Immune regulation and function of the NOD-like receptors NLRC5 and NLRP3

AbstractThe vertebrate immune system is composed of the innate and the adaptive branches. Innate immune cells represent the first line of defense and detect pathogens through pattern recognition receptors (PRRs), detecting evolutionary conserved pathogen- and danger- associated molecular patterns. Engagement of these receptors initiates the inflammatory response, but also instructs antigen-specific adaptive immune cells. NOD-like receptors (NLRs) are an important group of PRRs, leading to the production of inflammatory mediators and favoring antigen presentation to Τ lymphocytes through the regulation of major histocompatibility complex (MHC) molecules.In this work we focused our attention on selected NOD-like receptors (NLRs) and their role at the interface between innate and adaptive immunity. First, we describe a new regulatory mechanism controlling IL-1 production. Our results indicate that type I interferons (IFNs) block NLRP1 and NLRP3 inflammasome activity and interfere with LPS-driven proIL-Ια and -β induction. As type I IFNs are produced upon viral infections, these anti-inflammatory effects of type I IFN could be relevant in the context of superinfections, but could also help explaining the efficacy of IFN-β in multiple sclerosis treatment.The second project addresses the role of a novel NLR family member, called NLRC5. The function of this NLR is still matter of debate, as it has been proposed as both an inhibitor and an activator of different inflammatory pathways. We found that the expression of this protein is restricted to immune cells and is positively regulated by IFNs. We generated Nlrc5-deficient mice and found that this NLR plays an essential role in Τ, NKT and, NK lymphocytes, in which it drives the expression of MHC class I molecules. Accordingly, we could show that CD8+ Τ cell-mediated killing of target lymphocytes lacking NLRC5 is strongly impaired. Moreover, NLRC5 expression was found to be low in many lymphoid- derived tumor cell lines, a mechanism that could be exploited by tumors to escape immunosurveillance.Finally, we found NLRC5 to be involved in the production of IL-10 by CD4+ Τ cells, as Nlrc5- deficient Τ lymphocytes produced less of this cytokine upon TCR triggering. In line with these observations, Mrc5-deficient CD4+ Τ cells expanded more than control cells when transferred into lymphopenic hosts and led to a more rapid appearance of colitis symptoms. Therefore, our work gives novel insights on the function of NLRC5 by using knockout mice, and strongly supports the idea that NLRs direct not only innate, but also adaptive immune responses.

Heritability of renal function in hypertensive families of African descent in the Seychelles (Indian Ocean).

BACKGROUND: We estimated the heritability of three measures of glomerular filtration rate (GFR) in hypertensive families of African descent in the Seychelles (Indian Ocean). METHODS: Families with at least two hypertensive siblings and an average of two normotensive siblings were identified through a national hypertension register. Using the ASSOC program in SAGE (Statistical Analysis in Genetic Epidemiology), the age- and gender-adjusted narrow sense heritability of GFR was estimated by maximum likelihood assuming multivariate normality after power transformation. ASSOC can calculate the additive polygenic component of the variance of a trait from pedigree data in the presence of other familial correlations. The effects of body mass index (BMI), blood pressure, natriuresis, along with sodium to potassium ratio in urine and diabetes, were also tested as covariates. RESULTS: Inulin clearance, 24-hour creatinine clearance, and GFR based on the Cockcroft-Gault formula were available for 348 persons from 66 pedigrees. The age- and gender-adjusted correlations (+/- SE) were 0.51 (+/- 0.04) between inulin clearance and creatinine clearance, 0.53 (+/- 0.04) between inulin clearance and Cockcroft-Gault formula and 0.66 (+/- 0.03) between creatinine clearance and Cockcroft-Gault formula. The age- and gender-adjusted heritabilities (+/- SE) of GFR were 0.41 (+/- 0.10) for inulin clearance, 0.52 (+/- 0.13) for creatinine clearance, and 0.82 (+/- 0.09) for Cockcroft-Gault formula. Adjustment for BMI slightly lowered the correlations and heritabilities for all measurements whereas adjustment for blood pressure had virtually no effect. CONCLUSION: The significant heritability estimates of GFR in our sample of families of African descent confirm the familial aggregation of this trait and justify further analyses aimed at discovering genetic determinants of GFR.

Analysis of the regulation of Nodal function by SPC-mediated cleavage during early mammalian development

