Interaction of GAG trinucleotide repeat and C-129T polymorphisms impairs expression of the glutamate-cysteine ligase catalytic subunit gene.

Glutamate cysteine ligase (GCL) catalyzes the rate-limiting step in the de novo synthesis of glutathione (GSH). The catalytic subunit (GCLC) of GCL contains a GAG trinucleotide-repeat (TNR) polymorphism within the 5'-untranslated region (5'-UTR) that has been associated with various human disorders. Although several studies suggest that this variation influences GSH content, its implication for GCLC expression remains unknown. To better characterize its functional significance, we performed reporter gene assays with constructs containing the complete GCLC 5'-UTR upstream of a luciferase gene. Transfection of these vectors into various human cell lines did not reveal any significant differences between 7, 8, 9, or 10 GAG repeats, under either basal or oxidative stress conditions. To correlate these results with the previously described down-regulation induced by the C-129T GCLC promoter polymorphism, combinations of both variations were tested. Interestingly, the -129T allele down-regulates gene expression when combined with 7 GAG but not with 8, 9, or 10 GAG TNRs. This observation was confirmed in primary fibroblast cells, in which the combination of GAG TNR 7/7 and -129C/T genotypes decreased the GCLC protein level. These results provide evidence that interaction of the two variations can efficiently impair GCLC expression and thus suggest its involvement in the pathogenesis of diseases related to GSH metabolism.

TCR-MHC class II interaction is required for peripheral expansion of CD4 cells in a T cell-deficient host.

It is well established that T cell-deficient nude and SCID mice can be reconstituted by i.v. injection of small numbers of purified peripheral CD4+ T cells; however, the requirements for expansion of the transferred T cells in such systems are not clear. We show here that blood and lymphoid organs of MHC class II-deficient mice (which selectively lack mature CD4+ T cells) cannot be reconstituted by transfer of purified splenic CD4+ T cells, whereas TCRalpha-deficient mice (which lack both CD4+ and CD8+ mature T cells) are readily reconstituted. The failure of CD4+ T cell reconstitution in MHC class II-deficient mice was not due to the presence of CD8+ T cells, since similar results were obtained in TCRalpha-MHC class II double-deficient mice. Consistent with most previous studies CD4+ T cells in reconstituted TCRalpha-deficient mice had a diverse TCR Vbeta repertoire and were predominantly of an activated/memory (CD44high) phenotype. Collectively our data demonstrate that the expansion of peripheral CD4+ T cells in a T cell-deficient host is dependent upon interactions of the TCR with MHC class II.

Gliotransmission in the hippocampus, mechanisms and interaction with synaptic functions

