Harvest site influences the growth properties of adipose derived stem cells.

The therapeutic potential of adult stem cells may become a relevant option in clinical care in the future. In hand and plastic surgery, cell therapy might be used to enhance nerve regeneration and help surgeons and clinicians to repair debilitating nerve injuries. Adipose-derived stem cells (ASCs) are found in abundant quantities and can be harvested with a low morbidity. In order to define the optimal fat harvest location and detect any potential differences in ASC proliferation properties, we compared biopsies from different anatomical sites (inguinal, flank, pericardiac, omentum, neck) in Sprague-Dawley rats. ASCs were expanded from each biopsy and a proliferation assay using different mitogenic factors, basic fibroblast growth factor (bFGF) and platelet-derived growth factor (PDGF) was performed. Our results show that when compared with the pericardiac region, cells isolated from the inguinal, flank, omental and neck regions grow significantly better in growth medium alone. bFGF significantly enhanced the growth rate of ASCs isolated from all regions except the omentum. PDGF had minimal effect on ASC proliferation rate but increases the growth of ASCs from the neck region. Analysis of all the data suggests that ASCs from the neck region may be the ideal stem cell sources for tissue engineering approaches for the regeneration of nervous tissue.

The interplay between radiation and the immune system in the field of post-radical pneumonitis and fibrosis and why it is important to understand it.

A discussion on the importance and pathogenesis of radiation-induced pneumonitis and fibrosis is provided, with a special focus on the role of the immune system. The need to understand this interaction is highlighted in view of emerging therapeutic potential.

Synergistic and antagonistic interaction between different branches of the immune system is related to melanin-based coloration in nestling tawny owls.

When exposed to parasites, hosts often mount energetically expensive immune responses, and this may alter resource allocation between competing life history traits including other components of the immune system. Here, we investigated whether a humoral immune challenge towards a vaccine reduces or enhances the cutaneous immune responses towards an injection of lipopolysaccharid (LPS, innate immunity) and phytohaemagglutinin (PHA, T-cell immunity) in nestling tawny owls in interaction with the degree of plumage melanin-based coloration. The humoral immune challenge enhanced the response to LPS similarly in differently coloured nestlings. In contrast, the same humoral immune challenge enhanced immune response to PHA in dark reddish melanic nestlings while reducing it in pale reddish melanic nestlings. Our results highlight that both antagonistic and synergistic interactions can take place among branches of immune system, and that the sign and magnitude of these interactions can vary with immune responses involved and the degree of melanin-based coloration.

Dominant-Negative Effects of Adult-Onset Huntingtin Mutations Alter the Division of Human Embryonic Stem Cells-Derived Neural Cells.

Mutations of the huntingtin protein (HTT) gene underlie both adult-onset and juvenile forms of Huntington's disease (HD). HTT modulates mitotic spindle orientation and cell fate in mouse cortical progenitors from the ventricular zone. Using human embryonic stem cells (hESC) characterized as carrying mutations associated with adult-onset disease during pre-implantation genetic diagnosis, we investigated the influence of human HTT and of an adult-onset HD mutation on mitotic spindle orientation in human neural stem cells (NSCs) derived from hESCs. The RNAi-mediated silencing of both HTT alleles in neural stem cells derived from hESCs disrupted spindle orientation and led to the mislocalization of dynein, the p150Glued subunit of dynactin and the large nuclear mitotic apparatus (NuMA) protein. We also investigated the effect of the adult-onset HD mutation on the role of HTT during spindle orientation in NSCs derived from HD-hESCs. By combining SNP-targeting allele-specific silencing and gain-of-function approaches, we showed that a 46-glutamine expansion in human HTT was sufficient for a dominant-negative effect on spindle orientation and changes in the distribution within the spindle pole and the cell cortex of dynein, p150Glued and NuMA in neural cells. Thus, neural derivatives of disease-specific human pluripotent stem cells constitute a relevant biological resource for exploring the impact of adult-onset HD mutations of the HTT gene on the division of neural progenitors, with potential applications in HD drug discovery targeting HTT-dynein-p150Glued complex interactions.