RÉSUMÉ Après implantation dans l'utérus, le foetus de mammifère est composé de trois populations différentes de cellules: l'epiblast, l'ectoderme extraembryonnaire et l'endoderme viscéral. Pendant la gastrulation, les cellules de l'epiblast donnent naissance aux trois lignées germinales: l'ectoderme, le mésoderme et l'endodermes. Les lignées germinales produisent par la suite les différents tissus et organes du corps embryonnaire et adulte. Les cellules de l'ectoderme extraembryonnaire donnent par la suite le composant foetal du placenta qui est essentiel à la survie de l'embryon dans l'utérus. L'épiblast et l'ectoderme extraembryonnaire sont entourés par l'endoderme viscéral et forment une structure connue sous le nom de bouton embryonnaire. L'endoderme viscéral joue un rôle important dans l'embryogenèse car il comporte une sous-population de cellules appelées l'endoderme viscéral antérieur dont les signaux influencent l'épiblast adjacent et déterminent le futur axe antéro-postérieur de l'embryon. La protéine de signalisation Nodal de la famille des TGFß est essentielle dans l'épiblast pour spécifier le mésendoderme, l'endoderme viscéral antérieur, ainsi que pour maintenir les cellules souche de l'ectoderme extraembryonnaire. Ainsi, dans les embryons mutants pour Nodal, aucun axe antéro-postérieur n'est établi, les lignées germinales ne sont pas spécifiés et le placenta ne se développe pas. Au niveau moléculaire, comme pour les protéines de la famille des TGFß, Nodal est initialement synthétisée sous forme de précurseur avant d'être clivée de façon endoproteolytique par des protéanes sécrétées, les proprotéines convertases du type subtilisin (SPC), qui suppriment la partie inhibitrice N-terminale du pro peptide. Dans ce contexte, le projet de ma thèse a été d'analyser l'influence des SPC sur la fonction de Nodal en employant une combinaison d'approches génétiques et biochimiques. Premièrement, nous avons constaté que le clivage du précurseur par les protéases active Nodal, mais en même temps augmente son turn-over et diminue la portée de son action. Deuxièmement, dans l'embryon, il apparaît que Nodal est activé par l'action combinée de Furin et de PACE4, deux protéases sécrétées qui sont spécifiquement exprimées dans les cellules de l'ectoderme extraembryonnaire, donc adjacentes au domaine d'expression de Nodal. De manière similaire aux mutants de Nodal, les embryons mutants pour les deux protéases ne forment pas d'endoderme viscéral antérieur et ne gastrulent pas. Cependant, certains gènes cible de Nodal restent exprimés, suggérant que toutes les activités de Nodal ne sont pas dépendent du clivage par les SPCs. En effet, la génération et l'analyse de mutants portant un allèle knock-in qui code pour une forme mutante de Nodal résistante aux SPC, ont montré que ces mutants ont les caractères phénotypique des mutants de Nodal seulement de façon partielle. La formation de mésoderme est partiellement induite, et de façon remarquable, la forme de Nodal résistante aux SPC est capable d'agir à une distance de sa source, maintenant l'expression de ses propres protéases et d'autres gènes essentiels pour la spécification de l'ectoderme extraembryonnaire. Ensemble, ces résultats prouvent que par leur action directe les protéases extraembryonnaire modulent la signalisation de Nodal pendant le développement mammifère précoce. SUMMARY : Early after implantation in the uterus, the mammalian conceptus is composed of three different cell populations: the epiblast, the extraembryonic ectoderm and the visceral endoderm. During gastrulation, epiblast cells give rise to the three embryonic germ layers: the ectoderm, the mesoderm and the endoderm. These germ layers then generate the different tissues and organs of the embryonic and adult bodies. In parallel, extraembryonic ectoderm cells give rise to the fetal component of the placenta, which is essential for the survival of the embryo in the uterus. Both the epiblast and extraembryonic ectoderm are surrounded by the visceral endoderm to form a structure known as the egg cylinder. The visceral endoderm plays an important role as it harbours a subpopulation of cells called the anterior visceral endoderm, from which signals influence the adjacent epiblast and determine the future antero-posterior embryonic axis. The TGFß-related signalling protein Nodal is required within the epiblast to specify the mesoderm, the endoderm,the anterior visceral endoderm and is also essential to maintain stem cells in the extraembryonic ectoderm. Thus, in Nodal null conceptuses, no antero-posterior axis is established, the germ layers are not specified and the placenta does not develop. At the molecular level, Nodal, like related proteins of the TGFß family, is initially synthesized as a precursor and undergoes endoproteolytic cleavage by secreted proteases of the subtilisin-like proprotein convertases (SPC) to remove an inhibitory N-terminal pro peptide. In the embryo, Nodal is activated by the combined action of Furin and PACE4, two secreted SPCs that are specifically expressed in cells of the extraembryonic ectoderm, thus adjacent to the Nodal expression domain. Similar to Nodal null .embryos, mutant embryos lacking both these proteases fail to specify the anterior visceral endoderm and to undergo gastrulation. However, these mutants still express a subset of Nodal target genes, suggesting that part of Nodal activity is independent on cleavage by SPCs. Indeed, by generating and analyzing mutants with a knock-in allele that encodes an SPC-resistant mutant form of Nodal, I could show that they retain a subset of Nodal activities. Mesoderm formation is partially induced, but most remarkably, SPC-resistant Nodal form is able to act at a distance from its source, maintaining the expression of its proteases and of other genes essential for maintenance of the extraembryonic ectoderm.

MicroRNA Profile of Circulating CD4-positive Regulatory T Cells in Human Adults and Impact of Differentially Expressed MicroRNAs on Expression of Two Genes Essential to Their Function.

Regulatory T cells (Tregs) are characterized by a high expression of IL-2 receptor α chain (CD25) and of forkhead box P3 (FOXP3), the latter being essential for their development and function. Another major player in the regulatory function is the cytotoxic T-lymphocyte associated molecule-4 (CTLA-4) that inhibits cytotoxic responses. However, the regulation of CTLA-4 expression remains less well explored. We therefore studied the microRNA signature of circulating CD4(+) Tregs isolated from adult healthy donors and identified a signature composed of 15 differentially expressed microRNAs. Among those, miR-24, miR-145, and miR-210 were down-regulated in Tregs compared with controls and were found to have potential target sites in the 3'-UTR of FOXP3 and CTLA-4; miR-24 and miR-210 negatively regulated FOXP3 expression by directly binding to their two target sites in its 3'-UTR. On the other hand, miR-95, which is highly expressed in adult peripheral blood Tregs, positively regulated FOXP3 expression via an indirect mechanism yet to be identified. Finally, we showed that miR-145 negatively regulated CTLA-4 expression in human CD4(+) adult peripheral blood Tregs by binding to its target site in CTLA-4 transcript 3'-UTR. To our knowledge, this is the first identification of a human adult peripheral blood CD4(+) Treg microRNA signature. Moreover, unveiling one mechanism regulating CTLA-4 expression is novel and may lead to a better understanding of the regulation of this crucial gene.

Role of the epithelial sodium channel (ENaC) and its positive regulator, the channel-activating protease 1 (CAP1) in skin