SUMMARYAstrocytes represent the largest cell population in the human brain. In addition to a well established role as metabolic support for neuronal activity, in the last years these cells have been found to accomplish other important and, sometimes, unexpected functions. The tight enwrapping of synapses by astrocytic processes and the predominant expression of glutamate uptake carriers in the astrocytic rather than neuronal plasma membranes brought to the definition of a critical involvement of astrocytes in the clearance of glutamate from synaptic junctions. Moreover, several publications showed that astrocytes are able to release chemical transmitters (gliotransmitters) suggesting their active implication in the control of synaptic functions. Among gliotransmitters, the best characterized is glutamate, which has been proposed to be released from astrocytes in a Ca2+ dependent manner via exocytosis of synaptic-like microvesicles.In my thesis I present results leading to substantial advancement of the understanding of the mechanisms by which astrocytes modulate synaptic activity in the hippocampus, notably at excitatory synapses on dentate granule cells. I show that tumor necrosis factor- alpha (TNFa), a molecule that is generally involved in immune system functions, critically controls astrocyte-to-synapse communication (gliotransmission) in the brain. With constitutive levels of TNFa present, activation of purinergic G protein-coupled receptors in astrocytes, called P2Y1 receptors, induces localized intracellular calcium ([Ca2+]j) elevation in astrocytic processes (measured by two-photon microscopy) followed by glutamate release and activation of pre-synaptic NMDA receptors resulting in synaptic potentiation. In preparations lacking TNFa, astrocytes respond with identical [Ca2+]i elevations but fail to induce neuromodulation. I find that TNFa specifically controls the glutamate release step of gliotransmission. Addition of very low (picomolar) TNFa concentrations to preparations lacking the cytokine, promptly reconstitutes both normal exocytosis in cultured astrocytes and gliotransmission in hippocampal slices. These data provide the first demonstration that gliotransmission and its synaptic effects are controlled not only by astrocyte [Ca2+]i elevations but also by permissive/homeostatic factors like TNFa.In addition, I find that higher and presumably pathological TNFa concentrations do not act just permissively but instead become direct and potent triggers of glutamate release from astrocytes, leading to a strong enhancement of excitatory synaptic activity. The TNFa action, like the one observed upon P2Y1R activation, is mediated by pre-synaptic NMDA receptors, but in this case the effect is long-lasting, and not reversible. Moreover, I report that a necessary molecular target for this action of TNFa is TNFR1, one of the two specific receptors for the cytokine, as I found that TNFa was unable to induce synaptic potentiation when applied in slices from TNFR1 knock-out (Tnfrlv") mice. I then created a double transgenic mouse model where TNFR1 is knocked out in all cells but can be re-expressed selectively in astrocytes and I report that activation of the receptors in these cells is sufficient to reestablish TNFa-dependent long-lasting potentiation of synaptic activity in the TNFR1 knock-out mice.I therefore discovered that TNFa is a primary molecule displaying both permissive and instructive roles on gliotransmission controlling synaptic functions. These reports might have profound implications for the understanding of both physiological and pathological processes associated to TNFa production, including inflammatory processes in the brain.RÉSUMÉLes astrocytes sont les cellules les plus abondantes du cerveau humain. Outre leur rôle bien établi dans le support métabolique de l'activité neuronale, d'autres fonctions importantes, et parfois inattendues de ces cellules ont été mises en lumière au cours de ces dernières années. Les astrocytes entourent étroitement les synapses de leurs fins processus qui expriment fortement les transporteurs du glutamate et permettent ainsi aux astrocytes de jouer un rôle critique dans l'élimination du glutamate de la fente synaptique. Néanmoins, les astrocytes semblent être capables de jouer un rôle plus intégratif en modulant l'activité synaptique, notamment par la libération de transmetteurs (gliotransmetteurs). Le gliotransmetteur le plus étudié est le glutamate qui est libéré par l'exocytose régulée de petites vésicules ressemblant aux vésicules synaptiques (SLMVs) via un mécanisme dépendant du calcium.Les résultats présentés dans cette thèse permettent une avancée significative dans la compréhension du mode de communication de ces cellules et de leur implication dans la transmission de l'information synaptique dans l'hippocampe, notamment des synapses excitatrices des cellules granulaires du gyrus dentelé. J'ai pu montrer que le « facteur de nécrose tumorale