Neutrophils in infectious diseases

Host defense to intracellular pathogens depends upon both innate and adaptive cell-mediated immune responses. Polymorphonuclear neutrophil leukocytes which belong to the innate immune system are the first cells that are recruited massively within hours of microbial infection. Neutrophils are the main players in the killing of microorganisms and recently new methods of killing including nets formation have been described. Neutrophils mediate tissue damage at infected sites. By promoting tissue injury neutrophils contribute to the initiation of inflammation, which is now recognized as an essential step in launching immunity. The importance of neutrophils as decision shaper in the development of an immune response is only emerging as they have long been considered by immunologists as short lived, non-dividing cells, of poor interest. Now, neutrophils are emerging as key components of the inflammatory response, and are shown to have immunoregulatory roles in microbial infections. In addition, neutrophils were also reported to contribute to the recruitment and activation of antigen presenting cells. Thus early interactions between neutrophils and surrounding cells may influence the development/resolution of both inflammatory lesion and pathogen-specific immune response. The impact of neutrophils on cells present at the site of infection are only beginning to be studied and deserves more attention.In this e-book the reader will find updated information about the role of neutrophils in the pathogenesis of 1) bacterial diseases including sepsis, mycobacteria and Chlamydia infections, and of 2) parasitic diseases including leishmaniasis and toxoplasmosis. The role of neutrophils in the protection against microorganisms has largely been underestimated and, until recently, their role was mostly thought to limited to a "kill and die" response. New neutrophil mode of killing, such as their release of extracellular traps to kill extracellular bacterial pathogens, together with several microbial strategies designed to escape NETs are presented in Chapter 1. We will emphasize standard and advanced light microscopy techniques that allowed major advances in the understanding of neutrophil biology, through the visualization of the interaction of selected pathogens with neutrophils in living animals (Chapter 2).The aim of this e-book is to provide an overview of the recent advances made in the field of neutrophil biology. It will provide a basis for understanding future development that will occur in this area, and provide the reader with a short overview of some of the exciting new directions in which neutrophil research is moving.

Potential Role of TRAIL in the Management of Autoimmune Diabetes Mellitus.

Type 1 diabetes mellitus (T1DM) is an autoimmune disease, due to the immune-mediated destruction of pancreatic β-cells, whose incidence has been steadily increasing during the last decades. Insulin replacement therapy can treat T1DM, which, however, is still associated with substantial morbidity and mortality. For this reason, great effort is being put into developing strategies that could eventually prevent and/or cure this disease. These strategies are mainly focused on blocking the immune system from attacking β-cells together with functional islet restoration either by regeneration or transplantation. Recent experimental evidences suggest that TNFrelated apoptosis-inducing ligand (TRAIL), which is an immune system modulator protein, could represent an interesting candidate for the cure for T1DM and/or its complications. Here we review the evidences on the potential role of TRAIL in the management of T1DM.

Involvement of the RasGAP derived fragment N in the resistance of pancreatic beta cells towards apoptosis

