Targeting Enterococcus faecalis Biofilms with Phage Therapy.

Phage therapy has been proven to be more effective, in some cases, than conventional antibiotics, especially regarding multidrug-resistant biofilm infections. The objective here was to isolate an anti-Enterococcus faecalis bacteriophage and to evaluate its efficacy against planktonic and biofilm cultures. E. faecalis is an important pathogen found in many infections, including endocarditis and persistent infections associated with root canal treatment failure. The difficulty in E. faecalis treatment has been attributed to the lack of anti-infective strategies to eradicate its biofilm and to the frequent emergence of multidrug-resistant strains. To this end, an anti-E. faecalis and E. faecium phage, termed EFDG1, was isolated from sewage effluents. The phage was visualized by electron microscopy. EFDG1 coding sequences and phylogeny were determined by whole genome sequencing (GenBank accession number KP339049), revealing it belongs to the Spounavirinae subfamily of the Myoviridae phages, which includes promising candidates for therapy against Gram-positive pathogens. This analysis also showed that the EFDG1 genome does not contain apparent harmful genes. EFDG1 antibacterial efficacy was evaluated in vitro against planktonic and biofilm cultures, showing effective lytic activity against various E. faecalis and E. faecium isolates, regardless of their antibiotic resistance profile. In addition, EFDG1 efficiently prevented ex vivo E. faecalis root canal infection. These findings suggest that phage therapy using EFDG1 might be efficacious to prevent E. faecalis infection after root canal treatment.

A hypoxic episode during cardiogenesis downregulates the adenosinergic system and alters the myocardial anoxic tolerance.

To what extent hypoxia alters the adenosine (ADO) system and impacts on cardiac function during embryogenesis is not known. Ectonucleoside triphosphate diphosphohydrolase (CD39), ecto-5'-nucleotidase (CD73), adenosine kinase (AdK), adenosine deaminase (ADA), equilibrative (ENT1,3,4), and concentrative (CNT3) transporters and ADO receptors A1, A2A, A2B, and A3 constitute the adenosinergic system. During the first 4 days of development chick embryos were exposed in ovo to normoxia followed or not followed by 6 h hypoxia. ADO and glycogen content and mRNA expression of the genes were determined in the atria, ventricle, and outflow tract of the normoxic (N) and hypoxic (H) hearts. Electrocardiogram and ventricular shortening of the N and H hearts were recorded ex vivo throughout anoxia/reoxygenation ± ADO. Under basal conditions, CD39, CD73, ADK, ADA, ENT1,3,4, CNT3, and ADO receptors were differentially expressed in the atria, ventricle, and outflow tract. In H hearts ADO level doubled, glycogen decreased, and mRNA expression of all the investigated genes was downregulated by hypoxia, except for A2A and A3 receptors. The most rapid and marked downregulation was found for ADA in atria. H hearts were arrhythmic and more vulnerable to anoxia-reoxygenation than N hearts. Despite downregulation of the genes, exposure of isolated hearts to ADO 1) preserved glycogen through activation of A1 receptor and Akt-GSK3β-GS pathway, 2) prolonged activity and improved conduction under anoxia, and 3) restored QT interval in H hearts. Thus hypoxia-induced downregulation of the adenosinergic system can be regarded as a coping response, limiting the detrimental accumulation of ADO without interfering with ADO signaling.

Do we need to revise the tripartite subdivision hypothesis of the human subthalamic nucleus (STN)? Response to Alkemade and Forstmann.

Recently in this journal, Alkemade and Forstmann again challenged the evidence for a tripartite organisation to the subthalamic nucleus (STN) (Alkemade & Forstmann 2014). Additionally, they raised specific issues with the earlier published results using 3T MRI to perform in vivo diffusion weighted imaging (DWI) based segmentation of the STN (Lambert et al. 2012). Their comments reveal a common misconception related to the underlying methodologies used, which we clarify in this reply, in addition to highlighting how their current conclusions are synonymous with our original paper. The ongoing debate, instigated by the controversies surrounding STN parcellation, raises important implications for the assumptions and methodologies employed in mapping functional brain anatomy, both in vivo and ex vivo, and reveals a fundamental emergent problem with the current techniques. These issues are reviewed, and potential strategies that could be developed to manage them in the future are discussed further.

Genome sequence of the Drosophila melanogaster male-killing Spiroplasma strain MSRO endosymbiont.

Spiroplasmas are helical and motile members of a cell wall-less eubacterial group called Mollicutes. Although all spiroplasmas are associated with arthropods, they exhibit great diversity with respect to both their modes of transmission and their effects on their hosts; ranging from horizontally transmitted pathogens and commensals to endosymbionts that are transmitted transovarially (i.e., from mother to offspring). Here we provide the first genome sequence, along with proteomic validation, of an endosymbiotic inherited Spiroplasma bacterium, the Spiroplasma poulsonii MSRO strain harbored by Drosophila melanogaster. Comparison of the genome content of S. poulsonii with that of horizontally transmitted spiroplasmas indicates that S. poulsonii has lost many metabolic pathways and transporters, demonstrating a high level of interdependence with its insect host. Consistent with genome analysis, experimental studies showed that S. poulsonii metabolizes glucose but not trehalose. Notably, trehalose is more abundant than glucose in Drosophila hemolymph, and the inability to metabolize trehalose may prevent S. poulsonii from overproliferating. Our study identifies putative virulence genes, notably, those for a chitinase, the H2O2-producing glycerol-3-phosphate oxidase, and enzymes involved in the synthesis of the eukaryote-toxic lipid cardiolipin. S. poulsonii also expresses on the cell membrane one functional adhesion-related protein and two divergent spiralin proteins that have been implicated in insect cell invasion in other spiroplasmas. These lipoproteins may be involved in the colonization of the Drosophila germ line, ensuring S. poulsonii vertical transmission. The S. poulsonii genome is a valuable resource to explore the mechanisms of male killing and symbiont-mediated protection, two cardinal features of many facultative endosymbionts. IMPORTANCE: Most insect species, including important disease vectors and crop pests, harbor vertically transmitted endosymbiotic bacteria. These endosymbionts play key roles in their hosts' fitness, including protecting them against natural enemies and manipulating their reproduction in ways that increase the frequency of symbiont infection. Little is known about the molecular mechanisms that underlie these processes. Here, we provide the first genome draft of a vertically transmitted male-killing Spiroplasma bacterium, the S. poulsonii MSRO strain harbored by D. melanogaster. Analysis of the S. poulsonii genome was complemented by proteomics and ex vivo metabolic experiments. Our results indicate that S. poulsonii has reduced metabolic capabilities and expresses divergent membrane lipoproteins and potential virulence factors that likely participate in Spiroplasma-host interactions. This work fills a gap in our knowledge of insect endosymbionts and provides tools with which to decipher the interaction between Spiroplasma bacteria and their well-characterized host D. melanogaster, which is emerging as a model of endosymbiosis.