Summary: The mammalian epidermis is a pluristratified epithelium composed of 90% keratinocytes, and its main function is to serve as barrier for the body. The epithelial sodium channel (ENaC), formed by three homologous subunits α, β and γ is found in a variety of epithelia including epidermis. Previous studies showed that ENaC modulates different aspects of epidermal differentiation, such as synthesis of differentiation-specific proteins and lipid secretion. ENaC plays also a critical role in sodium homeostasis of renal and pulmonary epithelia, and its activity is thereby well controlled by hormones and non-hormonal factors, such as the serine protease CAP1 (channel-activating protease 1), also termed prostasin encoded by Prss8 gene. Serine proteases are proteolytic enzymes involved in numerous physiological and pathological processes in the epidermis. In order to evaluate the role of β and γENaC in epidermis, we analyzed the skin phenotype of β and γENaC null mutant (βENaC-/- and γENaC-/-) mice in comparison with the phenotype of αENaC-deficient mice. Furthermore, keratin14-specific CAP1-deficient mice (Prss8lox/Δ /K14-Cre) were generated in order to unveil the role of the serine protease CAP1 in epidermal development and function. This study reveals that the skin phenotype of βENaC and γENaC null mutant mice is less severe than the one of αENaC-deficient mice. However, all these mice present a common premature lipid secretion in the mid-granular layer of the epidermis. Further, the composition of the lipids of the stratum corneum in αENaC-deficient mice is strongly altered, suggesting that epidermal barrier function is compromised. K14-specific CAP1-deficient newborn mice are born at the expected Mendelian ratio, but die soon after birth, showing that CAP1 is required for postnatal survival. The epidermis of these mice exhibits striking malformations of the stratum corneum showing hyperkeratosis. These defects seriously affect both inward and outward epidermal barrier function, leading to rapid and fatal dehydration. As in αENaC-deficient mice, the lipid composition of the stratum corneum of K14-specific CAP1-deficient mice is disturbed. Furthermore, lack of CAP1 leads to the selective loss of filaggrin monomers, important for keratins aggregation and skin moisturization, and to an increased of aberrant profilaggrin precursors. In conclusion, both ENaC and CAP1 expression in the epidermis are crucial for keratinocyte differentiation processes and/or barrier function. Since the abnormalities in K14-specific CAP1-deficient mice resemble key features of human skin ichthyosis, in particular Harlequin ichthyosis, the study of ENaC and CAP1 mutant mice might allow new insights into mechanisms underlying skin diseases. Résumé: L'épiderme des mammifères est un épithélium pluristratifié, protégeant le corps contre les perturbations extérieures et la déshydratation. Le canal épithélial à sodium (ENaC), formé de trois sous-unités α, β et γ, est exprimé dans de nombreux épithélia, comme l'épiderme. Des études ont montré que l'absence de la sous-unité αENaC modulait différents aspects de la différenciation des kératinocytes de l'épiderme, comme la synthèse de protéines spécifiques ou la sécrétion de lipides dans la couche granulaire de l'épiderme. ENaC joue également un rôle crucial dans l'homéostasie du sodium dans les épithélia électriquement étanches, comme l'épithélium rénal ou pulmonaire. L'activité de ENaC est par conséquent finement régulée, en partie par des hormones, mais aussi par des facteurs non-hormonaux, telle que la sérine protéase CAP1 (« channel-activating protease 1 >>) (nommée également prostasine et codée par le gène Prss8). Le but de ce travail a donc été d'étudier le rôle des sous-unités β et γENaC dans l'épiderme en comparaison avec celui de la sous-unité α en utilisant des souris mutantes βENaC-/- et γENaC-/-. Dans un deuxième temps, le phénotype d'une souris chez qui CAP1 a été spécifiquement invalidé dans l'épiderme (Prsslox/Δ/K14-Cre) a été analysé, dans le but de mettre en évidence le rôle de cette protéase dans l'épiderme. Comme déjà montré pour les souris αENaC-/-, la sécrétion des lipides dans la couche granulaire de l'épiderme des souris βENaC-/- et γENaC-/- est prématurée. Cependant, l'hyperplasie et l'expression anormale des protéines marqueurs de la différenciation présents chez les souris αENaC-/- n'ont pas été observés dans l'épiderme des souris βENaC-/- et γENaC-/-. La composition lipidique de la couche cornée des souris αENaC-/- est fortement altérée suggérant que la fonction de barrière de l'épiderme de ces souris est compromise. Les souris mutantes CAP1 ont quant à elles révélé des malformations sévères de leur couche cornée, affectant la fonction de barrière de leur épiderme et conduisant à la mort de ces souris par déshydratation quelques jours après leur naissance. De plus, la composition en lipides de la couche cornée ainsi que la taille des cellules cornées, les cornéocytes, de ces souris sont modifiées par rapport aux souris contrôles. L'invalidation de la protéine CAP1 dans l'épiderme conduit aussi à la perte de la filaggrine, une protéine cruciale pour l'agrégation des kératines dans la couche cornée et le maintien du niveau d'hydratation de la peau, et à l'accumulation de ses précurseurs. En conclusion, l'expression de ENaC et de CAP1 est cruciale pour la différenciation de l'épiderme et/ou sa fonction de barrière. De plus, le phénotype des souris mutantes CAP1 présente des caractéristiques qui ressemblent à celles observées dans certaines pathologies humaines cutanées, comme l'ichthyose d'Harlequin. L'étude des souris mutantes ENaC et CAP1 pourrait donc apporter de nouvelles connaissances dans les mécanismes impliqués dans l'ichthyose d'Harlequin ou d'autres maladies de la peau chez l'homme. Résumé tout public: La peau est le plus grand organe vital du corps humain. Sa fonction principale est de protéger le corps comme une barrière, contre les agressions extérieures et la déshydratation. De nombreuses maladies de la peau résultent d'une perte de fonction de cette barrière. Bien que les pathologies cutanées soient très bien décrites, leur cause génétique n'est en général pas encore connue. La souris est alors un modèle de choix pour la recherche fondamentale. En effet, grâce aux progrès récents de la science, le génome de la souris peut aujourd'hui être modifié dans le but d'étudier le rôle de nombreuses protéines. Dans différents organes, comme le rein et le poumon, le canal épithélial à sodium (ENaC), composé de trois sous-unités protéiques homologues (α, β, et γ), joue un rôle essentiel dans la réabsorption du sodium. L'activité de ENaC est régulée par de nombreux facteurs hormonaux et non-hormonaux, telle que la protéase CAP1 (« channel-activating protease 1 »). L'invalidation de la sous-unité αENaC chez la souris a permis de montrer que dans la peau, le canal ENaC est impliqué dans la différenciation des cellules de l'épiderme et la croissance des poils. Durant ce travail, le phénotype des souris chez qui la protéine βENaC, γENaC ou CAP1 a été invalidée (souris mutantes), a été étudié dans le but de mieux comprendre le rôle des sous-unités du canal ENaC et de son régulateur CAP1 dans la peau. Les résultats de ce projet ont montré que les souris mutantes βENaC et γENaC présentent un épiderme anormal avec une synthèse prématurée de lipides dans la couche granulaire, suggérant l'implication de ENaC dans la fonction de barrière de la peau. De plus, quand CAP1 est invalidé de manière totale chez les souris, le développement embryonnaire est perturbé et ces souris meurent avant la naissance. CAP1 a donc été invalidé spécifiquement dans l'épiderme des souris. Ces souris mutantes « épiderme-spécifique » naissent normalement, mais meurent peu après la naissance de déshydratation. La couche superficielle de l'épiderme, appelée couche cornée, de ces souris est malformée et ne confère plus à la peau sa fonction de barrière. De plus, les composants de la couche cornée, les cellules cornées entourées de lipides, sont sévèrement altérés. Le phénotype de ces souris ressemble aux caractéristiques présentes chez les patients atteints d'ichthyoses, en particulier l'ichthyose d'Harlequin. En conclusion, le canal ENaC ainsi que son régulateur CAP1 jouent un rôle clé dans les processus de différenciation de l'épiderme et/ou de sa fonction de barrière. De plus, les souris mutantes pour CAP1 et ENaC se révéleront peut-être comme des modèles appropriés dans l'étude de l'ichthyose d'Harlequin ou d'autres maladies cutanées.