RESUME DESTINE AUX NON SCIENTIFIQUESLe diabète est une maladie associée à un excès de glucose (sucre) dans le sang. Le taux de glucose sanguin augmente lorsque l'action d'une hormone, l'insuline, responsable du transport du glucose du sang vers les tissus de l'organisme diminue, ou lorsque les quantités d'insuline à disposition sont inadéquates.L'une des causes communes entre les deux grands types de diabète connus, le type 1 et le type 2, est la disparition des cellules beta du pancréas, spécialisées dans la sécrétion d'insuline, par mort cellulaire programmée aussi appelée apoptose. Alors que dans le diabète de type 1, la destruction des cellules beta est causée par notre propre système immunitaire, dans le diabète de type 2, la mort de ces cellules, est principalement causée par des concentrations élevées de graisses saturés ou de molécules impliquées dans l'inflammation que l'on rencontre en quantités augmentées chez les personnes obèses. Etant donné l'augmentation épidémique du nombre de personnes obèses de par le monde, on estime que le nombre de personnes diabétiques (dont une majorité sont des diabétiques de type 2), va passer de 171 million en l'an 2000, à 366 million en l'an 2030, expliquant la nécessité absolue de mettre au point de nouvelles stratégies thérapeutique pour combattre cette maladie.L'apoptose est un processus complexe dont la dérégulation induit de nombreuses affections allant du cancer jusqu'au diabète. L'activation de caspase 3, une protéine clé contrôlant la mort cellulaire, était connue pour systématiquement mener à la mort cellulaire programmée. Ces dernières années, notre laboratoire a décrit des mécanismes de survie qui sont activés par caspase 3 et qui expliquent sans doute pourquoi son activation ne mène pas systématiquement à la mort cellulaire. Lorsqu'elle est faiblement activée, caspase 3 clive une autre protéine appelée RasGAP en deux protéines plus courtes dont l'une, appelée le fragment Ν a la particularité de protéger les cellules contre l'apoptose.Durant ma thèse, j'ai été impliqué dans divers projets destinés à mieux comprendre comment le fragment Ν protégeait les cellules contre l'apoptose et à savoir s'il pouvait être utilisé comme outil thérapeutique dans les conditions de survenue d'un diabète expérimental. C'est dans ce but que nous avons créé une souris transgénique, appelée RIP-N, exprimant le fragment Ν spécifiquement dans les cellules beta. Comme attendu, les cellules beta de ces souris étaient plus résistantes à la mort induite par des composés connus pour induire le diabète, comme certaines molécules induisant l'inflammation ou les graisses saturées. Nous avons ensuite pu montrer que les souris RIP-N étaient plus résistantes à la survenue d'un diabète expérimental que ce soit par l'injection d'une drogue induisant l'apoptose des cellules beta, que ce soit dans un fond génétique caractérisé par une attaque spontanée des cellules beta par le système immunitaire ou dans le contexte d'un diabète de type 2 induit par l'obésité. Dans plusieurs des modèles animaux étudiés, nous avons pu montrer que le fragment Ν protégeait les cellules en activant une voie protectrice bien connue impliquant successivement les protéines Ras, PI3K et Akt ainsi qu'en bloquant la capacité d'Akt d'activer le facteur NFKB, connu pour être délétère pour la survie de la cellule beta. La capacité qu'a le fragment Ν d'activer Akt tout en prévenant l'activation de NFKB par Akt est par conséquent particulièrement intéressante dans l'intégration des signaux régulant la mort cellulaire dans le contexte de la survenue d'un diabète.La perspective d'utiliser le fragment Ν comme outil thérapeutique dépendra de notre capacité à activer les signaux protecteurs induits par le fragment Ν depuis l'extérieur de la cellule ou de dériver des peptides perméables aux cellules possédant les propriétés du fragment N.2 SUMMARYDiabetes mellitus is an illness associated with excess blood glucose. Blood glucose levels raise when the action of insulin decreases or when insulin is provided in inappropriate amounts. In type 1 diabetes (T1D) as well as in type 2 diabetes (T2D), the insulin secreting beta cells in the pancreas undergo controlled cell death also called apoptosis. Whereas in T1D, beta cells are killed by the immune system, in T2D, they are killed by several factors, among which are increased blood glucose levels, increased levels of harmful lipids or pro-inflammatory cytokines that are released by the dysfunctional fat tissue of obese people. Given the epidemic increase in the number of obese people throughout the world, the number of diabetic people (a majority of which are type 2 diabetes) is estimated to rise from 171 million affected people in the year 2000 to 366 million in 2030 explaining the absolute requirement for new therapies to fight the disease.Apoptosis is a very complex process whose deregulation leads to a wide range of diseases going from cancer to diabetes. Caspase 3 although known as a key molecule controlling apoptosis, has been shown to have various other functions. In the past few years, our laboratory has described a survival mechanism, that takes place at low caspase activity and that might explain how cells that activate their caspases for reasons other than apoptosis survive. In such conditions, caspase 3 cleaves another protein called RasGAP into two shorter proteins, one of which, called fragment N, protects cells from apoptosis.We decided to check whether fragment Ν could be used as a therapeutical tool in the context of diabetes inducing conditions. We thus derived a transgenic mouse line, called RIP-N, in which the expression of fragment Ν is restricted to beta cells. As expected, the beta cells of these mice were more resistant ex-vivo to cell death induced by diabetes inducing factors. We then showed that the RIP-N transgenic mice were resistant to streptozotocin induced diabetes, a mouse model mimicking type 1 diabetes, which correlated to fewer number of apoptotic beta cells in the pancreas of the transgenic mice compared to their controls. The RIP-N transgene also delayed overt diabetes development in the NOD background, a mouse model of autoimmune type 1 diabetes, and delayed the occurrence of obesity induced hyperglycemia in a mouse model of type 2-like diabetes. Interestingly, fragment Ν was mediating its protection by activating the protective Akt kinase, and by blocking the detrimental NFKB factor. Our future ability to activate the protective signals elicited by fragment Ν from the outside of cells or to derive cell permeable peptides bearing the protective properties of fragment Ν might condition our ability to use this protein as a therapeutic tool.3 RESUMELe diabète est une maladie associée à un excès de glucose plasmatique. La glycémie augmente lorsque l'action de l'insuline diminue ou lorsque les quantités d'insuline à disposition sont inadéquates. Dans le diabète de type 1 (D1) comme dans le diabète de type 2 (D2), les cellules beta du pancréas subissent la mort cellulaire programmée aussi appelée apoptose. Alors que dans le D1 les cellules beta sont tuées par le système immunitaire, dans le D2 elles sont tuées par divers facteurs parmi lesquels on trouve des concentrations élevées de glucose, d'acides gras saturés ou de cytokines pro-inflammatoires qui sont sécrétées en concentrations augmentées par le tissu adipeux dysfonctionnel des personnes obèses. Etant donné l'augmentation épidémique du nombre de personnes obèses de par le monde, on estime que le nombre de personnes diabétiques (dont une majorité sont des diabétiques de type 2), va passer de 171 million en l'an 2000, à 366 million en l'an 2030, justifiant la nécessité absolue de mettre au point de nouvelles stratégies thérapeutique pour combattre cette maladie.L'apoptose est un processus complexe dont la dérégulation induit de nombreuses affections allant du cancer jusqu'au diabète. Caspase 3, bien que connue comme étant une protéine clé contrôlant l'apoptose a bien d'autres fonctions démontrées. Ces dernières années, notre laboratoire a décrit un mécanisme de survie qui est activé lorsque caspase 3 est faiblement activée et qui explique probablement comment des cellules qui ont activé leurs caspases pour une autre raison que l'apoptose peuvent survivre. Dans ces conditions, caspase 3 clive une autre protéine appelée RasGAP en deux protéines plus courtes dont l'une, appelée le fragment Ν a la particularité de protéger les cellules contre l'apoptose.Nous avons donc décidé de vérifier si le fragment Ν pouvait être utilisé comme outil thérapeutique dans les conditions de survenue d'un diabète expérimental. Pour se faire, nous avons créé une souris transgénique, appelée RIP-N, exprimant le fragment Ν spécifiquement dans les cellules beta. Comme attendu, les cellules beta de ces souris étaient plus résistantes ex-vivo à la mort induite par des facteurs pro-diabétogènes. Nous avons ensuite pu montrer que les souris RIP-N étaient plus résistantes à la survenue d'un diabète induit par la streptozotocine, un drogue mimant la survenue d'un D1 et que ceci était corrélée à une diminution du nombre de cellules en apoptose dans le pancréas des souris transgéniques comparé à leurs contrôles. L'expression du transgène a aussi eu pour effet de retarder la survenue d'un diabète franc dans le fond génétique NOD, un modèle génétique de diabète de type 1 auto-immun, ainsi que de retarder la survenue d'une hyperglycémie dans un modèle murin de diabète de type 2 induit par l'obésité. Dans plusieurs des modèles animaux étudiés, nous avons pu montrer que le fragment Ν protégeait les cellules en activant la kinase protectrice Akt ainsi qu'en bloquant le facteur délétère NFKB. La perspective d'utiliser le fragment Ν comme outil thérapeutique dépendra de notre capacité à activer les signaux protecteurs induits par le fragment Ν depuis l'extérieur de la cellule ou de dériver des peptides perméables aux cellules possédant les propriétés du fragment