alpha » (TNFa), une cytokine communément associée au système immunitaire, est aussi fondamentale pour la communication entre astrocyte et synapse. Lorsqu'un niveau constitutif très bas de TNFa est présent, l'activation des récepteurs purinergiques P2Y1 (des récepteurs couplés à protéine G) produit une augmentation locale de calcium (mesurée en microscopie bi-photonique) dans l'astrocyte. Cette dernière déclenche ensuite une libération de glutamate par les astrocytes conduisant à l'activation de récepteurs NMDA présynaptiques et à une augmentation de l'activité synaptique. En revanche, dans la souris TNFa knock-out cette modulation de l'activité synaptique par les astrocytes n'est pas bien qu'ils présentent toujours une excitabilité calcique normale. Nous avons démontré que le TNFa contrôle spécifiquement l'exocytose régulée des SLMVs astrocytaires en permettant la fusion synchrone de ces vésicules et la libération de glutamate à destination des récepteurs neuronaux. Ainsi, nous avons, pour la première fois, prouvé que la modulation de l'activité synaptique par l'astrocyte nécessite, pour fonctionner correctement, des facteurs « permissifs » comme le TNFa, agissant sur le mode de sécrétion du glutamate astrocytaire.J'ai pu, en outre, démontrer que le TNFa, à des concentrations plus élevées (celles que l'on peut observer lors de conditions pathologiques) provoque une très forte augmentation de l'activité synaptique, agissant non plus comme simple facteur permissif mais bien comme déclencheur de la gliotransmission. Le TNFa provoque 1'activation des récepteurs NMD A pré-synaptiques (comme dans le cas des P2Y1R) mais son effet est à long terme et irréversible. J'ai découvert que le TNFa active le récepteur TNFR1, un des deux récepteurs spécifiques pour le TNFa. Ainsi, l'application de cette cytokine sur une tranche de cerveau de souris TNFR1 knock-out ne produit aucune modification de l'activité synaptique. Pour vérifier l'implication des astrocytes dans ce processus, j'ai ensuite mis au point un modèle animal doublement transgénique qui exprime le TNFR1 uniquement dans les astrocytes. Ce dernier m'a permis de prouver que l'activation des récepteurs TNFR1 astrocytaires est suffisante pour induire une augmentation de l'activité synaptique de manière durable.Nous avons donc découvert que le TNFa possède un double rôle, à la fois un rôle permissif et actif, dans le contrôle de la gliotransmission et, par conséquent, dans la modulation de l'activité synaptique. Cette découverte peut potentiellement être d'une extrême importance pour la compréhension des mécanismes physiologiques et pathologiques associés à la production du TNFa, en particulier lors de conditions inflammatoires.RÉSUMÉ GRAND PUBLICLes astrocytes représentent la population la plus nombreuse de cellules dans le cerveau humain. On sait, néanmoins, très peu de choses sur leurs fonctions. Pendant très longtemps, les astrocytes ont uniquement été considérés comme la colle du cerveau, un substrat inerte permettant seulement de lier les cellules neuronales entre elles. Il n'y a que depuis peu que l'on a découvert de nouvelles implications de ces cellules dans le fonctionnement cérébral, comme, entre autres, une fonction de support métabolique de l'activité neuronale et un rôle dans la modulation de la neurotransmission. C'est ce dernier aspect qui fait l'objet de mon projet de thèse.Nous avons découvert que l'activité des synapses (régions qui permettent la communication d'un neurone à un autre) qui peut être potentialisée par la libération du glutamate par les astrocytes, ne peut l'être que dans des conditions astrocytaires très particulières. Nous avons, en particulier, identifié une molécule, le facteur de nécrose tumorale alpha (TNFa) qui joue un rôle critique dans cette libération de glutamate astrocytaire.Le TNFa est surtout connu pour son rôle dans le système immunitaire et le fait qu'il est massivement libéré lors de processus inflammatoires. Nous avons découvert qu'en concentration minime, correspondant à sa concentration basale, le TNFa peut néanmoins exercer un rôle indispensable en permettant la communication entre l'astrocyte et le neurone. Ce mode de fonctionnement est assez probablement représentatif d'un processus physiologique qui permet d'intégrer la communication astrocyte/neurone au fonctionnement général du cerveau. Par ailleurs, nous avons également démontré qu'en quantité plus importante, le TNFa change son mode de fonctionnement et agit comme un stimulateur direct de la libération de glutamate par l'astrocyte et induit une activation persistante de l'activité synaptique. Ce mode de fonctionnement est assez probablement représentatif d'un processus pathologique.Nous sommes également arrivés à ces conclusions grâce à la mise en place d'une nouvelle souche de souris doublement transgéniques dans lesquelles seuls les astrocytes (etnon les neurones ou les autres cellules cérébrales) sont capables d'être activés par le TNFa.

