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

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

Contrasting growth responses in lamina and petiole during neighbor detection depend on differential auxin responsiveness rather than different auxin levels.

Foliar shade triggers rapid growth of specific structures that facilitate access of the plant to direct sunlight. In leaves of many plant species, this growth response is complex because, although shade triggers the elongation of petioles, it reduces the growth of the lamina. How the same external cue leads to these contrasting growth responses in different parts of the leaf is not understood. Using mutant analysis, pharmacological treatment and gene expression analyses, we investigated the role of PHYTOCHROME INTERACTING FACTOR7 (PIF7) and the growth-promoting hormone auxin in these contrasting leaf growth responses. Both petiole elongation and lamina growth reduction are dependent on PIF7. The induction of auxin production is both necessary and sufficient to induce opposite growth responses in petioles vs lamina. However, these contrasting growth responses are not caused by different auxin concentrations in the two leaf parts. Our work suggests that a transient increase in auxin levels triggers tissue-specific growth responses in different leaf parts. We provide evidence suggesting that this may be caused by the different sensitivity to auxin in the petiole vs the blade and by tissue-specific gene expression.

Tracing the associations between sex, the atypical and the combined atypical-melancholic depression subtypes: A path analysis.

BACKGROUND: Numerous studies have examined determinants leading to preponderance of women in major depressive disorder (MDD), which is particularly accentuated for the atypical depression subtype. It is thus of interest to explore the specific indirect effects influencing the association between sex and established depression subtypes. METHODS: The data of 1624 subjects with a lifetime diagnosis of MDD derived from the population-based PsyCoLaus data were used. An atypical (n=256), a melancholic (n=422), a combined atypical and melancholic features subtype (n=198), and an unspecified MDD group (n=748) were constructed according to the DSM-IV specifiers. Path models with direct and indirect effects were applied to the data. RESULTS: Partial mediation of the female-related atypical and combined atypical-melancholic depression subtypes was found. Early anxiety disorders and high emotion-orientated coping acted as mediating variables between sex and the atypical depression subtype. In contrast, high Body Mass Index (BMI) served as a suppression variable, also concerning the association between sex and the combined atypical-melancholic subtype. The latter association was additionally mediated by an early age of MDD onset and early/late anxiety disorders. LIMITATIONS: The use of cross-sectional data does not allow causal conclusions. CONCLUSIONS: This is the first study that provides evidence for a differentiation of the general mechanisms explaining sex differences of overall MDD by depression subtypes. Determinants affecting the pathways begin early in life. Since some of them are primarily of behavioral nature, the present findings could be a valuable target in mental health care.

Effects of Three Types of Exercise Interventions on Healthy Old Adults' Gait Speed : A Systematic Review and Meta-Analysis.

BACKGROUND: Habitual walking speed predicts many clinical conditions later in life, but it declines with age. However, which particular exercise intervention can minimize the age-related gait speed loss is unclear. PURPOSE: Our objective was to determine the effects of strength, power, coordination, and multimodal exercise training on healthy old adults' habitual and fast gait speed. METHODS: We performed a computerized systematic literature search in PubMed and Web of Knowledge from January 1984 up to December 2014. Search terms included 'Resistance training', 'power training', 'coordination training', 'multimodal training', and 'gait speed (outcome term). Inclusion criteria were articles available in full text, publication period over past 30 years, human species, journal articles, clinical trials, randomized controlled trials, English as publication language, and subject age ≥65 years. The methodological quality of all eligible intervention studies was assessed using the Physiotherapy Evidence Database (PEDro) scale. We computed weighted average standardized mean differences of the intervention-induced adaptations in gait speed using a random-effects model and tested for overall and individual intervention effects relative to no-exercise controls. RESULTS: A total of 42 studies (mean PEDro score of 5.0 ± 1.2) were included in the analyses (2495 healthy old adults; age 74.2 years [64.4-82.7]; body mass 69.9 ± 4.9 kg, height 1.64 ± 0.05 m, body mass index 26.4 ± 1.9 kg/m(2), and gait speed 1.22 ± 0.18 m/s). The search identified only one power training study, therefore the subsequent analyses focused only on the effects of resistance, coordination, and multimodal training on gait speed. The three types of intervention improved gait speed in the three experimental groups combined (n = 1297) by 0.10 m/s (±0.12) or 8.4 % (±9.7), with a large effect size (ES) of 0.84. Resistance (24 studies; n = 613; 0.11 m/s; 9.3 %; ES: 0.84), coordination (eight studies, n = 198; 0.09 m/s; 7.6 %; ES: 0.76), and multimodal training (19 studies; n = 486; 0.09 m/s; 8.4 %, ES: 0.86) increased gait speed statistically and similarly. CONCLUSIONS: Commonly used exercise interventions can functionally and clinically increase habitual and fast gait speed and help slow the loss of gait speed or delay its onset.

Dix ans de revue de la littérature en médecine interne générale--un premier bilan [Ten years of literature review in general internal medicine--a first assessment].

A group of family physicians in an outpatient clinic in Switzerland prospectively followed scientific literature for ten years. What to remember among the numerous articles retrieved and which paper really changed our practice? If many readings are quickly forgotten, some of them marked our minds and changed our habits. This article is a summary of our efforts to keep the essential tools in clinical practice.

Signaling in the Rhizosphere.

Signaling studies in the rhizosphere have focused on close interactions between plants and symbiotic microorganisms. However, this focus is likely to expand to other microorganisms because the rhizomicrobiome is important for plant health and is able to influence the structure of the microbial community. We discuss here the shaping of the rhizomicrobiome and define which aspects can be considered signaling. We divide signaling in the rhizosphere into three categories: (i) between microbes, (ii) from plants to microorganisms, and (iii) from microorganisms to plants. Signals act on diverse organisms including the plant. Mycorrhizal and rhizobial interkingdom signaling has revealed its pivotal role in establishing associations, and the recent discovery of signaling with non-symbiotic microorganisms indicates the important role of communication in shaping the rhizomicrobiome.

International survey of acute stroke imaging used to make revascularization treatment decisions.

BACKGROUND: To assess the differences across continental regions in terms of stroke imaging obtained for making acute revascularization therapy decisions, and to identify obstacles to participating in randomized trials involving multimodal imaging. METHODS: STroke Imaging Repository (STIR) and Virtual International Stroke Trials Archive (VISTA)-Imaging circulated an online survey through its website, through the websites of national professional societies from multiple countries as well as through email distribution lists from STIR and the above mentioned societies. RESULTS: We received responses from 223 centers (2 from Africa, 38 from Asia, 10 from Australia, 101 from Europe, 4 from Middle East, 55 from North America, 13 from South America). In combination, the sites surveyed administered acute revascularization therapy to a total of 25,326 acute stroke patients in 2012. Seventy-three percent of these patients received intravenous (i.v.) tissue plasminogen activator (tPA), and 27%, endovascular therapy. Vascular imaging was routinely obtained in 79% (152/193) of sites for endovascular therapy decisions, and also as part of standard IV tPA treatment decisions at 46% (92/198) of sites. Modality, availability and use of acute vascular and perfusion imaging before revascularization varied substantially between geographical areas. The main obstacles to participate in randomized trials involving multimodal imaging included: mainly insufficient research support and staff (50%, 79/158) and infrequent use of multimodal imaging (27%, 43/158) . CONCLUSION: There were significant variations among sites and geographical areas in terms of stroke imaging work-up used tomake decisions both for intravenous and endovascular revascularization. Clinical trials using advanced imaging as a selection tool for acute revascularization therapy should address the need for additional resources and technical support, and take into consideration the lack of routine use of such techniques in trial planning.