Reduction of ARNT in myeloid cells causes immune suppression and delayed wound healing.

Aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator (ARNT) is a transcription factor that binds to partners to mediate responses to environmental signals. To investigate its role in the innate immune system, floxed ARNT mice were bred with lysozyme M-Cre recombinase animals to generate lysozyme M-ARNT (LAR) mice with reduced ARNT expression. Myeloid cells of LAR mice had altered mRNA expression and delayed wound healing. Interestingly, when the animals were rendered diabetic, the difference in wound healing between the LAR mice and their littermate controls was no longer present, suggesting that decreased myeloid cell ARNT function may be an important factor in impaired wound healing in diabetes. Deferoxamine (DFO) improves wound healing by increasing hypoxia-inducible factors, which require ARNT for function. DFO was not effective in wounds of LAR mice, again suggesting that myeloid cells are important for normal wound healing and for the full benefit of DFO. These findings suggest that myeloid ARNT is important for immune function and wound healing. Increasing ARNT and, more specifically, myeloid ARNT may be a therapeutic strategy to improve wound healing.

Characterization of local and systemic immune-modulation in melanoma patients

Le mélanome cutané est un des cancers les plus agressifs et dont l'incidence augmente le plus en Suisse. Une fois métastatique, le pronostic de survie moyenne avec les thérapies actuelles est d'environ huit mois, avec moins de 5% de survie à cinq ans. Les récents progrès effectués dans la compréhension de la biologie de la cellule tumorale mais surtout dans l'importance du système immunitaire dans le contrôle de ce cancer ont permis le développement de nouveaux traitements novateurs et prometteurs. Ces thérapies, appelées immunothérapies, reposent sur la stimulation et l'augmentation de la réponse immunitaire à la tumeur. Alors que les derniers essais cliniques ont démontré l'efficacité de ces traitements chez les patients avec des stades avancés de la maladie, le contrôle de la maladie à long- terme est seulement atteint chez une minorité des patients. La suppression locale et systémique de la réponse immunitaire spécifique anti-tumorale apparaitrait comme une des raisons expliquant la persistance d'un mauvais pronostic clinique chez ces patients. Des études sur les souris ont montré que les vaisseaux lymphatiques joueraient un rôle primordial dans ce processus en induisant une tolérance immune, ce qui permettrait à la tumeur d'échapper au contrôle du système immunitaire et métastatiser plus facilement. Ces excitantes découvertes n'ont pas encore été établi et prouvé chez l'homme. Dans cette thèse, nous montrons pour la première fois que les vaisseaux lymphatiques sont directement impliqués dans la modulation de la réponse immunitaire au niveau local et systémique dans le mélanome chez l'homme. Ces récentes découvertes montrent le potentiel de combiner des thérapies visant le système lymphatique avec les immunothérapies actuellement utilisées afin d'améliorer le pronostic des patients atteint du mélanome. -- Cutaneous melanoma is one of the most invasive and metastatic human cancers and causes 75% of skin cancer mortality. Current therapies such as surgery and chemotherapy fail to control metastatic disease, and relapse occurs frequently due to microscopic residual lesions. It is, thus, essential to develop and optimize novel therapeutic strategies to improve curative responses in these patients. In recent decades, tumor immunologists have revealed the development of spontaneous adaptive immune responses in melanoma patients, leading to the accumulation of highly differentiated tumor-specific T cells at the tumor site. This remains one of the most powerful prognostic markers to date. Immunotherapies that augment the natural function of these tumor-specific T cells have since emerged as highly attractive therapeutic approaches to eliminate melanoma cells. While recent clinical trials have demonstrated great progress in the treatment of advanced stage melanoma, long-term disease control is still only achieved in a minority of patients. Local and systemic immune suppression by the tumor appears to be responsible, in part, for this poor clinical evolution. These facts underscore the need for a better analysis and characterization of immune- related pathways within the tumor microenvironment (TME), as well as at the systemic level. The overall goal of this thesis is, thus, to obtain greater insight into the complexity and heterogeneity of the TME in human melanoma, as well as to investigate immune modulation beyond the TME, which ultimately influences the immune system throughout the whole body. To achieve this, we established two main objectives: to precisely characterize local and systemic immune modulation (i) in untreated melanoma patients and (ii) in patients undergoing peptide vaccination or checkpoint blockade therapy with anti-cytotoxic T- lymphocyte-asisctaed protein-4 (CTLA-4) antibody. In the first and main part of this thesis, we analyzed lymphatic vessels in relation to anti-tumor immune responses in tissues from vaccinated patients using a combination of immunohistochemistry (IHC) techniques, whole slide scanning/analysis, and an automatic quantification system. Strikingly, we found that increased lymphatic vessel density was associated with high expression of immune suppressive molecules, low functionality of tumor-infiltrating CD8+ T cells and decreased cytokine production by tumor-antigen specific CD8+ T cells in the blood. These data revealed a previously unappreciated local and systemic role of lymphangiogenesis in modulating T cell responses in human cancer and support the use of therapies that target lymphatic vessels combined with existing and future T cell based therapies. In the second objective, we describe a metastatic melanoma patient who developed pulmonary sarcoid-like granulomatosis following repetitive vaccination with peptides and CpG. We demonstrated that the onset of this pulmonary autoimmune adverse event was related to the development of a strong and long-lasting tumor-specific CD8+ T cell response. This constitutes the first demonstration that a new generation tumor vaccine can induce the development of autoimmune adverse events. In the third objective, we assessed the use of Fourier Transform Infrared (FTIR) imaging to identify melanoma cells and lymphocyte