Epigenetic features of human mesenchymal stem cells determine their permissiveness for induction of relevant transcriptional changes by SYT-SSX1.

BACKGROUND: A characteristic SYT-SSX fusion gene resulting from the chromosomal translocation t(X;18)(p11;q11) is detectable in almost all synovial sarcomas, a malignant soft tissue tumor widely believed to originate from as yet unidentified pluripotent stem cells. The resulting fusion protein has no DNA binding motifs but possesses protein-protein interaction domains that are believed to mediate association with chromatin remodeling complexes. Despite recent advances in the identification of molecules that interact with SYT-SSX and with the corresponding wild type SYT and SSX proteins, the mechanisms whereby the SYT-SSX might contribute to neoplastic transformation remain unclear. Epigenetic deregulation has been suggested to be one possible mechanism. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: We addressed the effect of SYT/SSX expression on the transcriptome of four independent isolates of primary human bone marrow mesenchymal stem cells (hMSC). We observed transcriptional changes similar to the gene expression signature of synovial sarcoma, principally involving genes whose regulation is linked to epigenetic factors, including imprinted genes, genes with transcription start sites within a CpG island and chromatin related genes. Single population analysis revealed hMSC isolate-specific transcriptional changes involving genes that are important for biological functions of stem cells as well as genes that are considered to be molecular markers of synovial sarcoma including IGF2, EPHRINS, and BCL2. Methylation status analysis of sequences at the H19/IGF2 imprinted locus indicated that distinct epigenetic features characterize hMSC populations and condition the transcriptional effects of SYT-SSX expression. CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE: Our observations suggest that epigenetic features may define the cellular microenvironment in which SYT-SSX displays its functional effects.

Expression pattern of sirtuins in innate immune cells and influence of Sirtuin 1/2 inhibition on innate immune responses to Toll-like receptor ligands and to infection

Purpose/Objective: The family of histone deacetylases comprises 18 members in mammals, among which seven sirtuins (SIRT1-7). Sirtuins are NADP-dependent enzymes that have been involved in the control of cell metabolism, proliferation and survival. The expression pattern of sirtuins and their influence on host response to microbial infection remain largely unknown. The aim of the study was to analyze the expression of SIRT1-7 and to address the effects of SIRT1/2 inhibition on innate immune responses in vitro and in vivo.. Materials and methods: in vitro: Bone marrow (BM), BM-derived macrophages (BMDMs) and dendritic cells (BMDCs) and RAW 264.7 and J774.1 macrophage cell lines were stimulated for 0, 2, 6 and 18 h with LPS, Pam3CSK4 and CpG ODN. SIRT1-7 mRNA was quantified by real time-PCR. TNF was measured by ELISA. In vivo: BALB/c mice were challenged with LPS (350 lg i.p.) with or without a SIRT1/2 inhibitor. Blood and organs were collected after 0, 1, 4, 8 and 24 h to quantify SIRT1-7 and TNF. Mortality was assessed daily. Results: Bone marrow, macrophages and DCs express, in order of abundance, SIRT2 > > SIRT1, SIRT3 and SIRT6 > SIRT4, SIRT5 and SIRT7. Microbial products decrease the expression of all sirtuins except SIRT6 in a time dependent manner in BMDMs (0_24 h). SIRT2 is the most expressed sirtuin also in the liver, kidney (together with SIRT3) and spleen. Upon LPS challenge, SIRT1, SIRT3, SIRT4 and SIRT7 mRNA levels decrease in the liver (from 4 h to 24 h), whereas SIRT1-7 mRNA levels decrease within 1 h in both kidney and spleen. Pharmacological inhibition of SIRT1/2 decreases TNF production by macrophages stimulated with LPS, Pam3CSK4 and CpG ODN (n = 6; P < 0.001). In agreement, prophylactic treatment with a SIRT1/2 inhibitor decreases TNF production (n = 8; P = 0.04) and increases survival (n = 13, P = 0.03) of mice challenged with LPS. Conclusions: Sirtuins are expressed in innate immune cells. Inhibition of SIRT1/2 activity decreases cytokine production by macrophages and protects from endotoxemia, suggesting that sirtuin inhibitors may represent novel adjunctive therapy for treating inflammatory disorders such as sepsis.

Endoglycan mediates malignant leukocyte rolling on e-selectin and signals through SYK and the MAPK pathway