Targeting of DNA polymerase to the adenovirus origin of DNA replication by interaction with nuclear factor I.

Efficient initiation by the DNA polymerase of adenovirus type 2 requires nuclear factor I (NFI), a cellular sequence-specific transcription factor. Three functions of NFI--dimerization, DNA binding, and activation of DNA replication--are colocalized within the N-terminal portion of the protein. To define more precisely the role of NFI in viral DNA replication, a series of site-directed mutations within the N-terminal domain have been generated, thus allowing the separation of all three functions contained within this region. Impairment of the dimerization function prevents sequence-specific DNA binding and in turn abolishes the NFI-mediated activation of DNA replication. NFI DNA-binding activity, although necessary, is not sufficient to activate the initiation of adenovirus replication. A distinct class of NFI mutations that abolish the recruitment of the viral DNA polymerase to the origin also prevent the activation of replication. Thus, a direct interaction of NFI with the viral DNA polymerase complex is required to form a stable and active preinitiation complex on the origin and is responsible for the activation of replication by NFI.

IL-2/anti-IL-2 antibody complexes show strong biological activity by avoiding interaction with IL-2 receptor alpha subunit CD25.

IL-2 is crucial to T cell homeostasis, especially of CD4(+) T regulatory cells and memory CD8(+) cells, as evidenced by vigorous proliferation of these cells in vivo following injections of superagonist IL-2/anti-IL-2 antibody complexes. The mechanism of IL-2/anti-IL-2 antibody complexes is unknown owing to a lack of understanding of IL-2 homeostasis. We show that IL-2 receptor alpha (CD25) plays a crucial role in IL-2 homeostasis. Thus, prolongation of IL-2 half-life and blocking of CD25 using antibodies or CD25-deficient mice led in combination, but not alone, to vigorous IL-2-mediated T cell proliferation, similar to IL-2/anti-IL-2 antibody complexes. These data suggest an unpredicted role for CD25 in IL-2 homeostasis.

Neuronal Thy-1 induces astrocyte adhesion by engaging syndecan-4 in a cooperative interaction with alphavbeta3 integrin that activates PKCalpha and RhoA.

Clustering of alphavbeta3 integrin after interaction with the RGD-like integrin-binding sequence present in neuronal Thy-1 triggers formation of focal adhesions and stress fibers in astrocytes via RhoA activation. A putative heparin-binding domain is present in Thy-1, raising the possibility that this membrane protein stimulates astrocyte adhesion via engagement of an integrin and the proteoglycan syndecan-4. Indeed, heparin, heparitinase treatment and mutation of the Thy-1 heparin-binding site each inhibited Thy-1-induced RhoA activation, as well as formation of focal adhesions and stress fibers in DI TNC(1) astrocytes. These responses required both syndecan-4 binding and signaling, as evidenced by silencing syndecan-4 expression and by overexpressing a syndecan-4 mutant lacking the intracellular domain, respectively. Furthermore, lack of RhoA activation and astrocyte responses in the presence of a PKC inhibitor or a dominant-negative form of PKCalpha implicated PKCalpha and RhoA activation in these events. Therefore, combined interaction of the astrocyte alphavbeta3-integrin-syndecan-4 receptor pair with Thy-1, promotes adhesion to the underlying matrix via PKCalpha- and RhoA-dependent pathways. Importantly, signaling events triggered by such receptor cooperation are shown here to be the consequence of cell-cell rather than cell-matrix interactions. These observations are likely to be of widespread biological relevance because Thy-1-integrin binding is reportedly relevant to melanoma invasion, monocyte transmigration through endothelial cells and host defense mechanisms.

Interaction between tobacco and alcohol use and the risk of head and neck cancer: pooled analysis in the International Head and Neck Cancer Epidemiology Consortium.

BACKGROUND: The magnitude of risk conferred by the interaction between tobacco and alcohol use on the risk of head and neck cancers is not clear because studies have used various methods to quantify the excess head and neck cancer burden. METHODS: We analyzed individual-level pooled data from 17 European and American case-control studies (11,221 cases and 16,168 controls) participating in the International Head and Neck Cancer Epidemiology consortium. We estimated the multiplicative interaction parameter (psi) and population attributable risks (PAR). RESULTS: A greater than multiplicative joint effect between ever tobacco and alcohol use was observed for head and neck cancer risk (psi = 2.15; 95% confidence interval, 1.53-3.04). The PAR for tobacco or alcohol was 72% (95% confidence interval, 61-79%) for head and neck cancer, of which 4% was due to alcohol alone, 33% was due to tobacco alone, and 35% was due to tobacco and alcohol combined. The total PAR differed by subsite (64% for oral cavity cancer, 72% for pharyngeal cancer, 89% for laryngeal cancer), by sex (74% for men, 57% for women), by age (33% for cases <45 years, 73% for cases >60 years), and by region (84% in Europe, 51% in North America, 83% in Latin America). CONCLUSIONS: Our results confirm that the joint effect between tobacco and alcohol use is greater than multiplicative on head and neck cancer risk. However, a substantial proportion of head and neck cancers cannot be attributed to tobacco or alcohol use, particularly for oral cavity cancer and for head and neck cancer among women and among young-onset cases.