subpopulations in lymph node (LN) metastasis tissues, thanks to a fruitful collaboration with researchers in Brussels. We demonstrated that the different cell types in metastatic LNs have different infrared spectral features allowing automated identification of these cells. This technic is therefore capable of distinguishing known and novel biological features in human tissues and has, therefore, significant potential as a tool for histopathological diagnosis and biomarker assessment. Finally, in the fourth objective, we investigated the role of colony- stimulating factor-1 (CSF-1) in modulating the anti-tumor response in ipilimumab-treated patients using IHC and in vitro co-cultures, revealing that melanoma cells produce CSF-1 via CTL-derived cytokines when attacked by cytotoxic T lymphocytes (CTLs), resulting in the recruitment of immunosuppressive monocytes. These findings support the combined use of CSF-1R blockade with T cell based immunotherapy for melanoma patients. Taken together, our results reveal the existence of novel mechanisms of immune modulation and thus promote the optimization of combination immunotherapies against melanoma. -- Le mélanome cutané est un des cancers humains les plus invasifs et métastatiques et est responsable de 75% de la mortalité liée aux cancers de la peau. Les thérapies comme la chirurgie et la chimiothérapie ont échoué à contrôler le mélanome métastatique, par ailleurs les rechutes sous ces traitements ont été montrées fréquentes. Il est donc essentiel de développer et d'optimiser de nouvelles stratégies thérapeutiques pour améliorer les réponses thérapeutiques de ces patients. Durant les dernières décennies, les immunologistes spécialisés dans les tumeurs ont démontré qu'un patient atteint du mélanome pouvait développer spontanément une réponse immune adaptative à sa tumeur et que l'accumulation de cellules T spécifiques tumorales au sein même de la tumeur était un des plus puissants facteurs pronostiques. Les immunothérapies qui ont pour but d'augmenter les fonctions naturelles de ces cellules T spécifiques tumorales ont donc émergé comme des approches thérapeutiques très attractives pour éliminer les cellules du mélanome. Alors que les derniers essais cliniques ont démontré un progrès important dans le traitement des formes avancées du mélanome, le contrôle de la maladie à long-terme est seulement atteint chez une minorité des patients. La suppression immune locale et systémique apparaitrait comme une des raisons expliquant la persistance d'un mauvais pronostic clinique chez ces patients. Ces considérations soulignent la nécessité de mieux analyser et caractériser les voies immunitaires non seulement au niveau local dans le microenvironement tumoral mais aussi au niveau systémique dans le sang des patients. Le but de cette thèse est d'obtenir une plus grande connaissance de la complexité et de l'hétérogénéité du microenvironement tumoral dans les mélanomes mais aussi d'investiguer la modulation immunitaire au delà du microenvironement tumoral au niveau systémique. Afin d'atteindre ce but, nous avons établi deux objectifs principaux : caractériser précisément la modulation locale et systémique du système immunitaire (i) chez les patients atteints du mélanome qui n'ont pas reçu de traitement et (ii) chez les patients qui ont été traités soit par des vaccins soit par des thérapies qui bloquent les points de contrôles. Dans la première et majeure partie de cette thèse, nous avons analysé les vaisseaux lymphatiques en relation avec la réponse immunitaire anti-tumorale dans les tissus des patients vaccinés grâce à des techniques d'immunohistochimie et de quantification informatisé et automatique des marquages. Nous avons trouvé qu'une densité élevée de vaisseaux lymphatiques dans la tumeur était associée à une plus grande expression de molécules immunosuppressives ainsi qu'à une diminution de la fonctionnalité des cellules T spécifiques tumoral dans la tumeur et dans le sang des patients. Ces résultats révèlent un rôle jusqu'à là inconnu des vaisseaux lymphatiques dans la modulation directe du système immunitaire au niveau local et systémique dans les cancers de l'homme. Cette recherche apporte finalement des preuves du potentiel de combiner des thérapies visant le système lymphatique avec des autres immunothérapies déjà utilisées en clinique. Dans le second objectif, nous rapportons le cas d'un patient atteint d'un mélanome avec de multiples métastases qui a développé à la suite de plusieurs vaccinations répétées et consécutives avec des peptides et du CpG, un évènement indésirable sous la forme d'une granulomatose pulmonaire sarcoid-like. Nous avons démontré que l'apparition de cet évènement était intimement liée au développement d'une réponse immunitaire durable et spécifique contre les antigènes de la tumeur. Par là- même, nous prouvons pour la première fois que la nouvelle génération de vaccins est aussi capable d'induire des effets indésirables auto-immuns. Pour le troisième objectif, nous avons voulu savoir si l'utilisation de la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) était capable d'identifier les cellules du mélanome ainsi que les différents sous-types cellulaires dans les ganglions métastatiques. Grâce à nos collaborateurs de Bruxelles, nous avons pu établir que les diverses composantes cellulaires des ganglions atteints par des métastases du mélanome présentaient des spectres infrarouges différents et qu'elles pouvaient être identifiées d'une façon automatique. Cette nouvelle technique permettrait donc de distinguer des caractéristiques biologiques connues ou nouvelles dans les tissus humains qui auraient des retombées pratiques importantes dans le diagnostic histopathologique et dans l'évaluation des biomarqueurs. Finalement dans le dernier objectif, nous avons investigué le rôle du facteur de stimulation des colonies (CSF-1) dans la modulation de la réponse immunitaire anti-tumorale chez les patients qui ont été traités par l'Ipilimumab. Nos expériences in vivo au niveau des tissus tumoraux et nos co-cultures in vitro nous ont permis de démontrer que les cytokines secrétées par les cellules T spécifiques anti-tumorales induisaient la sécrétion de CSF-1 dans les cellules du mélanome ce qui résultait en un recrutement de monocytes immunosuppresseurs. Dans son ensemble, cette thèse révèle donc l'existence de nouveaux mécanismes de modulation de la réponse immunitaire anti-tumorale et propose de nouvelles optimisations de combinaison d'immunothérapies contre le mélanome.