Selectins play a key role regulating leukocyte migration into tissues by mediating leukocyte tethering (capture) and rolling on inflamed endothelium and/or on adherent leukocytes or platelets. During leukocyte rolling, endothelial E- or P-selectin bind to glycoprotein ligands carrying sialyl Lewis χ (sLex) determinant. P-selectin glycoprotein ligand-1 (PSGL-1) is a common ligand for L-, P- and E-selectin, which sequentially cooperates with CD44 and E- selectin ligand-1 (ESL-1) to roll on E-selectin. During rolling on endothelial selectins, PSGL-1 and CD44 signal through Src family kinases and Syk, leading to αι_β2 integrin partial activation and slow rolling on intercellular adhesion molecule-1 (ICAM-1). Leukocyte exposure to chemokines then leads to firm adhesion. Little information is available on ligands that mediate malignant leukocyte rolling on E- selectin. We defined these ligands on U937 monoblasts by immunoadsorbtion and immunoblotting using mAb raised against CD43, CD44, PSGL-1, sLex/CLA determinants and E-selectin/IgM chimera. Immunoblotting and blot rolling assays demonstrated that PSGL-1, CD43, CD44 and a -125 kDa sLex/CLA positive ligand contribute to support E-seiectin- dependent rolling. This -125 kDa ligand is endoglycan, a member of the CD34 family of sialomucins. Endoglycan was frequently detected by flow cytometry on primary leukemia, lymphoma and multiple myeloma ceils (in -50% of cases). Endoglycan, immunopurified from U937 cells, as well as endoglycan/IgG chimera efficiently supported E-selectin dependent rolling. Membrane fractionation on sucrose gradient demonstrated that endoglycan is expressed in lipid rafts. We tested the hypothesis that it signals, like PSGL-1 and CD44, through Src kinases and the MAPK pathway. Indeed, endoglycan engagement induced Syk and ERK phosphorylation in a iipid raft-dependent manner. Syk activation was dependent on Src kinase activity. Downstream of Syk, endoglycan activated PI3K and Akt as well as Bruton's tyrosine kinase and p38 MAPK. Thus, endoglycan is a ligand for endothelial selectins which may contribute to regulate leukemia, lymphoma and multiple myeloma cell trafficking and interactions with bone marrow microenvironment. - Les sélectines contrôlent la migration tissulaire des leucocytes en assurant leur capture et leur roulement sur l'endothélium vasculaire enflammé et/ou sur des plaquettes ou des leucocytes adhérant à la paroi vasculaire. Lors du roulement leucocytaire, les sélectines endothéliales (E- et P-sélectine) se lient à des ligands porteurs du saccharide sialyl Lewis χ (sLex). PSGL-1 est un ligand commun des sélectines qui coopère avec CD44 et ESL-1 pour permettre la capture et le roulement des neutrophiles. Lorsque PSGL-1 et CD44 se lient aux sélectines endothéliales, elles induisent la phosphorylation des kinases Src et de Syk conduisant à l'activation partielle de l'intégrine aLp2 et au ralentissement des leucocytes sur les sélectines et ICAM-1. Les chimiokines induisent ensuite l'adhésion ferme des leucocytes. Les ligands des sélectines qui assurent le roulement, sur la E-sélectine, des cellules issues d'hémopathies malignes sont peu connus. Nous avons caractérisé ces ligands en les purifiant avec des anticorps dirigés contre CD43, CD44, PSGL-1, sLex/CLA et en utilisant la chimère E-sélectine/IgM. Des tests d'adhésion ont montré que PSGL-1, CD43, CD44 et une glycoprotéine de ~125 kDa soutiennent les interactions cellulaires dépendant de la E- sélectine. Le ligand de -125 kDa a été identifié comme étant l'endoglycan. Il a été détecté, par cytométrie de flux, sur les cellules leucémiques, les cellules de lymphomes ou de myélome multiple, dans ~50% des cas analysés. Sa forme membranaire, immunopurifiée, ou recombinante (endoglycan/lgG) soutient les interactions cellulaires dépendant de la E- sélectine. Nous avons montré qu'il réside dans les rafts lipidiques membranaires puis avons testé l'hypothèse que l'endoglycan, comme PSGL-1 et CD44, induit une signalisation via les kinases de type Src et la voie des MAPK. Nous avons pu observer que son engagement induit la phosphorylation de Syk et de ERK pour autant que la structure des rafts soit préservée. En aval de Syk, l'endoglycan active la PI3K, Akt, Btk et la MAPK p38. Ces résultats montrent que l'endoglycan est un ligand des sélectines endothéliales qui pourrait participer au contrôle du trafic et des interactions des cellules leucémiques, de lymphomes ou de myélomes multiples avec leur microenvironnement. - Le sang est un élément clé du fonctionnement de notre corps. La circulation sanguine permet la communication et le transfert de molécules et cellules entre divers organes. Lors d'une inflammation aiguë due à une réaction allergique, une infection ou une blessure, on observe un oedème local accompagné de rougeur, de chaleur et souvent de douleurs. Au sein des tissus enflammés, on observe des globules blancs (leucocytes) et diverses molécules inflammatoires qui attirent les leucocytes dans les tissus lésés (chimiokines). Le sang est composé de globules rouges, de plaquettes et de leucocytes spécialisés dans les défenses immunes. Pour atteindre le site d'inflammation, les leucocytes doivent quitter la circulation sanguine. Ils utilisent pour cela des molécules d'adhésion présentes à leur surface qui se lient à d'autres molécules d'adhésion de la paroi sanguine. Leurs interactions permettent aux leucocytes de rouler à la surface du vaisseau sanguin. Lorsqu'ils roulent au voisinage d'un site d'inflammation, les leucocytes sont exposés à des chimiokines qui induisent leur arrêt et les dirigent dans les tissus enflammés. Ce processus physiologique est aussi impliqué dans des pathologies telles que l'infarctus, l'artériosclérose ou la thrombose. Il peut être détourné à des fins moins louables par des cellules cancéreuses pour permettre leur dissémination (métastatisation). Dans ce travail de thèse, nous avons caractérisé une molécule d'adhésion qui soutient l'adhésion des leucocytes aux sélectines endothéliales: l'endoglycan. Nous avons observé que cette molécule d'adhésion est fréquemment exprimée par les cellules malignes de nombreuses maladies du sang comme les leucémies, les lymphomes et le myélome multiple. Nous avons également pu montrer que l'endoglycan envoie des signaux à l'intérieur des cellules malignes lorsqu'elles se lient aux sélectines endothéliales. Ces signaux pourraient jouer un rôle déterminant dans la régulation des interactions des cellules malignes avec leur microenvironnement. Elles pourraient peut-être aussi favoriser leur survie et leur prolifération.

