Permafrost response to last interglacial warming: field evidence from non-glaciated Yukon and Alaska

We present stratigraphic observations from three sites in eastern Beringia - Ch'ijee's Bluff in northern Yukon and nearby exposures on the Old Crow River, the Palisades on the Yukon River in Alaska, and placer mining exposures at Thistle Creek in west-central Yukon - which provide insight into the response of permafrost to regional warming during the last interglaciation. Chronology is based on the presence of Old Crow tephra, an important regional stratigraphic marker that dates to late Marine Isotope Stage 6, supplemented by paleoecology and non-finite C ages on wood-rich organic silts. Old Crow tephra overlies several relict ice wedges at the Palisades and Thistle Creek, indicating that permafrost at these sites did not thaw completely during the last interglaciation. Prominent deposits of last interglacial wood-rich organic silt are present at multiple sites in eastern Beringia, and probably represent accumulations of reworked forest vegetation due to thaw slumping or deposition into thermokarst ponds or depressions. Consistent stratigraphic relations between these deposits, Old Crow tephra, and ice wedge pseudomorphs at our three study sites, and at least six other sites in eastern Beringia, suggest that thaw of shallow permafrost was widespread during the last interglaciation. Limited stratigraphic evidence suggests that thaw was probably on the order of meters, rather than 10s of meters. The ubiquity of shallow permafrost degradation during the last interglaciation suggests that current ground warming may foreshadow widespread near-surface thaw under even modest future warming scenarios. However, the persistence of relict pre-last interglacial ice wedges highlights the potential for the regional antiquity of discontinuous permafrost, and provides compelling field evidence for the long-term resilience of deep permafrost during sustained periods of warmer-than-present climate.

XBP1 mRNA splicing triggers an autophagic response in endothelial cells through BECLIN-1 transcriptional activation

Sustained activation of X-box-binding protein 1 (XBP1) results in endothelial cell (EC) apoptosis and atherosclerosis development. The present study provides evidence that XBP1 mRNA splicing triggered an autophagic response in ECs by inducing autophagic vesicle formation and markers of autophagy BECLIN-1 and microtubule-associated protein 1 light chain 3ß (LC3-ßII). Endostatin activated autophagic gene expression through XBP1 mRNA splicing in an inositol-requiring enzyme 1a (IRE1a)-dependent manner. Knockdown of XBP1 or IRE1a by shRNA in ECs ablated endostatin-induced autophagosome formation. Importantly, data from arterial vessels from XBP1 EC conditional knock-out (XBP1eko) mice demonstrated that XBP1 deficiency in ECs reduced the basal level of LC3ß expression and ablated response to endostatin. Chromatin immunoprecipitation assays further revealed that the spliced XBP1 isoform bound directly to the BECLIN-1 promoter at the region from nt -537 to -755. BECLIN-1 deficiency in ECs abolished the XBP1-induced autophagy response, whereas spliced XBP1 did not induce transcriptional activation of a truncated BECLIN-1 promoter. These results suggest that XBP1 mRNA splicing triggers an autophagic signal pathway through transcriptional regulation of BECLIN-1.

Contractile properties of human renal cell carcinoma recruited arteries and their response to nicotinamide

Background and purpose: The manipulation of tumour blood supply and thus oxygenation is a potentially important strategy for improving the treatment of solid tumours by radiation. Increased knowledge about the characteristics that distinguish the tumour vasculature from its normal counterparts may enable tumour blood flow to be more selectively modified, Nicotinamide (NA) causes relaxation of preconstricted normal and tumour-supply arteries in rats. It has also been shown to affect microregional blood flow in human tumours. Direct effects of NA on human tumour supply arteries have not previously been reported. This paper describes our evaluation of the effects of NA on two parameters: 'spontaneous', oscillatory contractile activity and agonist (phenylephrine)-induced constriction in the arteries supplying human renal cell carcinomas.

Materials and methods: Isolated renal cell carcinoma feeder vessels were perfused in an organ bath with the alpha(1)-adrenoceptor agonist phenylephrine (PE). When the arteries had reached a plateau of constriction, nicotinamide (8.2 mM) was added to the perfusate and changes in perfusion pressure were measured.

Results: PE (10 mu M) induced a sustained constriction in the majority of the renal cell carcinoma feeder vessels examined, demonstrating that they retain contractile characteristics, at least in response to this alpha(1)-adrenoceptor agonist. In combination with NA (8.2 mM) the constriction was significantly attenuated in half of the preparations. In addition, seven arteries exhibited spontaneous contractile activity which was significantly attenuated by NA in six of them.

Conclusions: NA can significantly attenuate both 'spontaneous' and agonist-induced constrictions in tumour-recruited human arteries, though not all arteries are sensitive. Published by Elsevier Science Ireland Ltd.