CCL8 and the Immune Control of Cytomegalovirus in Organ Transplant Recipients.

Monitoring of cytomegalovirus cell-mediated immunity is a promising tool for the refinement of preventative and therapeutic strategies posttransplantation. Typically, the interferon-γ response to T cell stimulation is measured. We evaluated a broad range of cytokine and chemokines to better characterize the ex vivo host-response to CMV peptide stimulation. In a cohort of CMV viremic organ transplant recipients, chemokine expression-specifically CCL8 (AUC 0.849 95% CI 0.721-0.978; p = 0.003) and CXCL10 (AUC 0.841, 95% CI 0.707-0.974; p = 0.004)-was associated with control of viral replication. In a second cohort of transplant recipients at high-risk for CMV, the presence of a polymorphism in the CCL8 promoter conferred an increased risk of viral replication after discontinuation of antiviral prophylaxis (logrank hazard ratio 3.6; 95% CI 2.077-51.88). Using cell-sorting experiments, we determined that the primary cell type producing CCL8 in response to CMV peptide stimulation was the monocyte fraction. Finally, in vitro experiments using standard immunosuppressive agents demonstrated a dose-dependent reduction in CCL8 production. Chemokines appear to be important elements of the cell-mediated response to CMV infection posttransplant, as here suggested for CCL8, and translation of this knowledge may allow for the tailoring and improvement of preventative strategies.

The Ovarian Cancer Chemokine Landscape Is Conducive to Homing of Vaccine-Primed and CD3/CD28-Costimulated T Cells Prepared for Adoptive Therapy.

PURPOSE: Chemokines are implicated in T-cell trafficking. We mapped the chemokine landscape in advanced stage ovarian cancer and characterized the expression of cognate receptors in autologous dendritic cell (DC)-vaccine primed T cells in the context of cell-based immunotherapy. EXPERIMENTAL DESIGN: The expression of all known human chemokines in patients with primary ovarian cancer was analyzed on two independent microarray datasets and validated on tissue microarray. Peripheral blood T cells from five HLA-A2 patients with recurrent ovarian cancer, who previously received autologous tumor DC vaccine, underwent CD3/CD28 costimulation and expansion ex vivo. Tumor-specific T cells were identified by HER2/neu pentamer staining and were evaluated for the expression and functionality of chemokine receptors important for homing to ovarian cancer. RESULTS: The chemokine landscape of ovarian cancer is heterogeneous with high expression of known lymphocyte-recruiting chemokines (CCL2, CCL4, and CCL5) in tumors with intraepithelial T cells, whereas CXCL10, CXCL12, and CXCL16 are expressed quasi-universally, including in tumors lacking tumor-infiltrating T cells. DC-vaccine primed T cells were found to express the cognate receptors for the above chemokines. Ex vivo CD3/CD28 costimulation and expansion of vaccine-primed Tcells upregulated CXCR3 and CXCR4, and enhanced their migration toward universally expressed chemokines in ovarian cancer. CONCLUSIONS: DC-primed tumor-specific T cells are armed with the appropriate receptors to migrate toward universal ovarian cancer chemokines, and these receptors are further upregulated by ex vivo CD3/CD28 costimulation, which render T cells more fit for migrating toward these chemokines. Clin Cancer Res; 21(12); 2840-50. ©2015 AACR.

T cells at the site of autoimmune inflammation show increased potential for trogocytosis

Les lymphocytes T CD4+ sont connus pour leur potentiel d'acquisition de fragments membraneux de cellules présentatrices d'antigène (CPA) dans un processus nommé trogocytose. Ce phénomène est observé lors de l'interaction entre le lymphocyte T CD4+ antigène-spécifique et la CPA lors de la présentation de l'antigène en question, et dépend donc de la spécificité du lymphocyte T CD4+. L'identification des lymphocytes T CD4+ sujets à la trogocytose en co-culture avec des CPA chargées d'un antigène connu permet d'enrichir des lymphocytes T antigène-spécifiques sans connaître leur spécificité exacte ou leur profil de production de cytokines. Dans cette étude, nous avons donc cherché à évaluer l'utilité de cette méthode dans l'identification de la spécificité des lymphocytes T effecteurs et régulateurs lors de l'inflammation auto-immune avec des spécificités souvent inconnues. La trogocytose a démontré son efficacité dans la détection de lymphocytes T réactifs à la protéine basique de myéline in vitro ainsi qu'ex vivo après immunisation. Cependant, le potentiel de la trogocytose à identifier des lymphocytes T régulateurs antigène-spécifiques est limité par le fait que les lymphocytes T régulateurs Foxp3+ montrent un taux élevé de manière constitutive de trogocytose comparé aux lymphocytes T Foxp3-, Un taux localement élevé de trogocytose lors d'un état inflammatoire (observé au niveau des lymphocytes T effecteurs et régulateurs isolés du système nerveux central enflammé) empêche l'utilisation de la trogocytose dans l'évaluation de la réactivité antigénique de cellules extraites d'un site inflammatoire. Nos résultats montrent la possibilité d'enrichir des lymphocytes T conventionnels antigène- réactifs en périphérie par détection au moyen de la trogocytose. Nous avons aussi montré les limitations de cette méthode dans sa capacité d'identifier des lymphocytes T effecteurs et régulateurs antigène- réactifs extraits de sites inflammatoires. Le potentiel de trogocytose élevé dans les sites d'inflammation soulève la question de la signification biologique de ce phénomène dans l'inflammation, dans la suppression médiée par les lymphocytes T régulateurs et dans le maintien de la tolérance immunologique dans des états de santé variables.