Can health beliefs help in explaining attendance to follow-up care? The Swiss childhood cancer survivor study.

Objective: Improved treatment has increased the survival of childhood cancer patients in recent decades, but follow-up care is recommended to detect and treat late effects. We investigated relationships between health beliefs and follow-up attendance in adult childhood cancer survivors.Methods: Childhood cancer survivors aged younger than 16 years when diagnosed between 1976 and 2003, who had survived for more than 5 years and were currently aged 20+ years, received a postal questionnaire. We asked survivors whether they attended follow-up in the past year. Concepts from the Health Belief Model (perceived susceptibility and severity of future late effects, potential benefits and barriers to follow-up, general health value and cues to action) were assessed. Medical information was extracted from the Swiss Childhood Cancer Registry.Results: Of 1075 survivors (response rate 72.3%), 250 (23.3%) still attended regular follow-up care. In unadjusted analyses, all health belief concepts were significantly associated with follow-up (p < 0.05). Adjusting for other health beliefs, demographic, and medical variables, only barriers (OR = 0.59; 95% CI: 0.43-0.82) remained significant. Younger survivors, those with lower educational background, diagnosed at an older age, treated with chemotherapy, radiotherapy, or bone marrow transplantation and with a relapse were more likely to attend follow-up care.Conclusions: Our study showed that more survivors at high risk of cancer-and treatment-related late effects attend follow-up care in Switzerland. Patient-perceived barriers hinder attendance even after accounting for medical variables. Information about the potential effectiveness and value of follow-up needs to be available to increase the attendance among childhood cancer survivors. Copyright (C) 2010 John Wiley & Sons, Ltd.

BAFF is a survival and maturation factor for mouse B cells.

Human B cell-activating factor (BAFF) induces mouse surface IgM+ B cells of the immature type from bone marrow and of the immature types 1 and 2 from spleen, as well as of the mature type from spleen to increased longevity in tissue culture. BAFF does so polyclonally and without inducing proliferation in any of these B cell subpopulations. BAFF induces phenotypic and functional maturation of immature to mature B cells so that all immature cells loose C1qRp (AA4.1, 493) expression and type 1 immature cells up-regulate IgD, CD21 and CD23. Immature B cells of types 1 and 2, upon pre-incubation with BAFF, change their reactiveness to Ig-specific antibodies so that they no longer enter apoptosis but now proliferate. However, BAFF does not seem to overcome negative selection of developing immature B cells in vitro.

Preparation and analysis of fetal liver extracts.

The aim of this work is to describe the techniques that have been used for preparation and analysis of whole fetal liver extracts destined for in utero transplantation. Nine fetal livers between 12 and 17 weeks of gestation were prepared: cell counts and assessment of the hematopoietic cell viability were performed on cell suspensions. Hepatocytes represented 40 to 80% of the whole cell population. The remaining cells were constituted by hematopoietic cells (mainly erythroblasts), as well as by endothelial cells. The latter expressed CD34 on their surface, interfering with the assessment of CD34+ hematopoietic cells by flow cytometry. Direct visual morphologic control using alkaline phosphatase anti-alkaline phosphatase techniques was needed to differentiate hematopoietic from extra-hematopoietic CD34+ cells. Between 3.0 and 34.6 x 10(6) CD34+ viable hematopoietic cells were collected per fetal liver. Adequate differentiation of these cells into burst-forming units erythroid (BFU-E), colony-forming units granulocyte-macrophage (CFU-GM), and colony-forming units granulocyte erythroid macrophage megakaryocyte (CFU-GEMM) has been shown for each sample in clonogeneic cultures. In conclusion, fetal liver is a potential source of hematopoietic stem cells. Their numeration, based on the presence of CD34, is hampered by the expression of this antigen on other cells contained in the liver cell extract, in particular endothelial cells.

A fetal sheep liver extract containing immunostimulatory substances including LPS acts as leukocyte activator in cells of LPS responder and non responder mice.