Microtubule-depolymerizing agents used in antibody-drug conjugates induce antitumor immunity by stimulation of dendritic cells.

Antibody-drug conjugates (ADC) are emerging as powerful treatment strategies with outstanding target-specificity and high therapeutic activity in patients with cancer. Brentuximab vedotin represents a first-in-class ADC directed against CD30(+) malignancies. We hypothesized that its sustained clinical responses could be related to the stimulation of an anticancer immune response. In this study, we demonstrate that the dolastatin family of microtubule inhibitors, from which the cytotoxic component of brentuximab vedotin is derived, comprises potent inducers of phenotypic and functional dendritic cell (DC) maturation. In addition to the direct cytotoxic effect on tumor cells, dolastatins efficiently promoted antigen uptake and migration of tumor-resident DCs to the tumor-draining lymph nodes. Exposure of murine and human DCs to dolastatins significantly increased their capacity to prime T cells. Underlining the requirement of an intact host immune system for the full therapeutic benefit of dolastatins, the antitumor effect was far less pronounced in immunocompromised mice. We observed substantial therapeutic synergies when combining dolastatins with tumor antigen-specific vaccination or blockade of the PD-1-PD-L1 and CTLA-4 coinhibitory pathways. Ultimately, treatment with ADCs using dolastatins induces DC homing and activates cellular antitumor immune responses in patients. Our data reveal a novel mechanism of action for dolastatins and provide a strong rationale for clinical treatment regimens combining dolastatin-based therapies, such as brentuximab vedotin, with immune-based therapies. Cancer Immunol Res; 2(8); 741-55. ©2014 AACR.