MIR-433 Predicts poor response to chemotherapy in ovarian cancer patients by the induction of cellular senescence

Annually, ovarian cancer (OC) affects 240,000 women worldwide and is the most lethal gynaecological malignancy. Such mortality is predominantly associated with the development of an intrinsic and acquired resistance to chemotherapy, the lack of targeted therapies and the lack of biomarkers predicting response to standard treatment.

Our clinical data demonstrates that increased miR-433 expression in primary high grade serous OC (HGSOCs) is significantly associated with poor PFS (n=46, p=0.024). Interestingly, the IHC analysis of two miR-433 targets: MAD2 [1] and HDAC6 shows that low IHC levels of both proteins is also significantly associated with worse outcome (p=0.002 and 0.002 respectively; n=43). Additionally, the analysis of miR 433 in the publicly available TCGA dataset corroborates that high miR-433 is significantly correlated with worse OS for patients presenting with OC (n=558 and p=0.027). In vito, in a panel of OC cell lines, higher miR-433 and lower MAD2 and HDAC6 levels were associated with resistance to paclitaxel.

To further investigate the role of miR-433 in the cellular response to chemotherapy, we generated an OC cell line stably expressing miR-433 or miR-control. MTT viability assays and Western Blot analyses established that miR-433 cells were more resistant to paclitaxel treatment (50nM) compared to miR-controls. Importantly, we have shown for the first time that miR 433 induced senescence resulting in a chracteristic flattened morphology and down-regulation of phosphorylated Retinoblastoma (p Rb), a molecular marker of senescence. Surprisingly, miR 433 induced senescence was independent from two well recognised senescent drivers: namely p53/p21 and p16. To explore this further we performed an in silico analysis of seven microRNA platforms which indicated that miR 433 potentially targets Cyclin-dependent kinase CDK6, which promotes sustained phosphorylation of Rb and thus cell cycle progression. In vitro, the overexpression of pre-miR-433 resulted in diminished CDK6 expression demonstrating a novel interaction between miR-433 and CDK6.

In conclusion, this study demonstrates that high miR-433 expression predicts poor outcome in OC patients by putatively rendering OC cells resistant to paclitaxel treatment through the induction of cellular senescence identifying this microRNA as a potential marker of chemoresponse.

Hypoxia response element-driven cytosine deaminase/5-fluorocytosine gene therapy system:a highly effective approach to overcome the dynamics of tumour hypoxia and enhance the radiosensitivity of prostate cancer cells in vitro

BACKGROUND: We proposed to exploit hypoxia-inducible factor (HIF)-1alpha overexpression in prostate tumours and use this transcriptional machinery to control the expression of the suicide gene cytosine deaminase (CD) through binding of HIF-1alpha to arrangements of hypoxia response elements. CD is a prodrug activation enzyme, which converts inactive 5-fluorocytosine to active 5-fluorouracil (5-FU), allowing selective killing of vector containing cells.

METHODS: We developed a pair of vectors, containing either five or eight copies of the hypoxia response element (HRE) isolated from the vascular endothelial growth factor (pH5VCD) or glycolytic enzyme glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (pH8GCD) gene, respectively. The kinetics of the hypoxic induction of the vectors and sensitization effects were evaluated in 22Rv1 and DU145 cells in vitro.

RESULTS: The CD protein as selectively detected in lysates of transiently transfected 22Rv1 and DU145 cells following hypoxic exposure. This is the first evidence of GAPDH HREs being used to control a suicide gene therapy strategy. Detectable CD levels were sustained upon reoxygenation and prolonged hypoxic exposures. Hypoxia-induced chemoresistance to 5-FU was overcome in both cell lines treated with this suicide gene therapy approach. Hypoxic transfectants were sensitized to prodrug concentrations that were ten-fold lower than those that are clinically relevant. Moreover, the surviving fraction of reoxygenated transfectants could be further reduced with the concomitant delivery of clinically relevant single radiation doses.

CONCLUSIONS: This strategy thus has the potential to sensitize the hypoxic compartment of prostate tumours and improve the outcome of current therapies.