The role of Notch receptor signaling in T helper 17 cell differentiation

Antigenic recognition by naive CD4+ T cells induces their proliferation and differentiation into functionally distinct T helper (Th) cell. Each CD4+ Th cell subset expresses specific transcription factors and produces signature cytokines that coordinate immune responses against encountered pathogens. Among the factors influencing CD4+ Th cell differentiation, Notch signaling pathway has been reported to play a role in the differentiation and function of multiple CD4+Thcell subsets. Notch signaling is an evolutionarily conserved cell-to-cell signaling cascade involved in many cell fate decision processes. How Notch signaling modulates the differentiation of CD4+ Th cell subsets and whether Notch signaling alone is sufficient or not for the differentiation of CD4+ Th cells is still a matter of debate. Th17 cells are a distinct subset of CD4+ Th cells. They play a role in the control of extracellular bacterial and fungal infections and may lead to inflammatory and autoimmune diseases if not properly regulated. Th17 cells are defined by the expression of RAR-related orphan receptor (ROR)a and RORyT transcription factors and their secretion of IL-17A, IL-17F cytokines. The involvement of Notch signaling in Th17 cell differentiation has mostly been studied in vitro. However, neither the experimental conditions when Notch signaling might be involved in Th17 cell differentiation in vitro and in vivo nor the precise role of Notch in this process remain clear. To better define how Notch signaling impacts Th17 differentiation, we used mice with T cell specific ablation of Notchl and Notch2 (N1 N2ACD4Cre) or of Notch transcriptional repressor RBP- JK (RBP-J ACD4Cre). We show that impaired Notch signaling in T cells, when TCR activating signal were reduced, increased RORyT and IL-17 mRNA levels during in vitro Th17 cell differentiation. Following immunization with OVA in CFA, an adjuvant that induces mostly Th17 cell response, increased IL-17A mRNA and intracellular IL-17A levels were observed in draining lymph nodes of Notch-deficient CD4+T cells. Our data suggest that Notch limited Th17 cell differentiation. Despite high levels of IL-17 mRNA and intracellular IL-17 proteins observed in Notch-deficient T cells, their release of Th17 cytokines ex vivo was markedly decreased, indicating a role for Notch signaling. During the second part of this thesis, we observed that the impact of Notch on Th17 cell differentiation and effector functions was context-dependent using different in vivo experimental models, in which Th17 cells and IL-17A were reported to contribute in the disease development. Collectively, our data reveal that Notch signaling controls the fine-tuning of Th17 cell differentiation and effector functions by limiting their differentiation but promoting selectively cytokine release through Notch-dependent mechanisms that still need to be defined. -- Lors d'une réponse immunitaire et grâce à la reconnaissance antigénique, les lymphocytes CD4+ T naïfs prolifèrent, puis se différencient en CD4+ T auxiliaires ("T helper" ou Th) fonctionnellement distincts. Chaque sous-population de lymphocytes CD4+ T auxiliaires exprime des facteurs de transcription et des cytokines spécifiques qui coordonnent la réponse immunitaire contre les pathogènes rencontrés. Parmi les facteurs influençant la différenciation des lymphocytes CD4+ T auxiliaires, la voie de signalisation Notch a été identifiée comme ayant un rôle dans la différenciation et la fonction des différents sous-types de cellules CD4+ T auxiliaires. La voie de signalisation Notch est une voie évolutivement conservée, qui est impliquée dans la signalisation entre les cellules et dans de nombreux processus de décisions cellulaires. La manière dont la voie de signalisation Notch régule la différenciation des lymphocytes CD4+ T en sous-types de cellules CD4+ auxiliaires, mais également la question de savoir si la voie de signalisation Notch est capable ou non d'induire la différenciation des cellules CD4+T auxiliaires, restent à débattre. Les cellules T auxiliaires 17 (Th17) sont un sous-type distinct de cellules CD4+T. Elles jouent un rôle important dans la défense immunitaire contre des pathogènes tels que les bactéries extracellulaires et les champignons. Une dérégulation de la réponse des cellules Th17 peut conduire à des inflammations mais également à des maladies auto-immunes. Les cellules Th17 sont définies par l'expression de leurs facteurs de transcription RAR-related orphan receptor (ROR)a, RORyT et par la sécrétion de cytokines comme IL-17A, IL-17F. Le rôle de la voie de signalisation Notch dans la différenciation des cellules Th17 a principalement été démontré in vitro. Malgré tout, ni les conditions expérimentales dans lesquelles cette voie pourrait être impliquée dans la différenciation des cellules Th17 in vitro et in vivo, mais également ni la fonction exacte de Notch dans ces processus, ne sont des questions résolues. Afin de mieux définir comment la voie de signalisation Notch est impliquée dans la différenciation des cellules Th17, nous avons utilisé des souris avec une déficience spécifique dans les cellules T des récepteurs Notchl et Notch2 (N1N2ACD4Cre) ou du répresseur transcriptionnel de Notch RBP-JK (RBP-J ACD4Cre). Nous avons montré que lorsque la voie de signalisation Notch est déficiente, les niveaux d'ARN messager (ARNm) de RORyT et de IL-17A sont augmentés dans les cellules Th17 pendant la différenciation in vitro, en présence de niveaux réduits des signaux activant les cellules T CD4+. Une augmentation dans les niveaux d'ARNm de IL-17A et de IL-17A intracellulaire au niveau protéinique a été observée dans