Tapering for marathon and cardiac autonomic function.

The purpose of this study was to investigate changes in post-exercise heart rate recovery (HRR) and heart rate variability (HRV) during an overload-tapering paradigm in marathon runners and examine their relationship with running performance. 9 male runners followed a training program composed of 3 weeks of overload followed by 3 weeks of tapering (-33±7%). Before and after overload and during tapering they performed an exhaustive running test (Tlim). At the end of this test, HRR variables (e.g. HRR during the first 60 s; HRR60 s) and vagal-related HRV indices (e.g. RMSSD5-10 min) were examined. Tlim did not change during the overload training phase (603±105 vs. 614±132 s; P=0.992), but increased (727±185 s; P=0.035) during the second week of tapering. Compared with overload, RMSSD5-10 min (7.6±3.3 vs. 8.6±2.9 ms; P=0.045) was reduced after the 2(nd) week of tapering. During tapering, the improvements in Tlim were negatively correlated with the change in HRR60 s (r=-0.84; P=0.005) but not RMSSD5-10 min (r=-0.21; P=0.59). A slower HRR during marathon tapering may be indicative of improved performance. In contrast, the monitoring of changes in HRV as measured in the present study (i.e. after exercise on a single day), may have little or no additive value.

Aggregation of integrins and RhoA activation are required for Thy-1-induced morphological changes in astrocytes.

Thy-1, a cell adhesion molecule abundantly expressed in mammalian neurons, binds to a beta(3)-containing integrin on astrocytes and thereby stimulates the assembly of focal adhesions and stress fibers. Such events lead to morphological changes in astrocytes that resemble those occurring upon injury in the brain. Extracellular matrix proteins, typical integrin ligands, bind to integrins and promote receptor clustering as well as signal transduction events that involve small G proteins and cytoskeletal changes. Here we investigated the possibility that the cell surface protein Thy-1, when interacting with a beta(3)-containing integrin on astrocytes, could trigger signaling events similar to those generated by extracellular matrix proteins. DI-TNC(1) astrocytes were stimulated with Thy-1-Fc immobilized on beads, and increased RhoA activity was confirmed using an affinity precipitation assay. The effect of various inhibitors on the cellular response was also studied. The presence of Y-27632, an inhibitor of Rho kinase (p160ROCK), a key downstream effector of RhoA, significantly reduced focal adhesion and stress fiber formation induced by Thy-1. Similar effects were obtained when astrocytes were treated with C3 transferase, an inhibitor of RhoA. Alternatively, astrocytes were transfected with an expression vector encoding fusion proteins of enhanced green fluorescent protein with either the Rho-binding domain of Rhotekin, which blocks RhoA function, or the dominant-negative N19RhoA mutant. In both cases, Thy-1-induced focal adhesion formation was inhibited. Furthermore, we observed that RhoA activity after stimulation with soluble Thy-1-Fc molecule was augmented upon further cross-linking using protein A-Sepharose beads. The same was shown by cross-linking beta(3)-containing integrin with anti-beta(3) antibodies. Together, these results indicate that Thy-1-mediated astrocyte stimulation depended on beta(3) integrin clustering and the resulting increase in RhoA activity.

The function of a new regulator of epidermal differentiation, HOP, and pathomechanisms underlying epidermolytic hyperkeratosis

The process of epidermal differentiation involves proliferation, differentiation, migration and maturation of keratinocytes to form an impermeable barrier against water loss and outside environment. It is controlled by highly balanced regulatory machinery, involving many molecules that are still under investigation.Homeobox proteins are involved in body patterning and morphogenesis of organs and are studied as potentially good candidates to regulate this process. In the first project we investigated the role of a protein named HOP which belongs to a group of homeobox proteins. Even if HOP is a small protein almost completely composed of the homeodomain and without DNA binding capacity, it is considered as transcriptional regulator in different tissues. HOP interacts with serum response factor (SRF) and histone deacetylase type 2 (HDAC2). By microarray analysis we found that HOP expression increases in cultured human primary keratinocytes (NHK) which undergo calcium-induced differentiation. HOP protein was localized in granular layer of the epidermis of healthy individuals. Lack of HOP was demonstrated in psoriatic lesions, whereas a strong expression was demonstrated in the lesional skin of patients affected with lichen planus (LP). Since LP is characterized by hypergranulosis while psoriatic lesions by progressive lack of the granular layer, the obtained data indicated that HOP might have a potential function in granular layer of epidermis. To investigate HOP function, we inhibited its expression by using HOP specific StealthRNAi and we overexpressed HOP using lentiviral vectors in differentiating NHK. The conclusion of both experiments indicated that HOP positively regulates the expression of late differentiation markers, such as profilaggrin, loricrin and transglutaminase 1. The in vitro data were next confirmed in vivo using HOP knockout mouse model.The second part of my study involved analysis of mechanisms underlying the pathogenesis of epidermolytic hyperkeratosis (EHK). EHK is a genetic disorder characterized by erythema, skin blistering, keratinocyte hyperproliferation and hyperkeratosis. EHK is caused by mutations in keratin 1 or 10 (K1, K10) which are major structural proteins of differentiated keratinocytes and participate in the cellular scaffold formation. To investigate how the structural proteins carrying mutations alter cellular signaling, we established an in vitro model for EHK by overexpression of one of the most common K10 mutations reported so far (K10R156H), in primary human keratinocytes. In order to mimic the in vivo situation, mutated keratinocytes growing on silicone membranes were subjected to mechanical stretch. We observed strong collapse of KIF in K10R156H keratinocytes when subjected to stretch for 30 minutes. Our data demonstrated stronger activation of p38, a member of MAPK stress signaling pathways, in K10R156H when compared to control cells. We demonstrated also that K10R156H keratinocytes showed an induction of TNF-α and RANTES release in response to stretch.Taken together these studies characterize a novel regulator of epidermal differentiation - HOP and demonstrate new aspects implicated in the pathogenesis of EHK.