Overlapping, additive and counterregulatory effects of type II and I interferons on myeloid dendritic cell functions.

Dendritic cells (DCs) are central player in immunity by bridging the innate and adaptive arms of the immune system (IS). Interferons (IFNs) are one of the most important factors that regulate both innate and adaptive immunity too. Thus, the understanding of how type II and I IFNs modulate the immune-regulatory properties of DCs is a central issue in immunology. In this paper, we will address this point in the light of the most recent literature, also highlighting the controversial data reported in the field. According to the wide literature available, type II as well as type I IFNs appear, at the same time, to collaborate, to induce additive effects or overlapping functions, as well as to counterregulate each one's effects on DC biology and, in general, the immune response. The knowledge of these effects has important therapeutic implications in the treatment of infectious/autoimmune diseases and cancer and indicates strategies for using IFNs as vaccine adjuvants and in DC-based immune therapeutic approaches.

Identification and modelling of human breast cancer subtypes

Résumé Le cancer du sein est le cancer le plus commun chez les femmes et est responsable de presque 30% de tous les nouveaux cas de cancer en Europe. On estime le nombre de décès liés au cancer du sein en Europe est à plus de 130.000 par an. Ces chiffres expliquent l'impact social considérable de cette maladie. Les objectifs de cette thèse étaient: (1) d'identifier les prédispositions et les mécanismes biologiques responsables de l'établissement des sous-types spécifiques de cancer du sein; (2) les valider dans un modèle ín vivo "humain-dans-souris"; et (3) de développer des traitements spécifiques à chaque sous-type de cancer du sein identifiés. Le premier objectif a été atteint par l'intermédiaire de l'analyse des données d'expression de gènes des tumeurs, produite dans notre laboratoire. Les données obtenues par puces à ADN ont été produites à partir de 49 biopsies des tumeurs du sein provenant des patientes participant dans l'essai clinique EORTC 10994/BIG00-01. Les données étaient très riches en information et m'ont permis de valider des données précédentes des autres études d'expression des gènes dans des tumeurs du sein. De plus, cette analyse m'a permis d'identifier un nouveau sous-type biologique de cancer du sein. Dans la première partie de la thèse, je décris I identification des tumeurs apocrines du sein par l'analyse des puces à ADN et les implications potentielles de cette découverte pour les applications cliniques. Le deuxième objectif a été atteint par l'établissement d'un modèle de cancer du sein humain, basé sur des cellules épithéliales mammaires humaines primaires (HMECs) dérivées de réductions mammaires. J'ai choisi d'adapter un système de culture des cellules en suspension basé sur des mammosphères précédemment décrit et pat décidé d'exprimer des gènes en utilisant des lentivirus. Dans la deuxième partie de ma thèse je décris l'établissement d'un système de culture cellulaire qui permet la transformation quantitative des HMECs. Par la suite, j'ai établi un modèle de xénogreffe dans les souris immunodéficientes NOD/SCID, qui permet de modéliser la maladie humaine chez la souris. Dans la troisième partie de ma thèse je décris et je discute les résultats que j'ai obtenus en établissant un modèle estrogène-dépendant de cancer du sein par transformation quantitative des HMECs avec des gènes définis, identifiés par analyse de données d'expression des gènes dans le cancer du sein. Les cellules transformées dans notre modèle étaient estrogène-dépendantes pour la croissance, diploïdes et génétiquement normales même après la culture cellulaire in vitro prolongée. Les cellules formaient des tumeurs dans notre modèle de xénogreffe et constituaient des métastases péritonéales disséminées et du foie. Afin d'atteindre le troisième objectif de ma thèse, j'ai défini et examiné des stratégies de traitement qui permettent réduire les tumeurs et les métastases. J'ai produit un modèle de cancer du sein génétiquement défini et positif pour le récepteur de l'estrogène qui permet de modéliser le cancer du sein estrogène-dépendant humain chez la souris. Ce modèle permet l'étude des mécanismes impliqués dans la formation des tumeurs et des métastases. Abstract Breast cancer is the most common cancer in women and accounts for nearly 30% of all new cancer cases in Europe. The number of deaths from breast cancer in Europe is estimated to be over 130,000 each year, implying the social impact of the disease. The goals of this thesis were first, to identify biological features and mechanisms --responsible for the establishment of specific breast cancer subtypes, second to validate them in a human-in-mouse in vivo model and third to develop specific treatments for identified breast cancer subtypes. The first objective was achieved via the analysis of tumour gene expression data produced in our lab. The microarray data were generated from 49 breast tumour biopsies that were collected from patients enrolled in the clinical trial EORTC 10994/BIG00-01. The data set was very rich in information and allowed me to validate data of previous breast cancer gene expression studies and to identify biological features of a novel breast cancer subtype. In the first part of the thesis I focus on the identification of molecular apacrine breast tumours by microarray analysis and the potential imptìcation of this finding for the clinics. The second objective was attained by the production of a human breast cancer model system based on primary human mammary epithelial cells {HMECs) derived from reduction mammoplasties. I have chosen to adopt a previously described suspension culture system based on mammospheres and expressed selected target genes using lentiviral expression constructs. In the second part of my thesis I mainly focus on the establishment of a cell culture system allowing for quantitative transformation of HMECs. I then established a xenograft model in immunodeficient NOD/SCID mice, allowing to model human disease in a mouse. In the third part of my thesis I describe and discuss the results that I obtained while establishing an oestrogen-dependent model of breast cancer by quantitative transformation of HMECs with defined genes identified after breast cancer gene expression data analysis. The transformed cells in our model are oestrogen-dependent for growth; remain diploid and genetically normal even after prolonged cell culture in vitro. The cells farm tumours and form disseminated peritoneal and liver metastases in our xenograft model. Along the lines of the third objective of my thesis I defined and tested treatment schemes allowing reducing tumours and metastases. I have generated a genetically defined model of oestrogen receptor alpha positive human breast cancer that allows to model human oestrogen-dependent breast cancer in a mouse and enables the study of mechanisms involved in tumorigenesis and metastasis.