les cellules T CD4+ Notch déficientes, au niveau des ganglions drainants après immunisation avec l'OVA dans le CFA, un adjuvant induisant une réponse des cellules Th17. Nos résultats suggèrent que Notch pourrait réguler négativement l'expression de IL-17A au niveau transcriptionnel mais également protéinique. Malgré une augmentation de IL-17A au niveau de l'ARNm et protéinique dans les cellules CD4+ T Notch déficientes, paradoxalement la sécrétion de IL-17A mais également de cytokines associées aux fonctions effectrices des cellules Th17 sont profondément diminuées 6X vivo, suggérant un rôle de la voie de signalisation Notch dans ce processus. Dans la deuxième partie de ce travail de thèse, nous avons observé que l'impact de Notch dans la différenciation des cellules Th17 et dans leurs fonctions effectrices était dépendant du contexte dans d'autres modèles expérimentaux in vivo, où les cellules Th17 et l'IL-17A ont été identifiées comme ar-.riCociêSM dans le développement ds la pathologie. En résumé, nous avons montré que la voie de la signalisation Notch contrôle la régulation précise de la différenciation des cellules Th17 en limitant leur différenciation, mais en promouvant sélectivement leur relâchement en cytokines associés aux cellules Th17 par l'intermédiaire de mécanismes dépendant de Notch, qui restent toujours à déterminer. -- Lors d'une réponse immunitaire et grâce à la reconnaissance antigénique, les lymphocytes CD4+ T naïfs prolifèrent, puis se différencient en CD4+ T auxiliaires ("T helper" ou Th) fonctionnellement distincts. Chaque sous-population de lymphocytes T auxiliaires exprime des facteurs de transcription et des cytokines spécifiques qui coordonnent une réponse immunitaire contre différents pathogènes. Les mécanismes liés à la différenciation des lymphocytes CD4+ T auxiliaires sont complexes et régulés. Une mauvaise régulation de la différenciation des lymphocytes CD4+ T auxiliaires peut conduire à des maladies auto-immunes, mais également à des processus inflammatoires. Parmi les facteurs influençant la différenciation des lymphocytes T auxiliaires, la voie de signalisation Notch a été identifiée comme ayant un rôle dans la différenciation et la fonction des différents sous-types de cellules CD4+ T auxiliaires. La voie de signalisation Notch est une voie évolutivement conservée, qui est impliquée dans la signalisation entre les cellules, mais également dans de nombreux processus de décisions cellulaires. Quelle est l'implication de la voie de signalisation Notch dans la différenciation des lymphocytes CD4+ en sous-types de cellules CD4+T auxiliaires et comment cette voie agit dans ce processus, sont des questions débattues. Les cellules T auxiliaires 17 (Th17) sont une sous-population distincte de lymphocytes CD4+. Elles jouent un rôle important dans la défense immunitaire contre les bactéries extracellulaires et les champignons. Une dérégulation de la réponse des cellules Th17 a été associée à des maladies auto-immunes et à l'inflammation. Les cellules Th17 sont définies par l'expression du facteur de transcription RAR-related orphan receptor (ROR)yT et des cytokines comme IL-17A, IL-17F. Le rôle de la voie de signalisation Notch dans la différenciation des cellules Th17 a été principalement démontré dans des études expérimentales in vitro. Malgré tout, les conditions expérimentales exactes dans lesquelles la voie de signalisation de Notch pourrait être impliquée dans la différenciation des cellules Th17, mais également le rôle de Notch dans ce processus ne sont pas encore clairement élucidés. Afin de mieux définir comment la voie de signalisation Notch est impliquée dans la différenciation des cellules Th17, nous avons utilisé des souris avec une déficience spécifique dans les cellules T des récepteurs Notchl et Notch2 (N1 N2ACD4Cre) ou du répresseur transcriptionnel de Notch RBP-JK (RBP-JACD4CRE). Nous avons montré que lorsque la voie de signalisation Notch est déficiente, les niveaux d'ARN messager (ARNm) de RORyT et de IL-17 sont augmentés dans les cellules Th17 pendant leur différenciation in vitro. Cet effet de Notch sur la transcription apparaît être facultatif lorsque les conditions environnementales sont en excès in vitro. Après immunisation avec un adjuvant qui induit principalement une réponse des cellules Th17, nous avons observé que les niveaux de ARNm de IL-17A et aussi de IL-17A intracellulaire au niveau protéinique étaient augmentés dans les ganglions drainants dans les cellules CD4+ Notch déficientes. Ces résultats suggèrent que Notch pourrait réguler négativement l'expression de IL- 17 au niveau transcriptionnel mais également protéinique. Malgré des niveaux plus élevés de IL- 17 ARNm et aussi IL-17A intracellulaire dans les cellules T Notch déficientes, le relâchement en cytokines Th17 est profondément diminué indiquant un rôle de la voie de signalisation Notch dans ces processus de sécrétion. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons observé que le rôle de Notch dans ia différenciation dss cellules Ti,17 et dans leurs fonctions effectrices était dépendant du contexte dans d'autres modèles expérimentaux, qui ont été rapportés comme une réponse induisant des cellules Th17. En résumé, nos données montrent que la voie de la signalisation Notch contrôle la régulation précise de la différenciation des cellules Th17 en limitant leur différenciation mais en promouvant sélectivement le relâchement en cytokines associées aux cellules Th17 par des mécanismes dépendant de Notch qui restent toujours à déterminer. Par conséquent, l'inhibition de la voie de signalisation Notch pourrait être utilisée dans des situations inflammatoires ou d'auto-immunité où la réponse des cellules Th17 est exacerbée.