Role of the epithelial sodium channel (ENaC) in the epidermal barrier function of the skin

Abstract In humans, the skin is the largest organ of the body, covering up to 2m2 and weighing up to 4kg in an average adult. Its function is to preserve the body from external insults and also to retain water inside. This barrier function termed epidermal permeability barrier (EPB) is localized in the functional part of the skin: the epidermis. For this, evolution has built a complex structure of cells and lipids sealing the surface, the stratum corneum. The formation of this structure is finely tuned since it is not only formed once at birth, but renewed all life long. This active process gives a high plasticity and reactivity to skin, but also leads to various pathologies. ENaC is a sodium channel extensively studied in organs like kidney and lung due to its importance in regulating sodium homeostasis and fluid volume. It is composed of three subunits α, ß and r which are forming sodium selective channel through the cell membrane. Its presence in the skin has been demonstrated, but little is known about its physiological role. Previous work has shown that αENaC knockout mice displayed an abnormal epidermis, suggesting a role in differentiation processes that might be implicated in the EPB. The principal aim of this thesis has been to study the consequences for EPB function in mice deficient for αENaC by molecular and physiological means and to investigate the underlying molecular mechanisms. Here, the barrier function of αENaC knockout pups is impaired. Apparently not immediately after birth (permeability test) but 24h later, when evident water loss differences appeared compared to wildtypes. Neither the structural proteins of the epithelium nor the tights junctions showed any obvious alterations. In contrary, stratum corneum lipid disorders are most likely responsible for the barrier defect, accompanied by an impairment of skin surface acidification. To analyze in details this EPB defect, several hypotheses have been proposed: reduced sensibility to calcium which is the key activator far epidermal formation, or modification of ENaC-mediated ion fluxes/currents inside the epidermis. The cellular localization of ENaC and the action in the skin of CAPl, a positive regulator of ENaC, have been also studied in details. In summary, this study clearly demonstrates that ENaC is a key player in the EPB maintenance, because αENaC knockout pups are not able to adapt to the new environment (ex utero) as efficiently as the wildtypes, most likely due to impaired of sodium handling inside the epidermis. Résumé Chez l'homme, la peau est le plus grand organe, couvrant presque 2m2 et pesant près de 4kg chez l'adulte. Sa fonction principale est de protéger l'organisme des agressions extérieures mais également de conserver l'eau à l'intérieur du corps. Cette fonction nommée barrière épithéliale est localisée dans la partie fonctionnelle de la peau : l'épiderme. A cette fin, l'évolution s'est dotée d'une structure complexe composée de cellules et de lipides recouvrant la surface, la couche cornée. Sa formation est finement régulée, car elle n'est pas seulement produite à la naissance mais constamment renouvelée tout au long de la vie, ce qui lui confère une grande plasticité mais ce qui est également la cause de nombreuses pathologies. ENaC est un canal sodique très étudié dans le rein et le poumon pour son importance dans la régulation de l'homéostasie sodique et la régulation du volume du milieu intérieur. Il est composé de 3 sous unités, α, ß et y qui forment un pore sélectif pour le sodium dans les membranes. Ce canal est présent dans la peau mais sa fonction n'y est pas connue. Des travaux précédents ont pu montrer que les souris dont le gène codant pour αENaC a été invalidé présentent un épiderme pathologique, suggérant un rôle dans la différentiation et pourrait même être impliqué dans la barrière épithéliale. Le but de cette thèse fut l'étude de la barrière dans ces souris knockouts avec des méthodes moléculaires et physiologiques et la caractérisation des mécanismes moléculaire impliqués. Dans ce travail, il a été montré que les souris mutantes présentaient un défaut de la barrière. Ce défaut n'est pas visible immédiatement à la naissance (test de perméabilité), mais 24h plus tard, lorsque les tests de perte d'eau transépithéliale montrent une différence évidente avec les animaux contrôles. Ni les protéines de structures ni les jonctions serrées de l'épiderme ne présentaient d'imperfections majeures. A l'inverse, les lipides de la couche cornée présentaient un problème de maturation (expliquant le phénotype de la barrière), certainement consécutif au défaut d'acidification à la surface de la peau que nous avons observé. D'autres mécanismes ont été explorées afin d'investiguer cette anomalie de la barrière, comme la réduction de sensibilité au calcium qui est le principal activateur de la formation de l'épiderme, ou la modification des flux d'ions entre les couches de l'épiderme. La localisation cellulaire d'ENaC, et l'action de son activateur CAPl ont également été étudiés en détails. En résumé, cette étude démontre clairement qu'ENaC est un acteur important dans la formation de la barrière épithéliale, car la peau des knockouts ne s'adapte pas aussi bien que celle des sauvages au nouvel environnement ex utero à cause de la fonction d'ENaC dans les mouvements de sodium au sein même de l'épiderme. Résumé tout public Chez l'homme, la peau est le plus grand organe, couvrant presque 2m2 et pesant près de 4kg chez l'adulte. Sa fonction principale est de protéger l'organisme des agressions extérieures mais également de conserver l'eau à l'intérieur du corps. Cette fonction nommée barrière épithéliale est localisée dans la partie fonctionnelle de la peau : l'épiderme. A cette fin, l'évolution s'est dotée d'une structure complexe composée de cellules et de lipides recouvrant la surface, la couche cornée. Sa formation est finement régulée, car elle n'est pas seulement produite à la naissance mais constamment renouvelée tout au long de la vie, ce qui lui confère une grande plasticité mais ce qui est également la cause de nombreuses maladies. ENaC est une protéine formant un canal qui permet le passage sélectif de l'ion sodium à travers la paroi des cellules. Il est très étudié dans le rein pour son importance dans la récupération du sel lors de la concentration de l'urine. Ce canal est présent dans la peau mais sa fonction n'y est pas connue. Des travaux précédents ont pu montrer que les souris où le gène codant pour αENaC a été invalidé présentent un épiderme pathologique, suggérant un rôle dans la peau et plus particulièrement la fonction de barrière de l'épiderme. Le but de cette thèse fut l'étude de la fonction de barrière dans ces souris mutantes, au niveau tissulaire et cellulaire. Dans ce travail, il a été montré que les souris mutantes présentaient une peau plus perméable que celle des animaux contrôles, grâce à une machine mesurant la perte d'eau à travers la peau. Ce défaut n'est visible que 24h après la naissance, mais nous avons pu montrer que les animaux mutants perdaient quasiment 2 fois plus d'eau que les contrôles. Au niveau moléculaire, nous avons pu montrer que ce défaut provenait d'un problème de maturation des lipides qui composent la barrière de la peau. Cette maturation est incomplète vraisemblablement à cause d'un défaut de mouvement des ions dans les couches les plus superficielles de l'épiderme, et cela à cause de l'absence du canal ENaC. En résumé, cette étude démontre clairement qu'ENaC est un acteur important dans la formation de la barrière épithéliale, car la peau des mutants ne s'adapte pas aussi bien que celle des sauvages au nouvel environnement ex utero à cause de la fonction d'ENaC dans les mouvements de sodium au sein même de l'épiderme.