Interaction of alpha-melanotropin with central dopamine systems: role of hormonal state and molecular structure

The tubero-infundibular and nigrostriatal DA neurone systems of rats respond to systemic (i.p.) injection of alpha-MSH (2-100 microgram/kg). The response of the tubero-infundibular (arcuate) DA neurones, an increase in cellular fluorescence intensity which can be interpreted as a sign of increased neuronal activity, is essentially the same in males, estrogen-progesterone-pretreated ovariectomized females and hypophysectomized males, whereas the type of response elicited by alpha-MSH in the nigral DA neurones depends upon the hormonal state of the animal. Differences between the two DA neurone groups exist also with regard to the effects of peptide fragments containing the two active sites of the alpha-MSH molecule. Results of lesion experiments in the lower brainstem (area postrema) and of blockade of muscarinic mechanisms by atropine further point to differences in the mechanisms underlying the peptide effects on the two neurone systems. The reaction of the tubero-infundibular DA system (which controls the pars intermedia of the pituitary) can be considered to reflect the activation of a feedback mechanism on MSH secretion, while the functional counterpart of the changes observed in the nigral system remains unknown at the present time.

Développement de la communication intentionnelle gestuelle à partir des usages culturels des objets dans l'interaction triadique enfant-objet-adulte

Pour que deux protagonistes parviennent à communiquer, ils doivent non seulement partager les signes verbaux et/ou non verbaux qu'ils utilisent, mais ils doivent également parvenir à accéder à l'intention communicative de chacun. Ce dernier aspect de la communication a été intimement lié aux significations et aux connaissances que les protagonistes partagent (angl. common ground). Malgré le fait que l'importance des significations partagées ait été soulignée dans la littérature concernant la communication entre adultes, cet aspect n'a pas été étudié en ce qui concerne le développement précoce de la communication. Dans le présent travail, nous suggérons d'investiguer le lien entre les significations partagées entre le jeune enfant et l'adulte et la capacité de l'enfant à communiquer de manière intentionnelle via des gestes. En nous appuyant sur l'approche de la Pragmatique de l'Objet (Moro & Rodríguez, 2005), nous suggérons que les connaissances concernant l'usage culturel de l'objet que construit progressivement l'enfant représentent un type de significations que l'enfant partage avec autrui. 12 dyades mère-enfant ont été enregistrées à l'aide d'une caméra lors d'interactions avec quatre objets. Les observations ont eu lieu au domicile des familles et ont été conduites chaque deuxième mois lorsque les enfants ont été âgés de 8 à 16 mois (groupe 1) et de 16 à 24 mois (groupe 2). Les observations ont été codées pour le niveau de maîtrise de l'usage culturel par l'enfant ainsi que pour la production de gestes par l'enfant et par l'adulte. Nous avons trouvé que plus l'enfant maîtrise les usages culturels des objets, plus il produit de gestes, et plus ces gestes remplissent une fonction communicative explicite. Concernant les gestes de l'adulte, les résultats dévoilent que plus l'enfant maîtrise les usages conventionnels des objets, plus l'adulte adresse des gestes communicatifs à l'enfant, plus ses gestes sont produits de manière complexe et plus l'intention des gestes communicatifs de l'adulte est complexe. Pris ensemble, ces résultats suggèrent que le partage de significations sur l'usage culturel des objets représente un type de connaissances communes qui permettent au bébé et à ses protagonistes de communiquer.

Interaction between widening of diameter of abdominal aorta and cardiovascular risk factors and atherosclerosis burden.

The aim of this study was to investigate influence of traditional cardiovascular risk factors (CVRF) and subclinical atherosclerosis (ATS) burden on early stages of abdominal aortic diameter (AAD) widening among adults. 2,052 consecutive patients (P) (39 % women), mean age 52 ± 13 years, were prospectively screened for CVRF, ATS, and AAD. B-mode ultrasound was used to evaluate the largest AAD and to detect carotid and femoral atherosclerotic plaques. Mean AAD was 15.2 ± 2.8 mm. Atherosclerotic plaques were detected in 71 % of patients. Significant univariate correlation between AAD, traditional CVRF, and ABS was found. However, multiple regression analysis showed that only seven of them were significantly and weakly correlated with AAD (R² = 0.27, p < 0.001). On the other hand, a multivariate logistic analysis was used to evaluate CVRF impact on enlarged AAD ≥25 mm (EAAD) as compared to those with AAD <25 mm. These factors did not account for more than 30 % of interaction (R² = 0.30, p = 0.001). Furthermore, despite a large proportion of patients with high number of CVRF, and subclinical ATS, rate of patients with AAD ≥25 mm was low (1 %) and scattered regardless their CHD risk score or ATS burden. In conclusion, these results suggest that although some traditional CVRF and presence of ATS are associated with early stages of EAAD, other determinants still need to be identified for a better understanding of abdominal aortic aneurysm pathogenesis.