Cardiovascular magnetic resonance imaging techniques for motion-suppressed multi-dimensional coronary artery imaging with high spatial and temporal resolution

L'imagerie par résonance magnétique (IRM) peut fournir aux cardiologues des informations diagnostiques importantes sur l'état de la maladie de l'artère coronarienne dans les patients. Le défi majeur pour l'IRM cardiaque est de gérer toutes les sources de mouvement qui peuvent affecter la qualité des images en réduisant l'information diagnostique. Cette thèse a donc comme but de développer des nouvelles techniques d'acquisitions des images IRM, en changeant les techniques de compensation du mouvement, pour en augmenter l'efficacité, la flexibilité, la robustesse et pour obtenir plus d'information sur le tissu et plus d'information temporelle. Les techniques proposées favorisent donc l'avancement de l'imagerie des coronaires dans une direction plus maniable et multi-usage qui peut facilement être transférée dans l'environnement clinique. La première partie de la thèse s'est concentrée sur l'étude du mouvement des artères coronariennes sur des patients en utilisant la techniques d'imagerie standard (rayons x), pour mesurer la précision avec laquelle les artères coronariennes retournent dans la même position battement après battement (repositionnement des coronaires). Nous avons découvert qu'il y a des intervalles dans le cycle cardiaque, tôt dans la systole et à moitié de la diastole, où le repositionnement des coronaires est au minimum. En réponse nous avons développé une nouvelle séquence d'acquisition (T2-post) capable d'acquérir les données aussi tôt dans la systole. Cette séquence a été testée sur des volontaires sains et on a pu constater que la qualité de visualisation des artère coronariennes est égale à celle obtenue avec les techniques standard. De plus, le rapport signal sur bruit fourni par la séquence d'acquisition proposée est supérieur à celui obtenu avec les techniques d'imagerie standard. La deuxième partie de la thèse a exploré un paradigme d'acquisition des images cardiaques complètement nouveau pour l'imagerie du coeur entier. La technique proposée dans ce travail acquiert les données sans arrêt (free-running) au lieu d'être synchronisée avec le mouvement cardiaque. De cette façon, l'efficacité de la séquence d'acquisition est augmentée de manière significative et les images produites représentent le coeur entier dans toutes les phases cardiaques (quatre dimensions, 4D). Par ailleurs, l'auto-navigation de la respiration permet d'effectuer cette acquisition en respiration libre. Cette technologie rend possible de visualiser et évaluer l'anatomie du coeur et de ses vaisseaux ainsi que la fonction cardiaque en quatre dimensions et avec une très haute résolution spatiale et temporelle, sans la nécessité d'injecter un moyen de contraste. Le pas essentiel qui a permis le développement de cette technique est l'utilisation d'une trajectoire d'acquisition radiale 3D basée sur l'angle d'or. Avec cette trajectoire, il est possible d'acquérir continûment les données d'espace k, puis de réordonner les données et choisir les paramètres temporel des images 4D a posteriori. L'acquisition 4D a été aussi couplée avec un algorithme de reconstructions itératif (compressed sensing) qui permet d'augmenter la résolution temporelle tout en augmentant la qualité des images. Grâce aux images 4D, il est possible maintenant de visualiser les artères coronariennes entières dans chaque phase du cycle cardiaque et, avec les mêmes données, de visualiser et mesurer la fonction cardiaque. La qualité des artères coronariennes dans les images 4D est la même que dans les images obtenues avec une acquisition 3D standard, acquise en diastole Par ailleurs, les valeurs de fonction cardiaque mesurées au moyen des images 4D concorde avec les valeurs obtenues avec les images 2D standard. Finalement, dans la dernière partie de la thèse une technique d'acquisition a temps d'écho ultra-court (UTE) a été développée pour la visualisation in vivo des calcifications des artères coronariennes. Des études récentes ont démontré que les acquisitions UTE permettent de visualiser les calcifications dans des plaques athérosclérotiques ex vivo. Cepandent le mouvement du coeur a entravé jusqu'à maintenant l'utilisation des techniques UTE in vivo. Pour résoudre ce problème nous avons développé une séquence d'acquisition UTE avec trajectoire radiale 3D et l'avons testée sur des volontaires. La technique proposée utilise une auto-navigation 3D pour corriger le mouvement respiratoire et est synchronisée avec l'ECG. Trois échos sont acquis pour extraire le signal de la calcification avec des composants au T2 très court tout en permettant de séparer le signal de la graisse depuis le signal de l'eau. Les résultats sont encore préliminaires mais on peut affirmer que la technique développé peut potentiellement montrer les calcifications des artères coronariennes in vivo. En conclusion, ce travail de thèse présente trois nouvelles techniques pour l'IRM du coeur entier capables d'améliorer la visualisation et la caractérisation de la maladie athérosclérotique des coronaires. Ces techniques fournissent des informations anatomiques et fonctionnelles en quatre dimensions et des informations sur la composition du tissu auparavant indisponibles. CORONARY artery magnetic resonance imaging (MRI) has the potential to provide the cardiologist with relevant diagnostic information relative to coronary artery disease of patients. The major challenge of cardiac MRI, though, is dealing with all sources of motions that can corrupt the images affecting the diagnostic information provided. The current thesis, thus, focused on the development of new MRI techniques that change the standard approach to cardiac motion compensation in order to increase the efficiency of cardioavscular MRI, to provide more flexibility and robustness, new temporal information and new tissue information. The proposed approaches help in advancing coronary magnetic resonance angiography (MRA) in the direction of an easy-to-use and multipurpose tool that can be translated to the clinical environment. The first part of the thesis focused on the study of coronary artery motion through gold standard imaging techniques (x-ray angiography) in patients, in order to measure the precision with which the coronary arteries assume the same position beat after beat (coronary artery repositioning). We learned that intervals with minimal coronary artery repositioning occur in peak systole and in mid diastole and we responded with a new pulse sequence (T2~post) that is able to provide peak-systolic imaging. Such a sequence was tested in healthy volunteers and, from the image quality comparison, we learned that the proposed approach provides coronary artery visualization and contrast-to-noise ratio (CNR) comparable with the standard acquisition approach, but with increased signal-to-noise ratio (SNR). The second part of the thesis explored a completely new paradigm for whole- heart cardiovascular MRI. The proposed techniques acquires the data continuously (free-running), instead of being triggered, thus increasing the efficiency of the acquisition and providing four dimensional images of the whole heart, while respiratory self navigation allows for the scan to be performed in free breathing. This enabling technology allows for anatomical and functional evaluation in four dimensions, with high spatial and temporal resolution and without the need for contrast agent injection. The enabling step is the use of a golden-angle based 3D radial trajectory, which allows for a continuous sampling of the k-space and a retrospective selection of the timing parameters of the reconstructed dataset. The free-running 4D acquisition was then combined with a compressed sensing reconstruction algorithm that further increases the temporal resolution of the 4D dataset, while at the same time increasing the overall image quality by removing undersampling artifacts. The obtained 4D images provide visualization of the whole coronary artery tree in each phases of the cardiac cycle and, at the same time, allow for the assessment of the cardiac function with a single free- breathing scan. The quality of the coronary arteries provided by the frames of the free-running 4D acquisition is in line with the one obtained with the standard ECG-triggered one, and the cardiac function evaluation matched the one measured with gold-standard stack of 2D cine approaches. Finally, the last part of the thesis focused on the development of ultrashort echo time (UTE) acquisition scheme for in vivo detection of calcification in the coronary arteries. Recent studies showed that UTE imaging allows for the coronary artery plaque calcification ex vivo, since it is able to detect the short T2 components of the calcification. The heart motion, though, prevented this technique from being applied in vivo. An ECG-triggered self-navigated 3D radial triple- echo UTE acquisition has then been developed and tested in healthy volunteers. The proposed sequence combines a 3D self-navigation approach with a 3D radial UTE acquisition enabling data collection during free breathing. Three echoes are simultaneously acquired to extract the short T2 components of the calcification while a water and fat separation technique allows for proper visualization of the coronary arteries. Even though the results are still preliminary, the proposed sequence showed great potential for the in vivo visualization of coronary artery calcification. In conclusion, the thesis presents three novel MRI approaches aimed at improved characterization and assessment of atherosclerotic coronary artery disease. These approaches provide new anatomical and functional information in four dimensions, and support tissue characterization for coronary artery plaques.