Sustained inhibition of deacetylases is required for the antitumor activity of the histone deactylase inhibitors panobinostat and vorinostat in models of colorectal cancer

Despite compelling preclinical data in colorectal cancer (CRC), the efficacy of HDACIs has been disappointing in the clinic. The goal of this study was to evaluate the effectiveness of vorinostat and panobinostat in a dose- and exposure-dependent manner in order to better understand the dynamics of drug action and antitumor efficacy. In a standard 72 h drug exposure MTS assay, notable concentration-dependent antiproliferative effects were observed in the IC50 range of 1.2-2.8 μmol/L for vorinostat and 5.1-17.5 nmol/L for panobinostat. However, shorter clinically relevant exposures of 3 or 6 h failed to elicit any significant growth inhibition and in most cases a >24 h exposure to vorinostat or panobinostat was required to induce a sigmoidal dose-response. Similar results were observed in colony formation assays where ≥ 24 h of exposure was required to effectively reduce colony formation. Induction of acetyl-H3, acetyl-H4 and p21 by vorinostat were transient and rapidly reversed within 12 h of drug removal. In contrast, panobinostat-induced acetyl-H3, acetyl-H4, and p21 persisted for 48 h after an initial 3 h exposure. Treatment of HCT116 xenografts with panobinostat induced significant increases in acetyl-H3 and downregulation of thymidylate synthase after treatment. Although HDACIs exert both potent growth inhibition and cytotoxic effects when CRC cells were exposed to drug for ≥ 24 h, these cells demonstrate an inherent ability to survive HDACI concentrations and exposure times that exceed those clinically achievable. Continued efforts to develop novel HDACIs with improved pharmacokinetics/phamacodynamics, enhanced intratumoral delivery and class/isoform-specificity are needed to improve the therapeutic potential of HDACIs and HDACI-based combination regimens in solid tumors.

Development of a bifunctional CD1d-anti-HER2 scFv fusion molecule to redirect the iNKT cell-mediated immune response to the tumor site