Purified fractions from a fetal sheep liver extract (FSLE) were investigated, in a murine model, for induction of leukocyte stimulating activities. The fractions FSLE-1 and FSLE-2 induced splenocyte proliferation in vitro in C57Bl/10ScSn (LPS responder) mice comparable to LPS, and in C57Bl/10ScCr (LPS non responder) mice. They also stimulated the release of nitrogen radicals in bone marrow-derived macrophages (BMDM) from several mouse inbred strains including both C57Bl/10ScSn and C57Bl/10ScCr mice. Stimulation of NO production could be blocked by L-NMMA, an inhibitor of iNOS, and enhanced by the simultaneous addition of IFN-gamma. Moreover, stimulation of macrophages by FSLE-1 and FSLE-2 induced a cytostatic effect of the activated macrophages for Abelson 8-1 tumor cells. The stimulatory activity of the purified fractions is partially due to trace amounts of LPS derived from the fetal liver extract which was enriched during purification. Our results may help to explain the beneficial effect of the extract in patients which has been observed clinically.

New genetic models and mesenchymal cells as tools to ameliorate anti-tumor immunity

Résumé Le but final de ce projet est d'utiliser des cellules T ou des cellules souches mésenchymateuses modifiées génétiquement afin de surexprimer localement les deux chémokines CXCL13 et CCL2 ensemble ou chacune séparément à l'intérieur d'une tumeur solide. CXCL13 est supposé induire des structures lymphoïdes ectopiques. Un niveau élevé de CCL2 est présumé initier une inflammation aiguë. La combinaison des deux effets amène à un nouveau modèle d'étude des mécanismes régulateur de la tolérance périphérique et de l'immunité tumorale. Les connaissances acquises grâce à ce modèle pourraient permettre le développement ou l'amélioration des thérapies immunes du cancer. Le but premier de ce travail a été l'établissement d'un modèle génétique de la souris permettant d'exprimer spécifiquement dans la tumeur les deux chémokines d'intérêt à des niveaux élevés. Pour accomplir cette tâche, qui est en fait une thérapie génétique de tumeurs solides, deux types de cellules porteuses potentielles ont été évaluées. Des cellules CD8+ T et des cellules mésenchymateuses de la moelle osseuse transférées dans des receveurs portant une tumeur. Si on pouvait répondre aux besoins de la thérapie génétique, indépendamment de la thérapie immune envisagée, on posséderait là un outil précieux pour bien d'autres approches thérapeutiques. Plusieurs lignées de souris transgéniques ont été générées comme source de cellules CD8+ T modifiées afin d'exprimer les chémokines d'intérêt. Dans une approche doublement transgénique les propriétés de deux promoteurs spécifiques de cellules T ont été combinées en utilisant la technologie Cre-loxP. Le promoteur de granzyme B confère une dépendance d'activation et le promoteur distal de lck assure une forte expression constitutive dès que les cellules CD8+ T ont été activées. Les transgènes construits ont montré une bonne performance in vivo et des souris qui expriment CCL2 dans des cellules CD8+ T activées ont été obtenues. Ces cellules peuvent maintenant être utilisées avec différents protocoles pour transférer des cellules T cytotoxiques (CTL) dans des receveurs porteur d'une tumeur, permettant ainsi d'évaluer leur capacité en tant que porteuse de chémokine d'infiltrer la tumeur. L'établissement de souris transgéniques, qui expriment pareillement CXCL13 est prévu dans un avenir proche. L'évaluation de cellules mésenchymateuses de la moelle osseuse a démontré que ces cellules se greffent efficacement dans le stroma tumoral suite à la co-injection avec des cellules tumorales. Cela représente un outil précieux pour la recherche, vu qu'il permet d'introduire des cellules manipulées dans un modèle tumoral. Les résultats confirment partiellement d'autres résultats rapportés dans un modèle amélioré. Cependant, l'efficacité et la spécificité suggérées de la migration systémique de cellules mésenchymateuses de la moelle osseuse dans une tumeur n'ont pas été observées dans notre modèle, ce qui indique, que ces cellules ne se prêtent pas à une utilisation thérapeutique. Un autre résultat majeur de ce travail est l'établissement de cultures de cellules mésenchymateuses de la moelle osseuse in vitro conditionnées par des tumeurs, ce qui a permis à ces cellules de s'étendre plus rapidement en gardant leur capacité de migration et de greffe. Cela offre un autre outil précieux, vu que la culture in vitro est un pas nécessaire pour une manipulation thérapeutique. Abstract The ultimate aim of the presented project is to use genetically modified T cells or mesenchymal stem cells to locally overexpress the two chemokines CXCL13 and CCL2 together or each one alone inside a solid tumor. CXCL13 is supposed to induce ectopic lymphoid structures and a high level of CCL2 is intended to trigger acute inflamation. The combination of these two effects represents a new model for studying mechanisms that regulate peripheral tolerance and tumor immunity. Gained insights may help developing or improving immunotherapy of cancer. The primary goal of the executed work was the establishment of a genetic mouse model that allows tumor-specific expression of high levels of the two chemokines of interest. For accomplishing this task, which represents gene therapy of solid tumors, two types of potentially useful carrier cells were evaluated. CD8+ T cells and mesenchymal bone marrow cells to be used in adoptive cell transfers into tumor-bearing mice. Irrespectively of the envisaged immunotherapy, satisfaction of so far unmet needs of gene therapy would be a highly valuable tool that may be employed by many other therapeutic approaches, too. Several transgenic mouse lines were generated as a source of CD8+ T cells modified to express the chemokines of interest. In a double transgenic approach the properties of two T cell-specific promoters were combined using Cre-loxP technology. The granzyme B promoter confers activation-dependency and the lck distal promoter assures strong constitutive expression once the CD8+ T cell has been activated. The constructed transgenes showed a good performance in vivo and mice expressing CCL2 in activated CD8+ T cells were obtained. These cells can now be used with different protocols for adoptively transferring cytotoxic T cells (CTL) into tumor-bearing recipients, thus allowing to study their capacity as tumor-infiltrating chemokine carrier. The establishment of transgenic mice likewisely expressing CXCL13 is expected in the near future. In addition, T cells from generated single transgenic mice that have high expression of an EGFP reporter in both CD4+ and CD8+ cells can be easily traced in vivo when setting up adoptive transfer conditions. The evaluation of mesenchymal bone marrow cells demonstrated that these cells can efficiently engraft into tumor stroma upon local coinjection with tumor cells. This represents a valuable tool for research purposes as it allows to introduce manipulated stromal cells into a tumor model. Therefore, the established engraftment model is suited for studying the envisaged immunotherapy. These results confirm to some extend previously reported results in an improved model, however, the suggested systemic tumor homing efficiency and specificity of mesenchymal bone marrow cells was not observed in our model indicating that these cells may not be suited for therapeutic use. Another major result of the presented work is the establishment oftumor-conditioned in vitro culture of mesenchymal bone marrow cells, which allowed to more rapidly expand these cells while maintaining their tumor homing and engrafting capacities. This offers another valuable tool as in vitro culture is a necessary step for therapeutic manipulations.