Novel therapeutic strategies targeting regulatory T cells and downstream TCR signaling in transplantation

Avec plus de 100000 transplantations d'organes solides (TOS) par année dans le monde, la transplantation d'organes reste actuellement l'un des meilleurs traitements disponibles pour de nombreuses maladies en phase terminale. Bien que les médicaments immunosuppresseurs couramment utilisés soient efficaces dans le contrôle de la réponse immune engendrant le rejet aigu d'une greffe, la survie du greffon à long terme ainsi que la présence d'effets secondaires indésirables restent un enjeu considérable en clinique. C'est pourquoi il est nécessaire de trouver de nouvelles approches thérapeutiques innovantes permettant de contrôler la réponse immunitaire et ainsi d'améliorer les résultats à long terme. L'utilisation des lymphocytes T régulateurs (Treg), suppresseurs naturels de la réponse inflammatoire, a fait l'objet de nombreuses études ces dix dernières années, et pourrait être considérée comme un moyen intéressant d'améliorer la tolérance immunologique de la greffe. Cependant, l'un des obstacles de l'utilisation des Treg comme agent thérapeutique est leur nombre insuffisant non seulement en conditions normales, mais en particulier lors d'une forte réponse immune avec expansion de cellules immunitaires alloréactives. En raison des limitations techniques connues pour l'induction des Treg ex-vivo ou in vitro, nous avons dédié la première partie du travail de thèse à la détermination de l'efficacité de l'induction des Treg in vivo grâce à l'utilisation d'un complexe protéique IL-2/JES6-1 (IL2c). Nous avons montré que l'expansion des Treg par IL2c permettait d'augmenter la survie du greffon sur un modèle murin de transplantation de peau avec mismatch entre le donneur et le receveur pour le complexe majeur d'histocompatibilité (CMH). De plus, nous avons vu qu'en combinant IL2c à une inhibition à court terme de la voie de co-stimulation CD40L-CD40 (anti-CD154/MRl, administré au moment de la transplantation) pour empêcher l'activation des lymphocytes T, il est possible d'induire une tolérance robuste à long terme. Finalement, nos résultats soulignent l'importance de cibler une voie de co-stimulation bien particulière. En effet, l'utilisation d'IL2c combinée au blocage de la co-stimulation CD28-B7.1/2 (CTLA-4 Ig) n'induit qu'une faible prolongation de la survie de la greffe et n'induit pas de tolérance. L'application chez l'humain des traitements induisant la tolérance dans des modèles expérimentaux murins ou de primates n'a malheureusement pas montré de résultats probants en recherche clinique ; une des principales raisons étant la présence de lymphocytes B et T mémoires provenant du systeme d immunité acquise. C est pourquoi nous avons testé si la combinaison d'IL2c et MR1 améliorait la survie de la greffe dans des souris pré¬sensibilisées. Nous avons trouvé qu'en présence de lymphocytes B et T mémoires alloréactifs, l'utilisation d'IL2c et MR1 permettait une amélioration de la survie de la greffe de peau des souris immunocompétentes mais comparé aux souris receveuses naïves, aucune tolérance n'a pu être induite. Toutefois, l'ajout d'un traitement anti-LFA-1 (permettant de bloquer la circulation des lymphocytes T activées) a permis d'améliorer de manière significative la survie de la greffe. Cependant, le rejet chronique, dû à la présence de lymphocytes B activés/mémoires et la production d'anticorps donneur-spécifiques, n'a pas pu être évité. Cibler l'activation des lymphocytes T est la stratégie immunothérapeutique prépondérente après une TOS. C'est pourquoi dans la deuxième partie de cette thèse nous nous sommes intéressés au système de signalisation d'un récepteur des lymphocytes T qui dépend de la paracaspase Malti en tant que nouvelle stratégie immunosuppressive pour le contrôle des lymphocytes T alloréactifs. Nous avons montré que bien que l'inhibition de la signalisation du lymphocyte T en aval de Malti induise une tolérance envers un greffon de peau avec incompatibilités antigéniques mineures, cela ne permet cependant qu'une régulation partielle de l'alloréponse contre des antigènes du CMH. Nous nous sommes aussi intéressés spécifiquement à l'activité protéolytique de Malti. L'inhibition constitutive de l'activité protéolytique de Malti chez les souris Malti-ki s'est révélée délétère pour l'induction de la tolérance car elle diminue la fonction des Treg et augmente l'alloréactivité des cellules Thl. Cependant, lors de l'utilisation d'un inhibiteur peptidique de l'activité protéase de Malti in vitro, il a été possible d'observer une atténuation de l'alloéactivité des lymphocytes T ainsi qu'un maintien de la population des Treg existants. Ces résultats nous laissent penser que des études plus poussées sur le rôle de la signalisation médiée par Malti seraient à envisager dans le domaine de la transplantation. En résumé, les résultats obtenus durant cette thèse nous ont permis d'élucider certains mécanismes immunologiques propres à de nouvelles stratégies thérapeutiques potentielles dont le but est d'induire une tolérance lors de TOS. De plus, ces résultats nous ont permis de souligner l'importance d'utiliser des modèles davantage physiologiques contenant, notamment en tenant compte des lymphocytes B et T mémoires alloréactifs. -- Organ transplantation remains the best available treatment for many forms of end-stage organ diseases, with over 100,000 solid organ transplantations (SOT) occurring worldwide eveiy year. Although