Abstract : Invariant natural killer T lymphocytes (iNKT) are a unique subpopulation of T lymphocytes recognizing glycolipid antigens in the context of the MHC class I-like molecule CD1d. Upon activation with the high affinity ligand α-galactosylceramide (αGalCer), iNKT cells rapidly produce large amounts of the pro-inflammatory cytokine interferon gamma (IFN-γ) and potently activate cells of the innate and adaptive immune response, such as dendritic cells (DCs), NK and T cells. In this context, iNKT cells have been shown to efficiently mediate antitumor activity, and recent research has focused on the manipulation of these cells for antitumor therapies. However, a major drawback of αGalCer as a free drug is that a single injection of this ligand leads to a short-lived iNKT cell activation followed by a long-term anergy, limiting its therapeutic use. In contrast, we demonstrate here that when αGalCer is loaded on a recombinant soluble CD1d molecule (αGalCer/sCD1d), repeated injections lead to a sustained iNKT and NK cell activation associated with IFN-γ secretion as well as with DC maturation. Most importantly, when the αGalCer/sCD1d is fused to an anti-HER2 scFv antibody fragment, potent inhibition of experimental lung metastasis and established subcutaneous tumors is obtained when systemic treatment is started two to seven days after the injection of HER2-expressing B16 melanoma cells, whereas at this time free αGalCer has no effect. The antitumor activity of the sCD1d-anti-HER2 fusion protein is associated with HER2-specific tumor localization and accumulation of iNKT, NK and T cells at the tumor site. Importantly, active T cell immunization combined with the sCD1d-anti-HER2 treatment leads to the accumulation of antigen-specific CD8 T cells exclusively in HER2-expressing tumors, resulting in potent tumor inhibition. In conclusion, sustained activation and tumor targeting of iNKT cells by recombinant αGalCer/sCD1d molecules thus may promote a combined innate and adaptive immune response at the tumor site that may prove to be effective in cancer immunotherapy. RESUME : Les lymphocytes «invariant Natural Killer T » (iNKT) forment une sous-population particulière de lymphocytes T reconnaissant des antigènes glycolipidiques présentés sur la molécule non-polymorphique CD1d, analogue aux protéines du complexe majeur d'histocompatibilité de classe I. Après activation avec le ligand de haute affinité α-galactosylceramide (αGalCer), les cellules iNKT produisent des grandes quantités de la cytokine pro-inflammatoire interferon gamma (IFN-γ) et activent les cellules du système immunitaire inné et acquis, telles que les cellules dendritiques (DC), NK et T. En conséquence, on a montré que les cellules iNKT exercent des activités anti-tumorales et la recherche s'est intéressée à la manipulation de ces cellules pour développer des thérapies anti-tumorales. Néanmoins, le désavantage majeur de l'αGalCer, injecté seul, est qu'une seule dose de ce ligand aboutit à une activation des cellules iNKT de courte durée suivie par un état anergique prolongé, limitant l'utilisation thérapeutique de ce glycolipide. En revanche, l'étude présentée ici démontre que, si l'αGalCer est chargé sur des molécules récombinantes soluble CD1d (αGalCer/sCDld), des injections répétées aboutissent à une activation prolongée des cellules iNKT et NK associée avec la sécrétion d'IFN-γ et la maturation des cellules DC. Plus important, si on fusionne la molécule αGalCer/sCD1d avec un fragment single-chain (scFv) de l'anticorps anti-HER2, on observe une importante inhibition de métastases expérimentales aux poumons et de tumeurs sous-cutanées même lorsque le traitement systémique est commencé 2 à 7 jours après la greffe des cellules de mélanome B16 transfectées avec l'antigène HER2. Dans les mêmes conditions le traitement avec l'αGalCer seul est inefficace. L'activité anti-tumorale de la protéine sCDld-anti-HER2 est associée à son accumulation spécifique dans des tumeurs exprimant le HER2 ainsi qu'avec une accumulation des cellules iNKT, NK et T à la tumeur. De plus, une immunisation active combinée avec le traitement sCD1d-anti-HER2 aboutit à une accumulation des lymphocytes T CD8 spécifiques de l'antigène d'immunisation, ceci exclusivement dans des tumeurs qui expriment l'antigène HER2. Cette combinaison résulte dans une activité anti-tumeur accrue. En conclusion, l'activation prolongée des cellules iNKT redirigées à la tumeur par des molécules recombinantes αGalCer/sCDld conduit à l'activation de la réponse innée et adaptative au site tumoral, offrant une nouvelle stratégie prometteuse d'immunothérapie contre le cancer. RESUME POUR UN LARGE PUBLIC : Le cancer est une cause majeure de décès dans le monde. Sur un total de 58 millions de décès enregistrés au niveau mondial en 2005, 7,6 millions (soit 13%) étaient dus au cancer. Les principaux traitements de nombreux cancers sont la