Potential contribution of 131I-labelled monoclonal anti-CEA antibodies in the treatment of liver metastases from colorectal carcinomas: pretherapeutic study with dose recovery in resected tissues.

20 patients with liver metastases from colorectal carcinoma undergoing laparotomy received 15-60 mg intravenously, either intact or fragments of, anti-carcinoembryonic antigen (anti-CEA) monoclonal antibodies labelled with 0.55-1.48 GBq (15-40 mCi) of 131I, 3-8 days prior to operation. The uptake measured per gram of metastases ranged from 0.33 to 6.6 x 10(-3%) of injected dose. Tumour to liver uptake ratios ranged from 2 to 33. The radiation dose, estimated in 6 patients (3 of each group), for an extrapolated dose of 3.7 GBq (100 mCi) of 131I ranged from 0.3 to 0.8 Gy in normal liver or spleen (an acceptable estimate for bone marrow radiation dose) and from 3.4 to 8.2 Gy to the hepatic metastases, indicating that probably other therapeutic modalities should be associated with radioimmunotherapy.

Remodeling of DNA replication structures by the branch point translocase FANCM

Fanconi anemia (FA) is a genetically heterogeneous chromosome instability syndrome associated with congenital abnormalities, bone marrow failure, and cancer predisposition. Eight FA proteins form a nuclear core complex, which promotes tolerance of DNA lesions in S phase, but the underlying mechanisms are still elusive. We reported recently that the FA core complex protein FANCM can translocate Holliday junctions. Here we show that FANCM promotes reversal of model replication forks via concerted displacement and annealing of the nascent and parental DNA strands. Fork reversal by FANCM also occurs when the lagging strand template is partially single-stranded and bound by RPA. The combined fork reversal and branch migration activities of FANCM lead to extensive regression of model replication forks. These observations provide evidence that FANCM can remodel replication fork structures and suggest a mechanism by which FANCM could promote DNA damage tolerance in S phase

Genetic investigation of the functions of c-Myc and N-Myc in Hematopoietic stem cells