the available immunosuppressive (IS) drugs are efficient in controlling acute immune activation and graft rejection, the off-target side effects as well as long-term graft and patient survival remain a challenge in the clinic. Hence, innovative therapeutic approaches are needed to improve long-term outcome across immunological barriers. Based on extensive experimental data obtained over the last decade, it is tempting to consider immunotherapy using Treg; the natural suppressors of overt inflammatory responses, in promoting transplantation tolerance. The first hurdle for the therapeutic use of Treg is their insufficient numbers in non- manipulated individuals, in particular when facing strong immune activation and expanding alloreactive effector cells. Because of the limitations associated with current protocols aiming at ex-vivo expansion or in vitro induction of Treg, the aim of the first part of this thesis was to determine the efficacy of direct in vivo expansion of Treg using the IL-2/JES6- 1 immune complex (IL2c). We found that whilst IL2c mediated Treg expansion alone allowed the prolonged graft survival of fìlli MHC-mismatched skin grafts, its combination with short-term CD40L-CD40 co-stimulation blockade (anti-CD 154/MR1) to inhibit T cell activation administered at the time of transplantation was able to achieve long-term robust tolerance. This study also highlighted the importance of combining Treg based therapies with the appropriate co-stimulation blockade as a combination of IL2c and CD28-B7.1/2 co- stimulation blockade (CTLA-4 Ig) only resulted in slight prolongation of graft survival but not tolerance. The translation of tolerance induction therapies modelled in rodents into non-human primates or into clinical trials has seldom been successful. One main reason being the presence of pre-existing memory T- and B-cells due to acquired immunity in humans versus laboratory animals. Hence, we tested whether IL2c+MRl could promote graft survival in pre-sensitized mice. We found that in the presence of alloreactive memory T- and B-cells, IL2c+MRl combination therapy could prolong MHC-mismatched skin graft survival in immunocompetent mice but tolerance was lost compared to the naïve recipients. The addition of anti-LF A-1 treatment, which prevents the trafficking of memory T cells worked synergistically to significantly further enhance graft survival. However, late rejection mediated by activated/memory B cells and persistent donor-specific alloantibodies still occurred. Immunotherapeutic strategies targeting the activation of T cells are the cornerstone in the current immunosuppressive management after SOT. Therefore, in the next part of this thesis we investigated the paracaspase Malti-dependent T-cell receptor signalling as a novel immunosuppressive strategy to control alloreactive T cells in transplantation. We observed that although the inhibition of Malti downstream T signalling lead to tolerance of a minor H- mismatch skin grafts, it was however not sufficient to regulate alloresponses against MHC mismatches and only prolonged graft survival. Furthermore, we investigated the potential of more selectively targeting the protease activity of Malti. Constitutive inhibition of Malti protease activity in Malti-ki mice was detrimental to tolerance induction as it diminished Treg function and increased Thl alloreactivity. However, when using a small peptide inhibitor of Malti proteolytic activity in vitro, we observed an attenuation of alloreactive T cells and sparing of the pre-existing Treg pool. This indicates that further investigation of the role of Malti signalling in the field of transplantation is required. Collectively, the findings of this thesis provide immunological mechanisms underlying novel therapeutic strategies for the promotion of tolerance in SOT. Moreover, we highlight the importance of testing tolerance induction therapies in more physiological models with pre-existing alloreactive memory T and B cells.

Ultra-high-resolution 3D imaging of atherosclerosis in mice with synchrotron differential phase contrast: a proof of concept study.

The goal of this study was to investigate the performance of 3D synchrotron differential phase contrast (DPC) imaging for the visualization of both macroscopic and microscopic aspects of atherosclerosis in the mouse vasculature ex vivo. The hearts and aortas of 2 atherosclerotic and 2 wild-type control mice were scanned with DPC imaging with an isotropic resolution of 15 μm. The coronary artery vessel walls were segmented in the DPC datasets to assess their thickness, and histological staining was performed at the level of atherosclerotic plaques. The DPC imaging allowed for the visualization of complex structures such as the coronary arteries and their branches, the thin fibrous cap of atherosclerotic plaques as well as the chordae tendineae. The coronary vessel wall thickness ranged from 37.4 ± 5.6 μm in proximal coronary arteries to 13.6 ± 3.3 μm in distal branches. No consistent differences in coronary vessel wall thickness were detected between the wild-type and atherosclerotic hearts in this proof-of-concept study, although the standard deviation in the atherosclerotic mice was higher in most segments, consistent with the observation of occasional focal vessel wall thickening. Overall, DPC imaging of the cardiovascular system of the mice allowed for a simultaneous detailed 3D morphological assessment of both large structures and microscopic details.