chirurgie, en association avec la radiothérapie et la chimiothérapie. Néanmoins, ces traitements nuisent aussi aux cellules normales de notre corps et parfois, ils ne suffisent pas pour éliminer définitivement une tumeur. L'immunothérapie est l'une des nouvelles approches pour la lutte contre le cancer et elle vise à exploiter la spécificité du système immunitaire qui peut distinguer des cellules normales et tumorales. Une cellule exprimant un marqueur tumoral (antigène) peut être reconnue par le système immunitaire humoral (anticorps) et/ou cellulaire, induisant une réponse spécifique contre la tumeur. L'immunothérapie peut s'appuyer alors sur la perfusion d'anticorps monoclonaux dirigés contre des antigènes tumoraux, par exemple les anticorps dirigés contre les protéines oncogéniques Her-2/neu dans le cancer du sein. Ces anticorps ont le grand avantage de spécifiquement se localiser à la tumeur et d'induire la lyse ou d'inhiber la prolifération des cellules tumorales exprimant l'antigène. Aujourd'hui, six anticorps monoclonaux non-conjugés sont approuvés en clinique. Cependant l'efficacité de ces anticorps contre des tumeurs solides reste limitée et les traitements sont souvent combinés avec de la chimiothérapie. L'immunothérapie spécifique peut également être cellulaire et exploiter par immunisation active le développement de lymphocytes T cytotoxiques (CTL) capables de détruire spécifiquement les cellules malignes. De telles «vaccinations »sont actuellement testées en clinique, mais jusqu'à présent elles n'ont pas abouti aux résultats satisfaisants. Pour obtenir une réponse lymphocytaire T cytotoxique antitumorale, la cellule T doit reconnaître un antigène associé à la tumeur, présenté sous forme de peptide dans un complexe majeur d'histocompatibilité de classe I (CHM I). Cependant les cellules tumorales sont peu efficace dans la présentation d'antigène, car souvent elles se caractérisent par une diminution ou une absence d'expression des molécules d'histocompatibilité de classe I, et expriment peu ou pas de molécules d'adhésion et de cytokines costimulatrices. C'est en partie pourquoi, malgré l'induction de fortes réponses CTL spécifiquement dirigés contre des antigènes tumoraux, les régressions tumorales obtenus grâce à ces vaccinations sont relativement rares. Les lymphocytes «invariant Natural Killer T » (iNKT) forment une sous-population particulière de lymphocytes T reconnaissant des antigènes glycolipidiques présentés sur la molécule non-polymorphique CD1d, analogue aux protéines CMH I. Après activation avec le ligand de haute affinité α-galactosylceramide (αGalCer), les cellules iNKT produisent des grandes quantités de la cytokine pro-inflammatoire interferon gamma (IFN-γ) et activent les cellules du système immunitaire inné et acquis, telles que les cellules dendritiques (DC), NK et T. En conséquence, on a montré que les cellules iNKT exercent des activités anti-tumorales et la recherche s'est intéressée à la manipulation de ces cellules pour développer des thérapies anti-tumorales. Néanmoins, le désavantage majeur de l'αGalCer, injecté seul, est qu'une seule dose de ce ligand aboutit à une activation des cellules iNKT de courte durée suivie par un état anergique prolongé, limitant l'utilisation thérapeutique de ce glycolipide. Notre groupe de recherche a donc eu l'idée de développer une nouvelle approche thérapeutique où la réponse immunitaire des cellules iNKT serait prolongée et redirigée vers la tumeur par des anticorps monoclonaux. Concrètement, nous avons produit des molécules récombinantes soluble CD1d (sCD1d) qui, si elles sont chargés avec l'αGalCer (αGalCer/sCDld), aboutissent à une activation prolongée des cellules iNKT et NK associée avec la sécrétion d'IFN-γ et la maturation des cellules DC. Plus important, si la molécule αGalCer/sCD1d est fusionnée avec un fragment single-chain (scFv) de l'anticorps anti-HER2, la réponse immunitaire est redirigée à la tumeur pour autant que les cellules cancéreuses expriment l'antigène HER2. Les molécules αGalCer/sCDld ainsi présentées activent les lymphocytes iNKT. Avec cette stratégie, on observe une importante inhibition de métastases expérimentales aux poumons et de tumeurs sous-cutanées, même lorsque le traitement systémique est commencé 2 à 7 jours après la greffe des cellules de mélanome B16 transfectées avec l'antigène HER2. Dans les mêmes conditions le traitement avec l'αGalCer seul est inefficace. L'activité anti-tumorale de la protéine sCDld-anti-HER2 est associée à son accumulation spécifique dans des tumeurs exprimant le HER2 ainsi qu'avec une accumulation des cellules iNKT, NK et T à la tumeur. En conclusion, l'activation prolongée des cellules iNKT redirigées à la tumeur par des molécules récombinantes αGalCer/sCD1d conduit à l'activation de la réponse innée et adaptative au site tumoral, offrant une nouvelle stratégie prometteuse d'immunothérapie contre le cancer.

