies. Squamous cell carcinomas of larynx and hypopharynx can be treated by surgery and/or radiotherapy according to tumor size. For small tumors, the results are similar. For locally advanced tumors, the surgical approach is mutilating and requires a total (pharyngo)laryngectomy. Exclusive chemoradiotherapy has shown its interest at the cost of late sequelae. In order to reduce these effects and mutilation, induction chemotherapy with cisplatin, docetaxel and 5FU for organ preservation becomes the standard treatment but there are no solid studies comparing this approach with the exclusive chemoradiotherapy. And it is not possible to conclude as to the superiority of a scheme in terms of overall survival. When chemotherapy is chosen, the modalities of any potentiation of radiation have not been yet established.

Correlation of photodynamic activity and fluorescence signaling for free and pegylated mTHPC in mesothelioma xenografts

Rapport de synthèse : Introduction : Les premières applications cliniques de la thérapie photodynamique (PDT) remontent à plus d'une vingtaine d'années. Basée sur l'activation d'un médicament photosensibilisateur par une source lumineuse à une longueur d'onde spécifique, la PDT permet la destruction sélective de tissus contenant le produit actif. Ce procédé a été expérimenté dans le traitement de cancers en raison de la propriété du médicament à se concentrer dans les tumeurs tout en épargnant les structures normales contigües. Cependant, les photosensibilisateurs utilisés jusqu'à ce jour n'ont pas démontré une accumulation exclusive dans les tissus néoplasiques mais également dans les structures saines avoisinantes induisant une destruction tissulaire non sélective. Notamment, d'importantes complications ont été rapportées suite à l'utilisation de la PDT dans la cavité thoracique après la résection de mésothéliomes pleuraux, et ce malgré l'arrivée de photosensibilisateurs de secondes générations. De ce fait, plusieurs études expérimentales ont été menées afin d'améliorer la sélectivité tumorale du médicament en modulant différentes conditions de traitement et en modifiant la structure du photosensibilisateur par pégylation. Le but de cette étude expérimentale est de corréler l'activité photodynamique, la phototoxicité et la distribution du m-tetrahydroxyphenylchlorin (mTHPC) et de sa forme pégylée, le PEG-mTHPC. De ce fait, un modèle de souris nues porteur de xenogreffes de mésothéliome humain a été utilisé pour étudier les deux photosensibilisateurs. De récents travaux avec ce modèle ont montré que la mesure de la concentration tissulaire du mTHPC et de sa forme pégylée par HPLC restait limitée afin de prédire l'activité photodynamique. De ce fait, nous pensons que les mesures de fluorescence peuvent être plus appropriée. Le signalement fluorescent est mesuré dans le tissu tumoral et dans une région contrôle de la peau afin d'étudier la distribution et l'intensité des deux sensibilisateurs. Méthode : Des souris nues (cd1nu/nu mice) de 8 semaines ont été transplantées avec des fragments de mésothéliome malin humain (H-meso-1). Ces derniers ont été obtenus à partir d'une suspension cellulaire. Au moins trois passages ont été faits dans les animaux, avant que le traitement soit initié. Deux groupes de 6 souris chacun ont été utilisés pour l'injection intraveineuse par la queue du mTHPC à 0.15 mg/kg et du PEG-mTHPC à dose équimolaire. Après trois jour, la tumeur ainsi qu'une région contrôle de la cuisse ont été illuminées sur une surface d'un diamètre de 1.2 cm et pendant 133 secondes avec un laser à une longueur d'onde à 652 nm (fluence 20 J/cm2, fluence rate 150 mW/cm2). Les animaux ont été ensuite sacrifiés 72 heures après l'illumination. L'étendue de la nécrose tumorale et de la région contrôle ont été déterminées en aveugle par histomorphometrie par un pathologue (HJA). La fluorescence microscopique a été évaluée dans 12 souris à une concentration de 0.15 et 0.5 mg/kg pour le mTHPC, et à doses équimolaires pour le PEG-mTHPC. Trois animaux ont été injectés avec le mTHPC à 0.15 mg/kg, 3 autres à dose équimolaire avec la forme pégylée et 6 souris avec le mTHPC à 0.5 mg/kg et à dose équimolaire. Les animaux ont été sacrifiés 72 heures après injection. L'intensité fluorescente des sensibilisateurs a été mesurée dans la tumeur et la région contrôle. Suite à cela, les coupes ont été fixées par H&E et superposées aux images fluorescentes, afin de localiser la distribution des deux photosensibilisateurs dans les différents compartiments tissulaires. Six souris transplantées n'ayant ni été injectées avec les sensibilisateurs ou illuminées ont servi de groupe contrôle. Résultats : Trois jours après l'illumination, la PDT provoque une nécrose tumorale de 10 ±5.4 mm2 pour le mTHPC à 0.15mg/kg et 5.2 ± 4.6 mm2 pour sa forme pégylée à dose équimolaire. Cependant, la nécrose tumorale induite par les deux formulations du sensibilisateur est significativement plus élevée que dans le groupe contrôle (0.33 ± 0.58 mm2) (P=0.02). Toutefois, le mTHPC pégylé provoque une photosensibilité cutanée moins importante que la forme non-pegylée. Dans les deux groupes, aucune nécrose n'a été observée dans la cuisse des animaux. Trois jours après l'injection du mTHPC et de la forme pégylée à 0.15 mg/kg, aucune activité fluorescente n'a été détectée. Cependant, à 0.5 mg/kg, la fluorescence microscopique révèle une distribution hétérogène des deux photo-sensibilisateurs dans le tissu tumoral avec une accumulation prédominante dans les régions peri-vasculaires. Les deux médicaments montrent une distribution intracellulaire homogène dans le cytoplasme et une absence de signalement dans le nucleus. La mesure de l'intensité fluorescente du mTHPC à 0.5mg/kg ne montre pas de différence significative entre le tissu tumoral et la région contrôle. Par contre, le PEG-mTHPC montre une intensité fluorescente supérieure dans le tissu tumoral que dans la peau (ratio tumeur- peau 0.94 pour le mTHPC et 1.73 pour le PEG-mTHPC). Conclusion : L'utilisation du mTHPC à 0.15mg/kg induit une nécrose tumorale similaire à celle du PEG-mTHPC à dose équimolaire. Cependant, ce dernier démontre une photo-toxicité plus atténuée de la peau. La fluorescence microscopique permet de localiser les deux sensibilisateurs dans les différents compartiments tissulaires à partir d'une dose de 0.5 mg/kg. Le PEG-mTHPC induit un signalement fluorescent supérieur dans le tissu tumoral par rapport à la peau. La mesure du signalement fluorescent a le potentiel de prédire l'activité photodynamique du mTHPC et de sa forme pégylée dans les xénogreffes de mésothéliome humain dans un modèle de souris nue.