STING activation of tumor endothelial cells initiates spontaneous and therapeutic antitumor immunity.

Spontaneous CD8 T-cell responses occur in growing tumors but are usually poorly effective. Understanding the molecular and cellular mechanisms that drive these responses is of major interest as they could be exploited to generate a more efficacious antitumor immunity. As such, stimulator of IFN genes (STING), an adaptor molecule involved in cytosolic DNA sensing, is required for the induction of antitumor CD8 T responses in mouse models of cancer. Here, we find that enforced activation of STING by intratumoral injection of cyclic dinucleotide GMP-AMP (cGAMP), potently enhanced antitumor CD8 T responses leading to growth control of injected and contralateral tumors in mouse models of melanoma and colon cancer. The ability of cGAMP to trigger antitumor immunity was further enhanced by the blockade of both PD1 and CTLA4. The STING-dependent antitumor immunity, either induced spontaneously in growing tumors or induced by intratumoral cGAMP injection was dependent on type I IFNs produced in the tumor microenvironment. In response to cGAMP injection, both in the mouse melanoma model and an ex vivo model of cultured human melanoma explants, the principal source of type I IFN was not dendritic cells, but instead endothelial cells. Similarly, endothelial cells but not dendritic cells were found to be the principal source of spontaneously induced type I IFNs in growing tumors. These data identify an unexpected role of the tumor vasculature in the initiation of CD8 T-cell antitumor immunity and demonstrate that tumor endothelial cells can be targeted for immunotherapy of melanoma.

Ectodysplasin/NF-κB Promotes Mammary Cell Fate via Wnt/β-catenin Pathway.

Mammary gland development commences during embryogenesis with the establishment of a species typical number of mammary primordia on each flank of the embryo. It is thought that mammary cell fate can only be induced along the mammary line, a narrow region of the ventro-lateral skin running from the axilla to the groin. Ectodysplasin (Eda) is a tumor necrosis factor family ligand that regulates morphogenesis of several ectodermal appendages. We have previously shown that transgenic overexpression of Eda (K14-Eda mice) induces formation of supernumerary mammary placodes along the mammary line. Here, we investigate in more detail the role of Eda and its downstream mediator transcription factor NF-κB in mammary cell fate specification. We report that K14-Eda mice harbor accessory mammary glands also in the neck region indicating wider epidermal cell plasticity that previously appreciated. We show that even though NF-κB is not required for formation of endogenous mammary placodes, it is indispensable for the ability of Eda to induce supernumerary placodes. A genome-wide profiling of Eda-induced genes in mammary buds identified several Wnt pathway components as potential transcriptional targets of Eda. Using an ex vivo culture system, we show that suppression of canonical Wnt signalling leads to a dose-dependent inhibition of supernumerary placodes in K14-Eda tissue explants.

Biological Characterization of Gene Response to Insulin-Induced Hypoglycemia in Mouse Retina.

Glucose is the most important metabolic substrate of the retina and maintenance of normoglycemia is an essential challenge for diabetic patients. Chronic, exaggerated, glycemic excursions could lead to cardiovascular diseases, nephropathy, neuropathy and retinopathy. We recently showed that hypoglycemia induced retinal cell death in mouse via caspase 3 activation and glutathione (GSH) decrease. Ex vivo experiments in 661W photoreceptor cells confirmed the low-glucose induction of death via superoxide production and activation of caspase 3, which was concomitant with a decrease of GSH content. We evaluate herein retinal gene expression 4 h and 48 h after insulin-induced hypoglycemia. Microarray analysis demonstrated clusters of genes whose expression was modified by hypoglycemia and we discuss the potential implication of those genes in retinal cell death. In addition, we identify by gene set enrichment analysis, three important pathways, including lysosomal function, GSH metabolism and apoptotic pathways. Then we tested the effect of recurrent hypoglycemia (three successive 4h periods of hypoglycemia spaced by 48 h recovery) on retinal cell death. Interestingly, exposure to multiple hypoglycemic events prevented GSH decrease and retinal cell death, or adapted the retina to external stress by restoring GSH level comparable to control situation. We hypothesize that scavenger GSH is a key compound in this apoptotic process, and maintaining "normal" GSH level, as well as a strict glycemic control, represents a therapeutic challenge in order to avoid side effects of diabetes, especially diabetic retinopathy.

Influence of chronic hyperglycemia on cerebral microvascular remodeling: an in vivo study using perfusion computed tomography in acute ischemic stroke patients.

BACKGROUND AND PURPOSE: To investigate the effect of chronic hyperglycemia on cerebral microvascular remodeling using perfusion computed tomography. METHODS: We retrospectively identified 26 patients from our registry of 2453 patients who underwent a perfusion computed tomographic study and had their hemoglobin A1c (HbA1c) measured. These 26 patients were divided into 2 groups: those with HbA1c>6.5% (n=15) and those with HbA1c≤6.5% (n=11). Perfusion computed tomographic studies were processed using a delay-corrected, deconvolution-based software. Perfusion computed tomographic values were compared between the 2 patient groups, including mean transit time, which relates to the cerebral capillary architecture and length. RESULTS: Mean transit time values in the nonischemic cerebral hemisphere were significantly longer in the patients with HbA1c>6.5% (P=0.033), especially in the white matter (P=0.005). Significant correlation (R=0.469; P=0.016) between mean transit time and HbA1c level was observed. CONCLUSIONS: Our results from a small sample suggest that chronic hyperglycemia may be associated with cerebral microvascular remodeling in humans. Additional prospective studies with larger sample size are required to confirm this observation.