Résumé : c-Myc, le premier facteur de transcription de la famille Myc a été découvert il y a maintenant trente ans. Il reste à l'heure actuelle parmi les plus puissants proto-oncogènes connus. c-Myc est dérégulé dans plus de 50% des cancers, où il promeut la prolifération, la croissance cellulaire, et la néoangiogenèse. Myc peut aussi influencer de nombreuses autres fonctions de par sa capacité à activer ou à réprimer la transcription de nombreux gènes, et à agir globalement sur le génome à travers des modifications épigénétiques de la chromatine. La famille d'oncogènes Myc comprend, chez les mammifères, trois protéines structurellement proches: c-Myc, N-Myc et L-Myc. Ces protéines ont les mêmes proprietés biochimiques, exercent les mêmes fonctions mais sont le plus souvent exprimées de façon mutuellement exclusive. Myc a été récemment identifié comme un facteur clef dans la maintenance des cellules souches embryonnaires et adultes ainsi que dans la réacquisition des proprietés des cellules souches. Nous avons précédemment démontré que l'élimination de c-Myc provoque une accumulation de cellules souches hématopoïétiques (CSH) suite à un défaut de différenciation lié à la niche. Les CSH sont responsables de la production de tous les éléments cellulaires du sang pour toute la vie de l'individu et sont définies par leur capacité à s'auto-renouveler tout en produisant des précurseurs hématopoïétiques. Afin de mieux comprendre la fonction de Myc dans les CSH, nous avons choisi de combiner l'utilisation de modèles de souris génétiquement modifiées à une caractérisation systématique des schémas d'expression de c-Myc, N-Myc et L-Myc dans tout le système hématopoïétique. Nous avons ainsi découvert que les CSH les plus immatures expriment des quantités équivalentes de transcrits de c-myc et N-myc. Si les CSH déficientes en N-myc seulement ont une capacité d'auto-renouvellement à long-terme réduite, l'invalidation combinée des gènes c-myc et N-myc conduit à une pan-cytopénie suivie d'une mort rapide de l'animal, pour cause d'apoptose de tous les types cellulaires hématopoïétiques. En particulier, les CSH en cours d'auto-renouvelemment, mais pas les CSH quiescentes, accumulent du Granzyme B (GrB), une molécule fortement cytotoxique qui provoque une mort cellulaire rapide. Ces données ont ainsi mis au jour un nouveau mécanisme dont dépend la survie des CSH, à savoir la répression du GrB, une enzyme typiquement utilisée par le système immunitaire inné pour éliminer les tumeurs et les cellules infectées par des virus. Dans le but d'évaluer l'étendue de la redondance entre c-Myc et N-Myc dans les CSH, nous avons d'une part examiné des souris dans lesquelles les séquences codantes de c-myc sont remplacées par celles de N-myc (NCR) et d'autre part nous avons géneré une série allèlique de myc en éliminant de façon combinatoire un ou plusieurs allèles de c-myc et/ou de N-myc. Alors que l'analyse des souris NCR suggère que c-Myc et N-Myc sont qualitativement redondants, la série allélique indique que les efficiences avec lesquelles ces deux protéines influencent des procédés essentiels à la maintenance des CSH sont différentes. En conclusion, nos données génétiques montrent que l'activité générale de MYC, fournie par c-Myc et N-Myc, contrôle plusieurs aspects cruciaux de la fonction des CSH, notamment l'auto-renouvellement, la survie et la différenciation. Abstract : c-Myc, the first Myc transcription factor was discovered 30 years ago and is to date one of the most potent proto-oncogenes described. It is found to be misregulated in over 50% of all cancers, where it drives proliferation, cell growth and neo-angiogenesis. Myc can also influence a variety of other functions, owing to its ability to activate and repress transcription of many target genes and to globally regulate the genome via epigenetic modifications of the chromatin. The Myc family of oncogenes consists of three closely related proteins in mammals: c-Myc, N-Myc and L-Myc. These proteins share the same biochemical properties, exert mostly the same functions, but are most often expressed in mutually exclusive patterns. Myc is now emerging as a key factor in maintenance of embryonic and adult stem cells as well as in reacquisition of stem cell properties, including induced reprogramming. We previously showed that c-Myc deficiency can cause the accumulation of hematopoietic stem cells (HSCs) due to a niche dependent differentiation defect. HSCs are responsible for life-long replenishment of all blood cell types, and are defined by their ability to self-renew while concomitantly giving rise to more commited progenitors. To gain further insight into the function of Myc in HSCs, in this study we combine the use of genetically-modified mouse models with the systematic characterization of c-myc, N-myc and L-myc transcription patterns throughout the hematopoietic system. Interestingly, the most immature HSCs express not only c-myc, but also about equal amounts of N-myc transcripts. Although conditional deletion of N-myc alone in the bone marrow does not affect steady-state hematopoiesis, N-myc null HSCs show impaired long-term self-renewal capacity. Strikingly, combined deficiency of c-Myc and N-Myc results in pan-cytopenia and rapid lethality, due to the apoptosis of most hematopoietic cell types. In particular, self-renewing HSCs, but not quiescent HSCs or progenitor cell types rapidly up-regulate and accumulate the potent cytotoxic molecule GranzymeB (GrB), causing their rapid cell death. These data uncover a novel pathway on which HSC survival depends on, namely repression of GrB, a molecule typically used by the innate immune system to eliminate tumor and virus infected cells. To evaluate the extent of redundancy between c-Myc and N-Myc in HSCs, we examined mice in which c-myc coding sequences are replaced by that of N-myc (NCR) and also generated an allelic series of myc, by combinatorially deleting one or several c-myc and/or N-myc alleles. While the analysis of NCR mice suggests that c-Myc and N-Myc are qualitatively functionally redundant, our allelic series indicates that the efficiencies with which these two proteins affect crucial HSC maintenance processes are likely to be distinct. Collectively, our genetic data show that general "MYC" activity delivered by c-Myc and N-Myc controls crucial aspects of HSC function, including self-renewal, survival and niche dependent differentiation.