Renal response to the angiotensin II receptor subtype 1 antagonist irbesartan versus enalapril in hypertensive patients.

OBJECTIVE: To compare the acute and sustained renal hemodynamic effects on hypertensive patients of 100 mg irbesartan and 20 mg enalapril each once daily. PATIENTS: Twenty patients (aged 35-70 years) with uncomplicated, mild-to-moderate essential hypertension and normal serum creatinine levels completed this study. STUDY DESIGN: After random allocation to treatment (n=10 per group), administration schedule (morning or evening) was determined by further random allocation, with crossover of schedules after 6 weeks' therapy. Treatment and administration assignments were double-blind. Twenty-four-hour ambulatory blood pressure was monitored before and after 6 and 12 weeks of therapy. Renal hemodynamics were determined on the first day of drug administration and 12 and 24 h after the last dose during chronic treatment. RESULTS: Administration of each antihypertensive agent induced a renal vasodilatation with no significant change in glomerular filtration rate. However, the time course appeared to differ: irbesartan had no significant acute effect 4 h after the first dose, but during chronic administration a renal vasodilatory response was found 12 and 24 h after the dose; enalapril was effective acutely and 12 h after administration, but no residual effect was found 24 h after the dose. Both antihypertensive agents lowered mean ambulatory blood pressure effectively, with no significant difference between treatments or between administration schedules (morning versus evening). CONCLUSIONS: Irbesartan and enalapril have comparable effects on blood pressure and renal hemodynamics in hypertensive patients with normal renal functioning. However, the time profiles of the renal effects appear to differ, which might be important for long-term renoprotective effects.

The caspase-3-p120-RasGAP module generates a NF-κB repressor in response to cellular stress.

The nuclear factor κB (NF-κB) transcription factor is a master regulator of inflammation. Short-term NF-κB activation is generally beneficial. However, sustained NF-κB might be detrimental, directly causing apoptosis of cells or leading to a persistent damaging inflammatory response. NF-κB activity in stressed cells needs therefore to be controlled for homeostasis maintenance. In mildly stressed cells, caspase-3 cleaves p120 RasGAP, also known as RASA1, into an N-terminal fragment, which we call fragment N. We show here that this fragment is a potent NF-κB inhibitor. Fragment N decreases the transcriptional activity of NF-κB by promoting its export from the nucleus. Cells unable to generate fragment N displayed increased NF-κB activation upon stress. Knock-in mice expressing an uncleavable p120 RasGAP mutant showed exaggerated NF-κB activation when their epidermis was treated with anthralin, a drug used for the treatment of psoriasis. Our study provides biochemical and genetic evidence of the importance of the caspase-3-p120-RasGAP stress-sensing module in the control of stress-induced NF-κB activation.