Estradiol and progesterone strongly inhibit the innate immune response of mononuclear cells in newborns.

Newborns are particularly susceptible to bacterial infections due to qualitative and quantitative deficiencies of the neonatal innate immune system. However, the mechanisms underlying these deficiencies are poorly understood. Given that fetuses are exposed to high concentrations of estradiol and progesterone during gestation and at time of delivery, we analyzed the effects of these hormones on the response of neonatal innate immune cells to endotoxin, bacterial lipopeptide, and Escherichia coli and group B Streptococcus, the two most common causes of early-onset neonatal sepsis. Here we show that at concentrations present in umbilical cord blood, estradiol and progesterone are as powerful as hydrocortisone for inhibition of cytokine production by cord blood mononuclear cells (CBMCs) and newborn monocytes. Interestingly, CBMCs and newborn monocytes are more sensitive to the effects of estradiol and progesterone than adult peripheral blood mononuclear cells and monocytes. This increased sensitivity is associated with higher expression levels of estrogen and membrane progesterone receptors but is independent of a downregulation of Toll-like receptor 2 (TLR2), TLR4, and myeloid differentiation primary response gene 88 in newborn cells. Estradiol and progesterone mediate their anti-inflammatory activity through inhibition of the NF-κB pathway but not the mitogen-activated protein kinase pathway in CBMCs. Altogether, these results suggest that elevated umbilical cord blood concentrations of estradiol and progesterone acting on mononuclear cells expressing high levels of steroid receptors contribute to impair innate immune responses in newborns. Therefore, intrauterine exposure to estradiol and progesterone may participate in increasing susceptibility to infection during the neonatal period.

Opposing roles for calcineurin and ATF3 in squamous skin cancer.

Calcineurin inhibitors such as cyclosporin A (CsA) are the mainstay of immunosuppressive treatment for organ transplant recipients. Squamous cell carcinoma (SCC) of the skin is a major complication of treatment with these drugs, with a 65 to 100-fold higher risk than in the normal population. By contrast, the incidence of basal cell carcinoma (BCC), the other major keratinocyte-derived tumour of the skin, of melanoma and of internal malignancies increases to a significantly lesser extent. Here we report that genetic and pharmacological suppression of calcineurin/nuclear factor of activated T cells (NFAT) function promotes tumour formation in mouse skin and in xenografts, in immune compromised mice, of H-ras(V12) (also known as Hras1)-expressing primary human keratinocytes or keratinocyte-derived SCC cells. Calcineurin/NFAT inhibition counteracts p53 (also known as TRP53)-dependent cancer cell senescence, thereby increasing tumorigenic potential. ATF3, a member of the 'enlarged' AP-1 family, is selectively induced by calcineurin/NFAT inhibition, both under experimental conditions and in clinically occurring tumours, and increased ATF3 expression accounts for suppression of p53-dependent senescence and enhanced tumorigenic potential. Thus, intact calcineurin/NFAT signalling is critically required for p53 and senescence-associated mechanisms that protect against skin squamous cancer development.