Analysis of selectin ligands supporting hematologic malignancy cell interactions with their microenvironment : focus on leukemia and multiple myeloma

CONTEXTE: Les sélectines sont une famille de trois protéines qui règlent la capture et le roulement des leucocytes et qui initient la cascade d'adhésion. Elles contrôlent également la migration des leucocytes en réponse à un stimulus physiologique ou inflammatoire pour atteindre un organe cible. Le rôle des sélectines et des leurs ligands est bien connu dans l'adhésion des leucocytes normaux à l'endothélium; en revanche, la nature des ligands des sélectines exprimés par les cellules leucémiques et le myélome multiple est peu connue. La récente découverte que la E- et la P-sélectine sont exprimées par les cellules endothéliales et du stroma de la moelle osseuse, nous a incité à examiner leur rôle dans les interactions des cellules malignes avec leur environnement médullaire. RÉSULTATS: Les analyses ont été conduites sur les cellules du sang ou de la moelle osseuse prélevées à des patients atteints de leucémie aiguë ou de myélome multiple et sur des lignées cellulaires. Les ligands des sélectines qui ont été identifiés sur les blastes leucémiques ou les plasmocytes, sont « P-selectin glycoprotein ligand-1 » (PSGL-1), CD44, CD43 et l'endoglycan (EGC), ainsi que les saccharides fucosylés sLex et CLA. Nous avons vérifié dans des expériences d'adhésion cellulaire effectuées dans des conditions de flux que ces ligands sont fonctionnels, étant porteurs des sucres mentionnés, et qu'ils sont capables de supporter le roulement cellulaire dépendant des sélectines. De plus, nous avons montré que la liaison de ces ligands génère des signaux intracellulaires favorisant la prolifération et la survie des cellules de myélome. CONCLUSION. Les données présentées ici montrent que la E- et la P- sélectine du microenvironnement médullaire interagissent avec les cellules leucémiques et de myélome multiple, et que ces interactions activent des voies de signalisation contrôlant la prolifération et la survie cellulaire. Ces effets protecteurs sont impliqués dans la persistance de clones cellulaires malins résistant aux traitements et peuvent conduire à la récidive de la maladie. L'inhibition de ces interactions pourrait fournir de nouvelles options thérapeutiques pour le traitement de ces maladies de mauvais pronostic. - BACKGROUND: Selectins are a family of glycoproteins involved in the first steps of the adhesion cascade, tethering and rolling, during which leukocytes sense tissue specific signals and commit the cells to enter in a particular organ or inflammation site. While the role of selectins and their ligands is well established in supporting normal leukocyte adhesion to vascular endothelium, our knowledge of selectin ligands in two hematological malignancies, acute leukemia and multiple myeloma, is incomplete. The recent discovery that E- and P- selectin are also expressed on bone marrow (BM) endothelial and stromal cells, prompted us to investigate a potential role in selectin-mediated interaction of malignant cells with its protective BM microenvironment. RESULTS. Using cells obtained from blood or BM of patients affected by acute myeloid or lymphoblastic leukemia, or multiple myeloma, as well as cell lines, we characterized the expression of selectin ligands on blasts and plasma cells and identified P-selectin glycoprotein ligand-1 (PSGL-1), CD44, CD43 and endoglycan (EGC), as well as sLex/CLA determinants. Rolling assays under flow conditions allowed us to verify that these ligands are functional, i.e. correctly glycosylated and able to support selectin-mediated rolling. Moreover, we demonstrated that these ligands trigger proliferation and pro-survival signals upon engagement on myeloma cells. CONCLUSIONS. Data presented here demonstrate that E- and P-selectin in the BM microenvironment interact with leukemia and myeloma cells, and suggest that they have an impact on proliferation and survival of malignant plasma cells. These protective effects may induce drug resistance in malignant clones, leading to disease relapse. Interfering with these interactions could provide new therapeutic options. - Le corps humain dépend du système immunitaire pour sa protection face aux agressions, notamment des bactéries ou des virus, ou face à une dysfonction de l'organisme. Ce système est composé de plusieurs types cellulaires, regroupés sous le nom de leucocytes, qui participent à son fonctionnement. Ces cellules se développent à partir d'une cellule souche hématopo'iétique commune qui réside dans la moelle osseuse. Comme c'est le cas dans les autres tissus, les cellules du système immunitaire peuvent aussi développer des cancers, appelés tumeurs hématopoïétiques ou tumeurs du sang. Bien que ces maladies puissent être traitées avec succès grâce à de fortes doses de chimiothérapies ou à d'autres moyens comme les greffes, les patients connaissent un fort taux de rechute. La raison de ces récidives est la survie d'une partie des cellules malignes dans la moelle osseuse, où elles reçoivent une protection au traitement par le biais de l'interaction avec d'autres cellules. Les sélectines (E-, P- et L-sélectine) régulent l'interaction des leucocytes avec l'endothélium (la paroi des vaisseaux sanguins), d'autres leucocytes et les plaquettes ; ces interactions surviennent quand les leucocytes atteignent un site d'inflammation ou un organe cible. Dans la moelle osseuse, la E- et la P-sélectine se trouvent sur les cellules de l'endothélium et sur les macrophages, qui sont d'autres leucocytes faisant partie du stroma de la moelle. Elles pourraient être impliquées dans la protection des cellules cancéreuses évoquée plus haut. Les molécules d'adhésion avec lesquelles les sélectines s'associent, autrement dit les ligands des sélectines, sont des glycoprotéines. Ces protéines ont besoin de sucres spécifiques pour acquérir une telle capacité d'adhésion. Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié deux types de cellules extraites du sang et de la moelle osseuse des patients atteints d'une leucémie aiguë (les blastes) ou de myélome multiple (les plasmocytes), et leur capacité à se lier aux sélectines. Nous avons démontré une interaction entre ces cellules malignes et la E- et/ou la P-sélectine, à condition que les ligands soient correctement décorés. De plus, lors que les plasmocytes se lient aux sélectines, une cascade de signaux à l'intérieur des cellules stimule leur prolifération et leur survie. L'ensemble de ces résultats permet l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles de ces hémopathies de mauvais pronostic.