Membrane mu poly(A) signal and 3' flanking sequences function as a transcription terminator for immunoglobulin-encoding genes.

Developmentally regulated mechanisms involving alternative RNA splicing and/or polyadenylation, as well as transcription termination, are implicated in controlling the levels of secreted mu (mu s), membrane mu (mu m) and delta immunoglobulin (Ig) heavy chain mRNAs during B cell differentiation (mu gene encodes the mu heavy chain). Using expression vectors constructed with genomic DNA segments composed of the mu m polyadenylation signal region, we analyzed poly(A) site utilization and termination of transcription in stably transfected myeloma cells and in murine fibroblast L cells. We found that the gene segment containing the mu m poly(A) signals, along with 536 bp of downstream flanking sequence, acted as a transcription terminator in both myeloma cells and L cell fibroblasts. Neither a 141-bp DNA fragment (which directed efficient polyadenylation at the mu m site), nor the 536-bp flanking nucleotide sequence alone, were sufficient to obtain a similar regulation. This shows that the mu m poly(A) region plays a central role in controlling developmentally regulated transcription termination by blocking downstream delta gene expression. Because this gene segment exhibited the same RNA processing and termination activities in fibroblasts, it appears that these processes are not tissue-specific.

PPAR beta/delta Agonists Modulate Platelet Function via a Mechanism Involving PPAR Receptors and Specific Association/Repression of PKC alpha-Brief Report

Objectives-Peroxisome proliferator-activated receptor beta/delta (PPAR beta/delta) is a nuclear receptor found in platelets. PPAR beta/delta agonists acutely inhibit platelet function within a few minutes of addition. As platelets are anucleated, the effects of PPAR beta/delta agonists on platelets must be nongenomic. Currently, the particular role of PPAR beta/delta receptors and their intracellular signaling pathways in platelets are not known. Methods and Results-We have used mice lacking PPAR beta/delta (PPAR beta/delta(-/-)) to show the effects of the PPAR beta/delta agonist GW501516 on platelet adhesion and cAMP levels are mediated specifically by PPAR beta/delta, however GW501516 had no PPAR beta/delta-specific effect on platelet aggregation. Studies in human platelets showed that PKC alpha, which can mediate platelet activation, was bound and repressed by PPAR beta/delta after platelets were treated with GW501516. Conclusions-These data provide evidence of a novel mechanism by which PPAR receptors influence platelet activity and thereby thrombotic risk. (Arterioscler Thromb Vasc Biol. 2009; 29: 1871-1873.)

Cardiologie. Tests de réactivité plaquettaire: mise à jour pour le praticien [Cardiology. Platelet function testing for clinicians].

Platelet P2YI2 receptor inhibition with clopidogrel, prasugrel or ticagrelor plays a key role to prevent recurrent ischaemic events after percutaneous coronary intervention in acute coronary syndromes or elective settings. The degree of platelet inhibition depends on the antiplatelet medication used and is influenced by clinical and genetic factors. A concept of therapeutic window exists. On one side, efficient anti-aggregation is required in order to reduce cardio-vascular events. On the other side, an excessive platelet inhibition represents a risk of bleeding complications. This article describes the current knowledge about some platelet function tests and genetic tests and summarises their role in the clinical practice.

The Hydrophobic interaction: modeling hydrophobic interactions and aggregation of non-polar particles in aqueous solutions