Studies on the exaggerated inflammatory response caused by streptococcus suis at systemic and central nervous system levels

Streptococcus suis de type 2 est un microorganisme pathogène d’importance chez le porc. Il est la cause de différentes pathologies ayant comme caractéristique commune la méningite. C’est également un agent émergeant de zoonose : des cas cliniques humains ont récemment été rapportés en Asie. Cependant, la pathogénèse de S. suis n’est pas encore complètement élucidée. Jusqu’à présent, la réponse pro-inflammatoire initiée par S. suis n’a été étudiée qu’in vitro. L’étude du choc septique et de la méningite requiert toujours des modèles expérimentaux appropriés. Au cours de cette étude, nous avons développé un modèle in vivo d’infection chez la souris qui utilise la voie d’inoculation intra-péritonéale. Ce modèle a servi à l’étude de la réponse pro-inflammatoire associée à ce pathogène, tant au niveau systémique qu’au niveau du système nerveux central (SNC). Il nous a également permis de déterminer si la sensibilité aux infections à S. suis pouvait être influencée par des prédispositions génétiques de l’hôte. Le modèle d’infection par S. suis a été mis au point sur des souris de lignée CD1. Les résultats ont démontré une bactériémie élevée pendant les trois jours suivant l’infection. Celle-ci était accompagnée d’une libération rapide et importante de différentes cytokines pro-inflammatoires (TNF-α, IL-6, IL-12p40/p70, IFN-ɣ) et de chémokines (KC, MCP-1 and RANTES), qui ont entraîné un choc septique et la mort de 20 % des animaux. Ensuite, pour confirmer le rôle de l’inflammation sur la mortalité et pour déterminer si les caractéristiques génétiques de l’hôte pouvaient influencer la réponse inflammatoire et l’issue de la maladie, le modèle d’infection a été étendu à deux lignées murines consanguines différentes considérées comme résistante : la lignée C57BL/6 (B6), et sensible : la lignée A/J. Les résultats ont démontré une importante différence de sensibilité entre les souris A/J et les souris B6, avec un taux de mortalité atteignant 100 % à 20 h post-infection (p.i.) pour la première lignée et de seulement 16 % à 36 h p.i. pour la seconde. La quantité de bactéries dans le sang et dans les organes internes était similaire pour les deux lignées. Donc, tout comme dans la lignée CD1, la bactériémie ne semblait pas être liée à la mort des souris. La différence entre les taux de mortalité a été attribuée à un choc septique non contrôlé chez les souris A/J infectées par S. suis. Les souris A/J présentaient des taux exceptionnellement élevés de TNF-α, IL-12p40/p70, IL-1β and IFN- γ, significativement supérieurs à ceux retrouvés dans la lignée B6. Par contre, les niveaux de chémokines étaient similaires entre les lignées, ce qui suggère que leur influence est limitée dans le développement du choc septique dû à S. suis. Les souris B6 avaient une production plus élevée d’IL-10, une cytokine anti-inflammatoire, ce qui suppose que la cascade cytokinaire pro-inflammatoire était mieux contrôlée, entraînant un meilleur taux de survie. Le rôle bénéfique potentiel de l’IL-10 chez les souris infectées par S. suis a été confirmé par deux approches : d’une part en bloquant chez les souris B6 le récepteur cellulaire à l’IL-10 (IL-10R) par un anticorps monoclonal anti-IL-10R de souris et d’autre part en complémentant les souris A/J avec de l’IL-10 de souris recombinante. Les souris B6 ayant reçu le anticorps monoclonal anti-IL-10R avant d’être infectées par S. suis ont développé des signes cliniques aigus similaires à ceux observés chez les souris A/J, avec une mortalité rapide et élevée et des taux de TNF-α plus élevés que les souris infectées non traitées. Chez les souris A/J infectées par S. suis, le traitement avec l’IL-10 de souris recombinante a significativement retardé l’apparition du choc septique. Ces résultats montrent que la survie au choc septique dû à S. suis implique un contrôle très précis des mécanismes pro- et anti-inflammatoires et que la réponse anti-inflammatoire doit être activée simultanément ou très rapidement après le début de la réponse pro-inflammatoire. Grâce à ces expériences, nous avons donc fait un premier pas dans l’identification de gènes associés à la résistance envers S. suis chez l’hôte. Une des réussites les plus importantes du modèle d’infection de la souris décrit dans ce projet est le fait que les souris CD1 ayant survécu à la septicémie présentaient dès 4 jours p.i. des signes cliniques neurologiques clairs et un syndrome vestibulaire relativement similaires à ceux observés lors de méningite à S. suis chez le porc et chez l’homme. L’analyse par hybridation in situ combinée à de l’immunohistochimie des cerveaux des souris CD1 infectées a montré que la réponse inflammatoire du SNC débutait avec une augmentation significative de la transcription du Toll-like receptor (TLR)2 et du CD14 dans les microvaisseaux cérébraux et dans les plexus choroïdes, ce qui suggère que S. suis pourrait se servir de ces structures comme portes d’entrée vers le cerveau. Aussi, le NF-κB (suivi par le système rapporteur de l’activation transcriptionnelle de IκBα), le TNF-α, l’IL-1β et le MCP-1 ont été activés, principalement dans des cellules identifiées comme de la microglie et dans une moindre mesure comme des astrocytes. Cette activation a également été observée dans différentes structures du cerveau, principalement le cortex cérébral, le corps calleux, l’hippocampe, les plexus choroïdes, le thalamus, l’hypothalamus et les méninges. Partout, cette réaction pro-inflammatoire était accompagnée de zones extensives d’inflammation et de nécrose, de démyélinisation sévère et de la présence d’antigènes de S. suis dans la microglie. Nous avons mené ensuite des études in vitro pour mieux comprendre l’interaction entre S. suis et la microglie. Pour cela, nous avons infecté des cellules microgliales de souris avec la souche sauvage virulente (WT) de S. suis, ainsi qu’avec deux mutants isogéniques, un pour la capsule (CPS) et un autre pour la production d’hémolysine (suilysine). Nos résultats ont montré que la capsule était un important mécanisme de résistance à la phagocytose pour S. suis et qu’elle modulait la réponse inflammatoire, en dissimulant les composants pro-inflammatoires de la paroi bactérienne. Par contre, l’absence d’hémolysine, qui est un facteur cytotoxique potentiel, n’a pas eu d’impact majeur sur l’interaction de S. suis avec la microglie. Ces études sur les cellules microgliales ont permis de confirmer les résultats obtenus précédemment in vivo. La souche WT a induit une régulation à la hausse du TLR2 ainsi que la production de plusieurs médiateurs pro-inflammatoires, dont le TNF-α et le MCP-1. S. suis a induit la translocation du NF-kB. Cet effet était plus rapide dans les cellules stimulées par le mutant déficient en CPS, ce qui suggère que les composants de la paroi cellulaire représentent de puissants inducteurs du NF-kB. De plus, la souche S. suis WT a stimulé l’expression de la phosphotyrosine, de la PKC et de différentes cascades liées à l’enzyme mitogen-activated protein kinase (MAPK). Cependant, les cellules microgliales infectées par le mutant déficient en CPS ont montré des profils de phosphorylation plus forts et plus soutenus que celles infectées par le WT. Finalement, la capsule a aussi modulé l’expression de l’oxyde nitrique synthétase inductible (iNOS) induite par S. suis et par la production subséquente d’oxyde nitrique par la microglie. Ceci pourrait être lié in vivo à la neurotoxicité et à la vasodilatation. Nous pensons que ces résultats contribueront à une meilleure compréhension des mécanismes sous-tendant l’induction de l’inflammation par S. suis, ce qui devrait permettre, d’établir éventuellement des stratégies plus efficaces de lutte contre la septicémie et la méningite. Enfin, nous pensons que ce modèle expérimental d’infection chez la souris pourra être utilisé dans l’étude de la pathogénèse d’autres bactéries ayant le SNC pour cible.