Conditional deletion of ferritin h in mice reduces B and T lymphocyte populations.

The immune system and iron availability are intimately linked as appropriate iron supply is needed for cell proliferation, while excess iron, as observed in hemochromatosis, may reduce subsets of lymphocytes. We have tested the effects of a ferritin H gene deletion on lymphocytes. Mx-Cre mediated conditional deletion of ferritin H in bone marrow reduced the number of mature B cells and peripheral T cells in all lymphoid organs. FACS analysis showed an increase in the labile iron pool, enhanced reactive oxygen species formation and mitochondrial depolarization. The findings were confirmed by a B-cell specific deletion using Fth(lox/lox) ; CD19-Cre mice. Mature B cells were strongly under-represented in bone marrow and spleen of the deleted mice, whereas pre-B and immature B cells were not affected. Bone marrow B cells showed increased proliferation as judged by the number of cells in S and G2/M phase as well as BrdU incorporation. Upon in vitro culture with B-cell activating factor of the tumor necrosis factor family (BAFF), ferritin H-deleted spleen B cells showed lower survival rates than wild type cells. This was partially reversed with iron-chelator deferiprone. The loss of T cells was also confirmed by a T cell-specific deletion in Fth(lox/lox) ;CD4-Cre mice. Our data show that ferritin H is required for B and T cell survival by actively reducing the labile iron pool. They further suggest that natural B and T cell maturation is influenced by intracellular iron levels and possibly deregulated in iron excess or deprivation.

Hypomorphic mutation in the site-1 protease Mbtps1 endows resistance to persistent viral infection in a cell-specific manner.

The prototypic arenavirus lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV), which naturally persists in rodents, represents a model for HIV, HBV, and HCV. Cleavage of the viral glycoprotein precursor by membrane-bound transcription factor peptidase, site 1 (Mbtps1 or site-1 protease), is crucial for the life cycle of arenaviruses and therefore represents a potential target for therapy. Recently, we reported a viable hypomorphic allele of Mbtps1 (woodrat) encoding a protease with diminished enzymatic activity. Using the woodrat allele, we examine the role of Mbtps1 during persistent LCMV infection. Surprisingly, Mbtps1 inhibition limits persistent but not acute viral infection and is associated with an organ/cell type-specific decrease in viral titers. Analysis of bone marrow-derived dendritic cells from woodrat mice supports their specific role in resolving persistent viral infection. These results support in vivo targeting of Mbtps1 in the treatment of arenavirus infections and demonstrate a critical role for dendritic cells in persistent viral infections.

No Evidence That Soluble TACI Induces Signalling via Membrane-Expressed BAFF and APRIL in Myeloid Cells.

Myeloid cells express the TNF family ligands BAFF/BLyS and APRIL, which exert their effects on B cells at different stages of differentiation via the receptors BAFFR, TACI (Transmembrane Activator and CAML-Interactor) and/or BCMA (B Cell Maturation Antigen). BAFF and APRIL are proteins expressed at the cell membrane, with both extracellular and intracellular domains. Therefore, receptor/ligand engagement may also result in signals in ligand-expressing cells via so-called "reverse signalling". In order to understand how TACI-Fc (atacicept) technically may mediate immune stimulation instead of suppression, we investigated its potential to activate reverse signalling through BAFF and APRIL. BAFFR-Fc and TACI-Fc, but not Fn14-Fc, reproducibly stimulated the ERK and other signalling pathways in bone marrow-derived mouse macrophages. However, these effects were independent of BAFF or APRIL since the same activation profile was observed with BAFF- or APRIL-deficient cells. Instead, cell activation correlated with the presence of high molecular mass forms of BAFFR-Fc and TACI-Fc and was strongly impaired in macrophages deficient for Fc receptor gamma chain. Moreover, a TACI-Fc defective for Fc receptor binding elicited no detectable signal. Although these results do not formally rule out the existence of BAFF or APRIL reverse signalling (via pathways not tested in this study), they provide no evidence in support of reverse signalling and point to the importance of using appropriate specificity controls when working with Fc receptor-expressing myeloid cells.