Malgré son importance dans notre vie de tous les jours, certaines propriétés de l?eau restent inexpliquées. L'étude des interactions entre l'eau et les particules organiques occupe des groupes de recherche dans le monde entier et est loin d'être finie. Dans mon travail j'ai essayé de comprendre, au niveau moléculaire, ces interactions importantes pour la vie. J'ai utilisé pour cela un modèle simple de l'eau pour décrire des solutions aqueuses de différentes particules. Récemment, l?eau liquide a été décrite comme une structure formée d?un réseau aléatoire de liaisons hydrogènes. En introduisant une particule hydrophobe dans cette structure à basse température, certaines liaisons hydrogènes sont détruites ce qui est énergétiquement défavorable. Les molécules d?eau s?arrangent alors autour de cette particule en formant une cage qui permet de récupérer des liaisons hydrogènes (entre molécules d?eau) encore plus fortes : les particules sont alors solubles dans l?eau. A des températures plus élevées, l?agitation thermique des molécules devient importante et brise les liaisons hydrogènes. Maintenant, la dissolution des particules devient énergétiquement défavorable, et les particules se séparent de l?eau en formant des agrégats qui minimisent leur surface exposée à l?eau. Pourtant, à très haute température, les effets entropiques deviennent tellement forts que les particules se mélangent de nouveau avec les molécules d?eau. En utilisant un modèle basé sur ces changements de structure formée par des liaisons hydrogènes j?ai pu reproduire les phénomènes principaux liés à l?hydrophobicité. J?ai trouvé une région de coexistence de deux phases entre les températures critiques inférieure et supérieure de solubilité, dans laquelle les particules hydrophobes s?agrègent. En dehors de cette région, les particules sont dissoutes dans l?eau. J?ai démontré que l?interaction hydrophobe est décrite par un modèle qui prend uniquement en compte les changements de structure de l?eau liquide en présence d?une particule hydrophobe, plutôt que les interactions directes entre les particules. Encouragée par ces résultats prometteurs, j?ai étudié des solutions aqueuses de particules hydrophobes en présence de co-solvants cosmotropiques et chaotropiques. Ce sont des substances qui stabilisent ou déstabilisent les agrégats de particules hydrophobes. La présence de ces substances peut être incluse dans le modèle en décrivant leur effet sur la structure de l?eau. J?ai pu reproduire la concentration élevée de co-solvants chaotropiques dans le voisinage immédiat de la particule, et l?effet inverse dans le cas de co-solvants cosmotropiques. Ce changement de concentration du co-solvant à proximité de particules hydrophobes est la cause principale de son effet sur la solubilité des particules hydrophobes. J?ai démontré que le modèle adapté prédit correctement les effets implicites des co-solvants sur les interactions de plusieurs corps entre les particules hydrophobes. En outre, j?ai étendu le modèle à la description de particules amphiphiles comme des lipides. J?ai trouvé la formation de différents types de micelles en fonction de la distribution des regions hydrophobes à la surface des particules. L?hydrophobicité reste également un sujet controversé en science des protéines. J?ai défini une nouvelle échelle d?hydrophobicité pour les acides aminés qui forment des protéines, basée sur leurs surfaces exposées à l?eau dans des protéines natives. Cette échelle permet une comparaison meilleure entre les expériences et les résultats théoriques. Ainsi, le modèle développé dans mon travail contribue à mieux comprendre les solutions aqueuses de particules hydrophobes. Je pense que les résultats analytiques et numériques obtenus éclaircissent en partie les processus physiques qui sont à la base de l?interaction hydrophobe.<br/><br/>Despite the importance of water in our daily lives, some of its properties remain unexplained. Indeed, the interactions of water with organic particles are investigated in research groups all over the world, but controversy still surrounds many aspects of their description. In my work I have tried to understand these interactions on a molecular level using both analytical and numerical methods. Recent investigations describe liquid water as random network formed by hydrogen bonds. The insertion of a hydrophobic particle at low temperature breaks some of the hydrogen bonds, which is energetically unfavorable. The water molecules, however, rearrange in a cage-like structure around the solute particle. Even stronger hydrogen bonds are formed between water molecules, and thus the solute particles are soluble. At higher temperatures, this strict ordering is disrupted by thermal movements, and the solution of particles becomes unfavorable. They minimize their exposed surface to water by aggregating. At even higher temperatures, entropy effects become dominant and water and solute particles mix again. Using a model based on these changes in water structure I have reproduced the essential phenomena connected to hydrophobicity. These include an upper and a lower critical solution temperature, which define temperature and density ranges in which aggregation occurs. Outside of this region the solute particles are soluble in water. Because I was able to demonstrate that the simple mixture model contains implicitly many-body interactions between the solute molecules, I feel that the study contributes to an important advance in the qualitative understanding of the hydrophobic effect. I have also studied the aggregation of hydrophobic particles in aqueous solutions in the presence of cosolvents. Here I have demonstrated that the important features of the destabilizing effect of chaotropic cosolvents on hydrophobic aggregates may be described within the same two-state model, with adaptations to focus on the ability of such substances to alter the structure of water. The relevant phenomena include a significant enhancement of the solubility of non-polar solute particles and preferential binding of chaotropic substances to solute molecules. In a similar fashion, I have analyzed the stabilizing effect of kosmotropic cosolvents in these solutions. Including the ability of kosmotropic substances to enhance the structure of liquid water, leads to reduced solubility, larger aggregation regime and the preferential exclusion of the cosolvent from the hydration shell of hydrophobic solute particles. I have further adapted the MLG model to include the solvation of amphiphilic solute particles in water, by allowing different distributions of hydrophobic regions at the molecular surface, I have found aggregation of the amphiphiles, and formation of various types of micelle as a function of the hydrophobicity pattern. I have demonstrated that certain features of micelle formation may be reproduced by the adapted model to describe alterations of water structure near different surface regions of the dissolved amphiphiles. Hydrophobicity remains a controversial quantity also in protein science. Based on the surface exposure of the 20 amino-acids in native proteins I have defined the a new hydrophobicity scale, which may lead to an improvement in the comparison of experimental data with the results from theoretical HP models. Overall, I have shown that the primary features of the hydrophobic interaction in aqueous solutions may be captured within a model which focuses on alterations in water structure around non-polar solute particles. The results obtained within this model may illuminate the processes underlying the hydrophobic interaction.<br/><br/>La vie sur notre planète a commencé dans l'eau et ne pourrait pas exister en son absence : les cellules des animaux et des plantes contiennent jusqu'à 95% d'eau. Malgré son importance dans notre vie de tous les jours, certaines propriétés de l?eau restent inexpliquées. En particulier, l'étude des interactions entre l'eau et les particules organiques occupe des groupes de recherche dans le monde entier et est loin d'être finie. Dans mon travail j'ai essayé de comprendre, au niveau moléculaire, ces interactions importantes pour la vie. J'ai utilisé pour cela un modèle simple de l'eau pour décrire des solutions aqueuses de différentes particules. Bien que l?eau soit généralement un bon solvant, un grand groupe de molécules, appelées molécules hydrophobes (du grecque "hydro"="eau" et "phobia"="peur"), n'est pas facilement soluble dans l'eau. Ces particules hydrophobes essayent d'éviter le contact avec l'eau, et forment donc un agrégat pour minimiser leur surface exposée à l'eau. Cette force entre les particules est appelée interaction hydrophobe, et les mécanismes physiques qui conduisent à ces interactions ne sont pas bien compris à l'heure actuelle. Dans mon étude j'ai décrit l'effet des particules hydrophobes sur l'eau liquide. L'objectif était d'éclaircir le mécanisme de l'interaction hydrophobe qui est fondamentale pour la formation des membranes et le fonctionnement des processus biologiques dans notre corps. Récemment, l'eau liquide a été décrite comme un réseau aléatoire formé par des liaisons hydrogènes. En introduisant une particule hydrophobe dans cette structure, certaines liaisons hydrogènes sont détruites tandis que les molécules d'eau s'arrangent autour de cette particule en formant une cage qui permet de récupérer des liaisons hydrogènes (entre molécules d?eau) encore plus fortes : les particules sont alors solubles dans l'eau. A des températures plus élevées, l?agitation thermique des molécules devient importante et brise la structure de cage autour des particules hydrophobes. Maintenant, la dissolution des particules devient défavorable, et les particules se séparent de l'eau en formant deux phases. A très haute température, les mouvements thermiques dans le système deviennent tellement forts que les particules se mélangent de nouveau avec les molécules d'eau. A l'aide d'un modèle qui décrit le système en termes de restructuration dans l'eau liquide, j'ai réussi à reproduire les phénomènes physiques liés à l?hydrophobicité. J'ai démontré que les interactions hydrophobes entre plusieurs particules peuvent être exprimées dans un modèle qui prend uniquement en compte les liaisons hydrogènes entre les molécules d'eau. Encouragée par ces résultats prometteurs, j'ai inclus dans mon modèle des substances fréquemment utilisées pour stabiliser ou déstabiliser des solutions aqueuses de particules hydrophobes. J'ai réussi à reproduire les effets dûs à la présence de ces substances. De plus, j'ai pu décrire la formation de micelles par des particules amphiphiles comme des lipides dont la surface est partiellement hydrophobe et partiellement hydrophile ("hydro-phile"="aime l'eau"), ainsi que le repliement des protéines dû à l'hydrophobicité, qui garantit le fonctionnement correct des processus biologiques de notre corps. Dans mes études futures je poursuivrai l'étude des solutions aqueuses de différentes particules en utilisant les techniques acquises pendant mon travail de thèse, et en essayant de comprendre les propriétés physiques du liquide le plus important pour notre vie : l'eau.

The specificity of the familial aggregation of early-onset bipolar disorder: A controlled 10-year follow-up study of offspring of parents with mood disorders.

BACKGROUND: Two major sources of heterogeneity of mood disorders that have been demonstrated in clinical, family and genetic studies are the mood disorder subtype (i.e. bipolar (BPD) and major depressive disorder (MDD)) and age of onset of mood episodes. Using a prospective high-risk study design, our aims were to test the specificity of the parent-child transmission of BPD and MDD and to establish the risk of psychopathology in offspring in function of the age of onset of the parental disorder. METHODS: Clinical information was collected on 208 probands (n=81 with BPD, n=64 with MDD, n=63 medical controls) as well as their 202 spouses and 372 children aged 6-17 years at study entry. Parents and children were directly interviewed every 3 years (mean duration of follow-up=10.6 years). Parental age of onset was dichotomized at age 21. RESULTS: Offspring of parents with early onset BPD entailed a higher risk of BPD HR=7.9(1.8-34.6) and substance use disorders HR=5.0(1.1-21.9) than those with later onset and controls. Depressive disorders were not significantly increased in offspring regardless of parental mood disorder subtype or age of onset. LIMITATIONS: Limited sample size, age of onset in probands was obtained retrospectively, age of onset in co-parents was not adequately documented, and a quarter of the children had no direct interview. CONCLUSIONS: Our results provide support for the independence of familial aggregation of BPD from MDD and the heterogeneity of BPD based on patterns of onset. Future studies should further investigate correlates of early versus later onset BPD.

Effect on renal function of tenofovir co-administered with either efavirenz or boosted lopinavir or boosted atazanavir: the Swiss HIV Cohort Study

Reduced re'nal function has been reported with tenofovir disoproxil fumarate (TDF). It is not clear whether TDF co-administered with a boosted protease inhibitor (PI) leads to a greater decline in renal function than TDF co-administered with a non-nucleoside reverse transcriptase inhibitor (NNRTI).Methods: We selected ail antiretroviral therapy-naive patients in the Swiss HIV Cohort Study (SHCS) with calibrated or corrected serum creatinine measurements starting antiretroviral therapy with TDF and either efavirenz (EFV) or the ritonavir-boosted PIs, lopinavir (LPV/r) or atazanavir (ATV/r). As a measure of renal function, we used the Chronic Kidney Disease Epidemiology Collaboration (CKD-EPI) equation to estimate the glomerular filtration rate (eGFR). We calculated the difference in eGFR over time between two therapies using a marginal model for repeated measures. In weighted analyses, observations were weighted by the product of their point of treatment and censoring weights to adjust for differences both in the sort of patients starting each therapy and in the sort of patients remaining on each therapy over time.Results: By March 2011, 940 patients with at least one creatinine measurement on a first therapy with either TDF and EFV (n=484), TDF and LPVlr (n=269) or TDF and ATV/r (n=187) had been followed for a median of 1. 7, 1.2 and 1.3 years, respectively. Table 1 shows the difference in average estimated GFR (eGFR) over time since starting cART for two marginal models. The first model was not adjusted for potential confounders; the second mode! used weights to adjust for confounders. The results suggest a greater decline in renal function during the first 6 months if TDF is used with a PI rather than with an NNRTI, but no further difference between these therapies after the first 6 months. TDF and ATV/r may lead to a greater decline in the first 6 months than TDF and LPVlr.Conclusions: TDF co-administered with a boosted PI leads to a greater de cline in renal function over the first 6 months of therapy than TDF co-administered with an NNRTI; this decline may be worse with ATV/r than with LPV/r.