Apatite-Polymer Composite Particles for Controlled Delivery of BMP-2: In Vitro Release and Cellular Response

Bone morphogenetic protein-2 (BMP-2) has the ability to induce osteoblast differentiation of undifferentiated cells, resulting in the healing of skeletal defects when delivered with a suitable carrier. We have applied a versatile delivery platform comprising a novel composite of two biomaterials with proven track records – apatite and poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) – to the delivery of BMP-2. Sustained release of this growth factor was tuned with variables that affect polymer degradation and/or apatite dissolution, such as polymer molecular weight, polymer composition, apatite loading, and apatite particle size. The effect of released BMP-2 on C3H10T1/2 murine pluripotent mesenchymal cells was assessed by tracking the expression of osteoblastic makers, alkaline phosphatase (ALP) and osteocalcin. Release media collected over 100 days induced elevated ALP activity in C3H10T1/2 cells. The expression of osteocalcin was also upregulated significantly. These results demonstrated the potential of apatite-PLGA composite particles for releasing protein in bioactive form over extended periods of time.

Tropical and extratropical responses of the North Atlantic atmospheric circulation to a sustained weakening of the MOC

The tropospheric response to a forced shutdown of the North Atlantic Ocean’s meridional overturning circulation (MOC) is investigated in a coupled ocean–atmosphere GCM [the third climate configuration of the Met Office Unified Model (HadCM3)]. The strength of the boreal winter North Atlantic storm track is significantly increased and penetrates much farther into western Europe. The changes in the storm track are shown to be consistent with the changes in near-surface baroclinicity, which can be linked to changes in surface temperature gradients near regions of sea ice formation and in the open ocean. Changes in the SST of the tropical Atlantic are linked to a strengthening of the subtropical jet to the north, which, combined with the enhanced storm track, leads to a pronounced split in the jet structure over Europe. EOF analysis and stationary box indices methods are used to analyze changes to the North Atlantic Oscillation (NAO). There is no consistent signal of a change in the variability of the NAO, and while the changes in the mean flow project onto the positive NAO phase, they are significantly different from it. However, there is a clear eastward shift of the NAO pattern in the shutdown run, and this potentially has implications for ocean circulation and for the interpretation of proxy paleoclimate records.

Effects of volatile fatty acid supply on their absorption and on water kinetics in the rumen of sheep sustained by intragastric infusions

Three sheep fitted with a ruminal cannula and an abomasal catheter were used to study water kinetics and absorption of VFA infused continuously into the rumen. The effects of changing VFA concentrations in the rumen by shifting VFA infusion rates were investigated in an experiment with a 3 x 3 Latin square design. On experimental days, the animals received the basal infusion rate of VFA (271 mmol/h) during the first 2 h. Each animal then received VFA at a different rate (135, 394, or 511 mmol/h) for the next 7.5 h. Using soluble markers (polyethylene glycol and Cr-EDTA), ruminal volume, liquid outflow, apparent water absorption, and VFA absorption rates were estimated. There were no significant effects of VFA infusion rate on ruminal volume and water kinetics. As the VFA infusion rate was increased, VFA concentration and osmolality in the rumen were increased and pH was decreased. There was a biphasic response of liquid outflow to changes in the total VFA concentration in the rumen, as both variables increased together up to a total VFA concentration of 80.1 mM, whereas, beyond that concentration, liquid outflow remained stable at an average rate of 407 mL/h. There were significant linear (P = 0.003) and quadratic (P = 0.001) effects of VFA infusion rate on the VFA absorption rate, confirming that VFA absorption in the rumen is mainly a concentration-dependent process. The proportion of total VFA supplied that was absorbed in the rumen was 0.845 (0.822, 0.877, and 0.910 for acetate, propionate, and butyrate, respectively). The molar proportions of acetate, propionate, and butyrate absorbed were affected by the level of VFA infusion in the rumen, indicating that this level affected to a different extent the absorption of the different acids.

Use of water-miscible retinyl palmitate as markers of chylomicrons gives earlier peak response of plasma retinyl esters compared with oil-soluble retinyl palmitate

Delayed peak response of plasma retinyl esters (RE) relative to plasma triacylglycerols (TAG) and apolipoprotein (Apo) B-48 responses following a fat load supplemented with vitamin A raised doubts about the use of vitamin A to label dietary-derived lipids and lipoproteins. The present study compared the use of water-miscible and oil-soluble retinyl palmitate (RP) as markers of dietary-derived lipoproteins in healthy subjects along with the measurements of postprandial plasma TAG and ApoB-48 responses to investigate whether the delayed peak response observed was due to delayed intestinal output of RE from oil-based solutions. Nine healthy female subjects were given a standard test meal containing a dose (112 mg) of RP in either water-miscible or oil-soluble form in random order, on two separate occasions after a 12 h overnight fast. The results showed that the mean plasma RE concentrations reached a peak significantly later than mean plasma TAG and ApoB-48 concentrations when oil-soluble RP was consumed, whereas plasma RE peaked earlier relative to plasma TAG and ApoB-48 responses when water-miscible RP was used. The results suggested a more rapid absorption with a significantly higher and earlier peak response of plasma RE when water-miscible RP was consumed. This was in contrast to the delayed initial appearance and later sustained higher concentrations of plasma RE during the late postprandial period when oil-soluble RP was consumed. The RE response to the water-miscible RP showed better concordance with plasma TAG response than that of oil-soluble RP.

Sustained striatal activity predicts eudaimonic well-being and cortisol output

Eudaimonic well-being—a sense of purpose, meaning, and engagement with life—is protective against psychopathology and predicts physical health, including lower levels of the stress hormone cortisol. Although it has been suggested that the ability to engage the neural circuitry of reward may promote well-being and mediate the relationship between well-being and health, this hypothesis has remained untested. To test this hypothesis, we had participants view positive, neutral, and negative images while fMRI data were collected. Individuals with sustained activity in the striatum and dorsolateral prefrontal cortex to positive stimuli over the course of the scan session reported greater well-being and had lower cortisol output. This suggests that sustained engagement of reward circuitry in response to positive events underlies well-being and adaptive regulation of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis.