Role of human hydroxysteroid (17beta) dehydrogenase type 1 (HSD17B1) in steroid-dependent diseases in females –novel indications for HSD17B1 inhibitors. Phenotypic analysis of transgenic mice overexpressing human HSD17B1.

Hormone-dependent diseases, e.g. cancers, rank high in mortality in the modern world, and thus, there is an urgent need for new drugs to treat these diseases. Although the diseases are clearly hormone-dependent, changes in circulating hormone concentrations do not explain all the pathological processes observed in the diseased tissues. A more inclusive explanation is provided by intracrinology – a regulation of hormone concentrations at the target tissue level. This is mediated by the expression of a pattern of steroid-activating and -inactivating enzymes in steroid target tissues, thus enabling a concentration gradient between the blood circulation and the tissue. Hydroxysteroid (17beta) dehydrogenases (HSD17Bs) form a family of enzymes that catalyze the conversion between low active 17-ketosteroids and highly active 17beta-hydroxysteroids. HSD17B1 converts low active estrogen (E1) to highly active estradiol (E2) with high catalytic efficiency, and altered HSD17B1 expression has been associated with several hormone-dependent diseases, including breast cancer, endometriosis, endometrial hyperplasia and cancer, and ovarian epithelial cancer. Because of its putative role in E2 biosynthesis in ovaries and peripheral target tissues, HSD17B1 is considered to be a promising drug target for estrogen-dependent diseases. A few studies have indicated that the enzyme also has androgenic activity, but they have been ignored. In the present study, transgenic mice overexpressing human HSD17B1 (HSD17B1TG mice) were used to study the effects of the enzyme in vivo. Firstly, the substrate specificity of human HSD17B1 was determined in vivo. The results indicated that human HSD17B1 has significant androgenic activity in female mice in vivo, which resulted in increased fetal testosterone concentration and female disorder of sexual development appearing as masculinized phenotype (increased anogenital distance, lack of nipples, lack of vaginal opening, combination of vagina with urethra, enlarged Wolffian duct remnants in the mesovarium and enlarged female prostate). Fetal androgen exposure has been linked to polycystic ovary syndrome (PCOS) and metabolic syndrome during adulthood in experimental animals and humans, but the genes involved in PCOS are largely unknown. A putative mechanism to accumulate androgens during fetal life by HSD17B1 overexpression was shown in the present study. Furthermore, as a result of prenatal androgen exposure locally in the ovaries, HSD17B1TG females developed ovarian benign serous cystadenomas in adulthood. These benign lesions are precursors of low-grade ovarian serous tumors. Ovarian cancer ranks fifth in mortality of all female cancers in Finland, and most of the ovarian cancers arise from the surface epithelium. The formation of the lesions was prevented by prenatal antiandrogen treatment and by transplanting wild type (WT) ovaries prepubertally into HSD17B1TG females. The results obtained in our non-clinical TG mouse model, together with a literature analysis, suggest that HSD17B1 has a role in ovarian epithelial carcinogenesis, and especially in the development of serous tumors. The role of androgens in ovarian carcinogenesis is considered controversial, but the present study provides further evidence for the androgen hypothesis. Moreover, it directly links HSD17B1-induced prenatal androgen exposure to ovarian epithelial carcinogenesis in mice. As expected, significant estrogenic activity was also detected for human HSD17B1. HSD17B1TG mice had enhanced peripheral conversion of E1 to E2 in a variety of target tissues, including the uterus. Furthermore, this activity was significantly decreased by treatments with specific HSD17B1 inhibitors. As a result, several estrogen-dependent disorders were found in HSD17B1TG females. Here we report that HSD17B1TG mice invariably developed endometrial hyperplasia and failed to ovulate in adulthood. As in humans, endometrial hyperplasia in HSD17B1TG females was reversible upon ovulation induction, triggering a rise in circulating progesterone levels, and in response to exogenous progestins. Remarkably, treatment with a HSD17B1 inhibitor failed to restore ovulation, yet completely reversed the hyperplastic morphology of epithelial cells in the glandular compartment. We also demonstrate that HSD17B1 is expressed in normal human endometrium, hyperplasia, and cancer. Collectively, our non-clinical data and literature analysis suggest that HSD17B1 inhibition could be one of several possible approaches to decrease endometrial estrogen production in endometrial hyperplasia and cancer. HSD17B1 expression has been found in bones of humans and rats. The non-clinical data in the present study suggest that human HSD17B1 is likely to have an important role in the regulation of bone formation, strength and length during reproductive years in female mice. Bone density in HSD17B1TG females was highly increased in femurs, but in lesser amounts also in tibias. Especially the tibia growth plate, but not other regions of bone, was susceptible to respond to HSD17B1 inhibition by increasing bone length, whereas the inhibitors did not affect bone density. Therefore, HSD17B1 inhibitors could be safer than aromatase inhibitors in regard to bone in the treatment of breast cancer and endometriosis. Furthermore, diseases related to improper growth, are a promising new indication for HSD17B1 inhibitors.

Experimental infection of rabbits with a recombinant bovine herpesvirus type 5 (BoHV-5) gI, gE and US9-negative

Bovine herpesvirus type 5 (BoHV-5) is a major cause of viral meningoencephalitis in cattle. The expression of different viral proteins has been associated with BoHV-5 neuropathogenesis. Among these, gI, gE and US9 have been considered essential for the production of neurological disease in infected animals. To evaluate the role of gI, gE and US9 in neurovirulence, a recombinant from which the respective genes were deleted (BoHV-5 gI-/gE-/US9-) was constructed and inoculated in rabbits of two age groups (four and eight weeks-old). When the recombinant virus was inoculated through the paranasal sinuses of four weeks-old rabbits, neurological disease was observed and death was the outcome in 4 out of 13 (30.7 %) animals, whereas clinical signs and death were observed in 11/13 (84.6%) of rabbits infected with the parental virus. In eight weeks-old rabbits, the BoHV-5 gI-/gE-/US9- did not induce clinically apparent disease and could not be reactivated after dexamethasone administration, whereas wild type BoHV-5 caused disease in 55.5% of the animals and was reactivated. These findings reveal that the simultaneous deletion of gI, gE and US9 genes did reduce but did not completely abolish the neurovirulence of BoHV-5 in rabbits, indicating that other viral genes may also play a role in the induction of neurological disease.

Herpes simplex virus type 1 (HSV-1) pathogenesis and HSV gene therapy of experimental autoimmune encephalomyelitis

The aim of this thesis was to develop new herpes simplex virus (HSV) vectors for gene therapy of experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), the principal model of multiple sclerosis (MS), and to study the pathogenesis of wild-type HSV-1 and HSV-1 vectors in vivo. By introducing potential immunomodulatory factors into mice with EAE we strived to develop therapies and possibly find molecules improving recovery from EAE. We aimed at altering the immune response by inducing favorable Th2-type cytokines, thus shifting the immune response from a Th1- or a Th17-response. Our HSV vector expressing interleukin (IL)-5 modulated the cytokine responses, decreased inflammation and alleviated EAE. The use of a novel method, bacterial artificial chromosome (BAC), for engineering recombinant HSV facilitated the construction of a new vector expressing leukemia inhibitory factor (LIF). LIF is a neurotropic cytokine with broad functions in the central nervous system (CNS). LIF promotes oligodendrocyte maturation and decreases demyelination and oligodendrocyte loss. The BAC-derived HSV-LIF vector alleviated the clinical symptoms, induced a higher number of oligodendrocytes and modulated T cell responses. By administering HSV via different infection routes, e.g. peripherally via the nose or eye, or intracranially to the brain, the effect of the immune response on HSV spread at different points of the natural infection route was studied. The intranasal infection was an effective delivery route of HSV to the trigeminal ganglion and CNS, whereas corneal infection displayed limited spread. The corneal and intranasal infections induced different peripheral immune responses, which might explain the observed differences in viral spread.

Characterization of Leaf-Type Ferredoxin-NADP+ Oxidoreductase (FNR) Isoforms in Arabidopsis thaliana

Life on earth is based on sunlight, which is captured in chemical form by photosynthetic reactions. In the chloroplasts of plants, light reactions of photosynthesis take place at thylakoid membranes, whereas carbon assimilation reactions occur in the soluble stroma. The products of linear electron transfer (LET), highly-energetic ATP molecules, and reducing power in the form of NADPH molecules, are further used in the fixation of inorganic CO2 molecules into organic sugars. Ferredoxin-NADP+ oxidoreductase (FNR) catalyzes the last of the light reactions by transferring electrons from ferredoxin (FD) to NADP+. In addition to LET, FNR has been suggested to play a role in cyclic electron transfer (CET), which produces ATP without the accumulation of reducing equivalents. CET is proposed to occur via two putative routes, the PGR5- route and the NDH-route. In this thesis, the leaf-type FNR (LFNR) isoforms LFNR1 and LFNR2 of a model organism, Arabidopsis thaliana, were characterized. The physiological roles of LFNRs were investigated using single and double mutant plants. The viability of the single mutants indicates functionality of both isoforms, with neither appearing to play a specific role in CET. The more severe phenotype of low-temperature adapted fnr2 plants compared to both wild-type (WT) and fnr1 plants suggests a specific role for LFNR2 under unfavorable growth conditions. The more severe phenotype of the fnr1 x fnr2 (F1 generation) plants compared to single mutants reflects down-regulated photosynthetic capacity, whereas slightly higher excitation pressure indicates mild over-excitation of electron transfer chain (ETC). However, induction of CET and various photoprotective mechanisms enable adaptation of fnr1 x fnr2 plants to scarcity of LFNR. The fnr1 fnr2 plants (F2 generation), without detectable levels of LFNR, were viable only under heterotrophic conditions. Moreover, drought stress induced acceleration of the rate of P700 + re-reduction in darkness was accompanied by a concomitant up-regulation of the PGR5-route specific components, PGR5 and PGRL1, demonstrating the induction of CET via the PGR5-route. The up-regulation of relative transcriptional expression of the FD1 gene indicates that the FD1 isoform may have a specific function in CET, while no such role could be defined for either of the LFNR isoforms. Both the membrane-bound and soluble LFNR1 and LFNR2 each appear as two distinct spots after 2D-PAGE with different isoelectric points (pIs), indicating the existence of post-translational modifications (PTMs) which do not determine the membrane attachment of LFNR. The possibility of phosphorylation and glycosylation PTMs were excluded, but all four LFNR forms were shown to contain acetylated lysine residues as well as alternative N-termini. N-terminal acetylation was shown to shift the pI of both LFNRs to be more acidic. In addition, all four LFNR forms were demonstrated to interact both with FD1 and FD2 in vitro

Attenuation and immunogenicity of recombinant yellow fever 17D-dengue type 2 virus for rhesus monkeys

A chimeric yellow fever (YF)-dengue serotype 2 (dengue 2) virus was constructed by replacing the premembrane and envelope genes of the YF 17D virus with those from dengue 2 virus strains of Southeast Asian genotype. The virus grew to high titers in Vero cells and, after passage 2, was used for immunogenicity and attenuation studies in rhesus monkeys. Subcutaneous immunization of naive rhesus monkeys with the 17D-D2 chimeric virus induced a neutralizing antibody response associated with the protection of 6 of 7 monkeys against viremia by wild-type dengue 2 virus. Neutralizing antibody titers to dengue 2 were significantly lower in YF-immune animals than in YF-naive monkeys and protection against challenge with wild-type dengue 2 virus was observed in only 2 of 11 YF-immune monkeys. An anamnestic response to dengue 2, indicated by a sharp increase of neutralizing antibody titers, was observed in the majority of the monkeys after challenge with wild-type virus. Virus attenuation was demonstrated using the standard monkey neurovirulence test. The 17D-D2 chimera caused significantly fewer histological lesions than the YF 17DD virus. The attenuated phenotype could also be inferred from the limited viremias compared to the YF 17DD vaccine. Overall, these results provide further support for the use of chimeric viruses for the development of a new live tetravalent dengue vaccine.

The role of IFN-gamma and IL-4 in gastric mucosa inflammation associated with Helicobacter heilmannii type 1 infection

Although Helicobacter heilmannii infection is less common than H. pylori infection in humans, it is considered to be of medical importance because of its association with gastritis, gastric ulcer, carcinoma, and mucosa-associated lymphoid tissue lymphoma of the stomach. However, there have been no studies evaluating the role of the Th cell response in H. heilmannii gastric infection. We evaluated the participation of pro-inflammatory and anti-inflammatory cytokines, IFN-gamma and IL-4, in H. heilmannii gastric infection in genetically IFN-gamma- or IL-4-deficient mice. The serum IFN-gamma and IL-4 concentrations were determined by ELISA. The gastric polymorphonuclear infiltrate was higher (P = 0.007) in H. heilmannii-positive than in H. heilmannii-negative wild-type (WT) C57BL/6 mice, whereas no significant inflammation was demonstrable in the stomach of H. heilmannii-positive IFN-gamma-/- C57BL/6 mice. The degree of gastric inflammatory cells, especially in oxyntic mucosa, was also higher (P = 0.007) in infected IL-4-/- than in WT BALB/c mice. Serum IFN-gamma levels were significantly higher in IL-4-/- than in WT BALB/c mice, independently of H. heilmannii-positive or -negative status. Although no difference in serum IFN-gamma levels was seen between H. heilmannii-positive (11.3 ± 3.07 pg/mL, mean ± SD) and -negative (11.07 ± 3.5 pg/mL) WT BALB/c mice, in the group of IL-4-/- animals, the serum concentration of IFN-g was significantly higher in the infected ones (38.16 ± 10.5 pg/mL, P = 0.04). In contrast, serum IL-4 levels were significantly decreased in H. heilmannii-positive (N = 10) WT BALB/c animals compared to the negative (N = 10) animals. In conclusion, H. heilmannii infection induces a predominantly Th1 immune response, with IFN-gamma playing a central role in gastric inflammation.

Construction and growth properties of bovine herpesvirus type 5 recombinants defective in the glycoprotein E or thymidine kinase gene or both

Bovine herpesvirus type 5 (BoHV-5) is an important pathogen of cattle in South America. We describe here the construction and characterization of deletion mutants defective in the glycoprotein E (gE) or thymidine kinase (TK) gene or both (gE/TK) from a highly neurovirulent and well-characterized Brazilian BoHV-5 strain (SV507/99). A gE-deleted recombinant virus (BoHV-5 gE∆) was first generated in which the entire gE open reading frame was replaced with a chimeric green fluorescent protein gene. A TK-deleted recombinant virus (BoHV-5 TK∆) was then generated in which most of the TK open reading frame sequences were deleted and replaced with a chimeric β-galactosidase gene. Subsequently, using the BoHV-5 gE∆ virus as backbone, a double gene-deleted (TK plus gE) BoHV-5 recombinant (BoHV-5 gE/TK∆) was generated. The deletion of the gE and TK genes was confirmed by immunoblotting and PCR, respectively. In Madin Darby bovine kidney (MDBK) cells, the mutants lacking gE (BoHV-5 gE∆) and TK + gE (BoHV-5 gE/TK∆) produced small plaques while the TK-deleted BoHV-5 produced wild-type-sized plaques. The growth kinetics and virus yields in MDBK cells for all three recombinants (BoHV-5 gE∆, BoHV-5 TK∆ and BoHV-5 gE/TK∆) were similar to those of the parental virus. It is our belief that the dual gene-deleted recombinant (BoHV-5 gE/TK∆) produced on the background of a highly neurovirulent Brazilian BoHV-5 strain may have potential application in a vaccine against BoHV-5.

The cloning and reconstitution of a bovine adenovirus type 2 E3 deletion mutant and the sequencing and analysis of the early 4 region

Recombinant Adenoviruses (Ads) have been shown to have potential applications in three areas: gene therapy, high level protein expression and recombinant vaccines.' At least three different locations within the Ad genome can be deleted and subsequently used for the insertion of foreign sequences. These include the Early 3 (E3), Early 1 (E1) and Early 4 (E4) regions. Viral vectors of this type have been well studied in Human Ads 2 and 5, however one has not yet been constructed for Bovine Adenovirus Type 2 (BAV2). The E3 region is located between 76.6 and 86 m.u. on the r-strand and is transcribed in a rightward direction. The gene products of the Early 3 region (E3) have been shown to be non-essential for viral replication, in vitro, but are required for host immunosurveillance. This study represents the cloning and reconstitution of a BAV2 E3 deletion mutant. A deletion of 1800bp was made within the E3 region of BAV2 and the thymidine kinase gene was subsequently inserted in the deleted area . . The plasmid pdlE3-4tk1 (23.4Kbp) was constructed and used to to facilitate homologous recombination with the wild type BAV2 to produce a mutant. Southern Blotting and Hybridization results suggest the presence of a BAV2 E3 deletion mutant with thymidine kinase sequences present. The E4 region of Human Adenovirus types 2 and 5 is located at the extreme right end of the genome (91.3 map units - 99.1 map units) and is transcribed in a leftward direction giving rise to a complicated set of differentially spliced mRNAs. Essentially there are 7 open reading frames (ORFs) encoding for at least 7 polypeptides. The gene products encoded by the E4 region have been shown to be essential for the expression of late viral genes, host cell shutoff and normal viral growth. We have cloned and sequenced the right end segment between 90.5 map units and 100 map units of the BAV2 genome. The results show several open reading frames which encode polypeptides exhibiting homology to three polypeptides encoded by the E4 region of human adenovirus type 2. These include the 14kDa protein encoded by ORF1, the 34kDa protein encoded by ORF6 and the 13kDa protein encoded by ORF3. The nucleotide sequence, restriction enzyme map, and ORF map of the E4 region could be very useful in future molecular manipulation of this region and could possibly explain the slow growth rate of BAV2 in MDBK cells.

Rôle de la phospholipase A2 de type V dans le recrutement de leucocytes au foyer inflammatoire

Les phospholipases A2 sécrétées (sPLA2) font partie d’une grande famille d’enzymes impliquées dans la synthèse d’écosanoïdes, de chimiokines et dans l’expression de molécules d’adhérence. Ce groupe comprend dix isoformes différentes (sPLA2-IB, -IIA, -IIC, -IID, -IIE, -IIF, -III, -V, -X et XII) dont la majorité sont surexprimées en présence de molécules pro-inflammatoires telles que l’interleukine-1β (IL-1 β) et le lipopolysaccharide bactérien (LPS). La sPLA2-IIA fut longtemps considérée comme la principale sPLA2 associée à l’inflammation. Toutefois, un nombre grandissant d’études suggère l’implication d’autres isoformes dans la réponse inflammatoire. Étant donné la similarité structurelle des différentes isoformes de sPLA2, la majorité des inhibiteurs présentement disponibles sont non spécifiques et bloquent simultanément plus d’une sPLA2. De ce fait, encore peu de choses sont connues quant au rôle précis de chacune des sPLA2 dans la réponse inflammatoire. Ayant accès à des souris génétiquement modifiées n’exprimant pas la sPLA2-V (sPLA2-V-/-), nous avons donc investigué le rôle spécifique de la sPLA2-V dans le recrutement leucocytaire induit par le LPS, ainsi que sa capacité à moduler l’expression de certaines molécules d’adhérence. Pour ce faire, nous avons utilisé le modèle inflammatoire de la poche d’air sous-cutanée. L’administration de LPS dans la poche d’air de souris contrôles (WT) entraîne un recrutement leucocytaire important. Cet appel de cellules inflammatoires est cependant significativement diminué chez les souris sPLA2-V-/-. De plus, l’expression des molécules d’adhérence VCAM-1 et ICAM-1 est également diminuée chez les souris sPLA2-V-/- comparativement aux souris WT. Nos résultats démontrent donc le rôle important de la sPLA2-V dans le recrutement leucocytaire et l’expression de molécules d’adhérence induits par le LPS, confirmant ainsi l’implication de cette enzyme dans le processus inflammatoire.

Rôle des topoisomérases de type IA dans la ségrégation des chromosomes chez Escherichia coli

Les topoisomérases I (topA) et III (topB) sont les deux topoisomérases (topos) de type IA d’Escherichia coli. La fonction principale de la topo I est la relaxation de l’excès de surenroulement négatif, tandis que peu d’information est disponible sur le rôle de la topo III. Les cellules pour lesquelles les deux topoisomérases de type IA sont manquantes souffrent d’une croissance difficile ainsi que de défauts de ségrégation sévères. Nous démontrons que ces problèmes sont majoritairement attribuables à des mutations dans la gyrase qui empêchent l’accumulation d’excès de surenroulement négatif chez les mutants sans topA. L’augmentation de l’activité de la gyrase réalisée par le remplacement de l’allèle gyrB(Ts) par le gène de type sauvage ou par l’exposition des souches gyrB(Ts) à une température permissive, permet la correction significative de la croissance et de la ségrégation des cellules topos de type IA. Nous démontrons également que les mutants topB sont hypersensibles à l’inhibition de la gyrase par la novobiocine. La réplication non-régulée en l’absence de topA et de rnhA (RNase HI) augmente la nécessité de l’activité de la topoisomérase III. De plus, en l’absence de topA et de rnhA, la surproduction de la topoisomérase III permet de réduire la dégradation importante d’ADN qui est observée en l’absence de recA (RecA). Nous proposons un rôle pour la topoisomérase III dans la ségrégation des chromosomes lorsque l’activité de la gyrase n’est pas optimale, par la réduction des collisions fourches de réplication s’observant particulièrement en l’absence de la topo I et de la RNase HI.

Études de type structure fonction du couplage électromécanique et de la coopérativité sous-unitaire chez les canaux potassiques dépendants du voltage

Les canaux potassiques voltage-dépendants forment des tétramères dont chaque sous-unité comporte six segments transmembranaires (S1 à S6). Le pore, formé des segments S5-S6 de chaque sous-unité, est entouré de quatre domaines responsables de la sensibilité au potentiel membranaire, les senseurs de voltage (VS; S1-S4). Lors d’une dépolarisation membranaire, le mouvement des résidus chargés situés dans le VS entraine un mouvement de charges détectable en électrophysiologie, le courant de « gating ». L’activation du VS conduit à l'ouverture du pore, qui se traduit par un changement de conformation en C-terminal du segment S6. Pour élucider les principes qui sous-tendent le couplage électromécanique entre ces deux domaines, nous avons étudié deux régions présumées responsables du couplage chez les canaux de type Shaker K+, soit la région carboxy-terminale du segment S6 et le lien peptidique reliant les segments transmembranaire S4-S5 (S4-5L). Avec la technique du « cut-open voltage clamp fluorometry » (COVCF), nous avons pu déterminer que l’interaction inter-sous-unitaire RELY, formée par des acides aminés situés sur le lien S4-5L et S6 de deux sous-unités voisines, est impliquée dans le développement de la composante lente observée lors du retour des charges de « gating » vers leur état de repos, le « OFF-gating ». Nous avons observé que l’introduction de mutations dans la région RELY module la force de ces interactions moléculaires et élimine l’asymétrie observée dans les courants de « gating » de type sauvage. D’ailleurs, nous démontrons que ce couplage inter-sous-unitaire est responsable de la stabilisation du pore dans l’état ouvert. Nous avons également identifié une interaction intra-sous-unitaire entre les résidus I384 situé sur le lien S4-5L et F484 sur le segment S6 d’une même sous-unité. La déstabilisation de cette interaction hydrophobique découple complètement le mouvement des senseurs de voltage et l'ouverture du pore. Sans cette interaction, l’énergie nécessaire pour activer les VS est moindre en raison de l’absence du poids mécanique appliqué par le pore. De plus, l’abolition du couplage électromécanique élimine également le « mode shift », soit le déplacement de la dépendance au voltage des charges de transfert (QV) vers des potentiels hyperpolarisants. Ceci indique que le poids mécanique du pore imposé au VS entraine le « mode shift », en modulant la conformation intrinsèque du VS par un processus allostérique.

Développement d’immunothérapies spécifiques pour le traitement de l’hépatite autoimmune de type 2 chez un modèle murin

L’hépatite autoimmune (HAI) est une maladie grave affectant le foie et présentant un haut taux de mortalité lorsque non traitée. Les traitements disponibles sont efficaces, mais de graves effets secondaires leur sont associés. Ces effets secondaires sont généralement le résultat d'une forte immunosuppression et d’autres sont spécifiques à chaque médicament. Aucune immunothérapie spécifique n’est présentement disponible pour le traitement de l’HAI. Récemment, un modèle murin d’HAI a été développé dans notre laboratoire par xénoimmunisation des souris C57BL/6 avec les antigènes humains de l'HAI de type 2. Ce modèle présente la plupart des caractéristiques biochimiques et cliniques retrouvées chez les patients atteints d'HAI de type 2. Dans cette étude, nous avons évaluée l’efficacité de deux types de traitement pour l’HAI de type 2 à l’aide de notre modèle murin. Dans un premier temps, l’anticorps anti-CD3ε a été étudié en prophylaxie et en traitement. Nous avons montré qu’une posologie de 5µg d’anti-CD3 i.v. par jour pendant 5 jours consécutifs induit une rémission chez les souris avec HAI de type 2 établie (traitement). Cette rémission est caractérisée par une normalisation des niveaux d’alanine aminotransférase et une diminution significative de l’inflammation hépatique. Cette rémission semble être associée à une déplétion partielle et transitoire des lymphocytes T CD3+ dans la périphérie et une augmentation des lymphocytes T régulateurs CD4+, CD25+ et Foxp3+ dans le foie. La même posologie lorsqu’elle est appliquée en prophylaxie n’a pas réussi à prévenir l’apparition de l’HAI de type 2. La deuxième voie de traitement consiste en l’administration par voie intranasale d’un forte dose de formiminotransférase cyclodésaminase murin (mFTCD), un autoantigène reconnu dans l’HAI de type 2. Une administration en prophylaxie par voie intranasale de 100µg de mFTCD par jour durant 3 jours consécutifs arrive à prévenir l’HAI de type 2 en diminuant l’inflammation hépatique au bout de deux semaines post-traitement.

Genetic studies on the role of type IA DNA topoisomerases in DNA metabolism and genome maintenance in Escherichia coli

Le surenroulement de l’ADN est important pour tous les processus cellulaires qui requièrent la séparation des brins de l’ADN. Il est régulé par l’activité enzymatique des topoisomérases. La gyrase (gyrA et gyrB) utilise l’ATP pour introduire des supertours négatifs dans l’ADN, alors que la topoisomérase I (topA) et la topoisomérase IV (parC et parE) les éliminent. Les cellules déficientes pour la topoisomérase I sont viables si elles ont des mutations compensatoires dans un des gènes codant pour une sous-unité de la gyrase. Ces mutations réduisent le niveau de surenroulement négatif du chromosome et permettent la croissance bactérienne. Une de ces mutations engendre la production d'une gyrase thermosensible. L’activité de surenroulement de la gyrase en absence de la topoisomérase I cause l’accumulation d’ADN hyper-surenroulé négativement à cause de la formation de R-loops. La surproduction de la RNase HI (rnhA), une enzyme qui dégrade l’ARN des R-loops, permet de prévenir l’accumulation d’un excès de surenroulement négatif. En absence de RNase HI, des R-loops sont aussi formés et peuvent être utilisés pour déclencher la réplication de l’ADN indépendamment du système normal oriC/DnaA, un phénomène connu sous le nom de « constitutive stable DNA replication » (cSDR). Pour mieux comprendre le lien entre la formation de R-loops et l’excès de surenroulement négatif, nous avons construit un mutant conditionnel topA rnhA gyrB(Ts) avec l’expression inductible de la RNase HI à partir d’un plasmide. Nous avons trouvé que l’ADN des cellules de ce mutant était excessivement relâché au lieu d'être hypersurenroulé négativement en conditions de pénurie de RNase HI. La relaxation de l’ADN a été montrée comme étant indépendante de l'activité de la topoisomérase IV. Les cellules du triple mutant topA rnhA gyrB(Ts) forment de très longs filaments remplis d’ADN, montrant ainsi un défaut de ségrégation des chromosomes. La surproduction de la topoisomérase III (topB), une enzyme qui peut effectuer la décaténation de l’ADN, a corrigé les problèmes de ségrégation sans toutefois restaurer le niveau de surenroulement de l’ADN. Nous avons constaté que des extraits protéiques du mutant topA rnhA gyrB(Ts) pouvaient inhiber l’activité de surenroulement négatif de la gyrase dans des extraits d’une souche sauvage, suggérant ainsi que la pénurie de RNase HI avait déclenché une réponse cellulaire d’inhibition de cette activité de la gyrase. De plus, des expériences in vivo et in vitro ont montré qu’en absence de RNase HI, l’activité ATP-dépendante de surenroulement négatif de la gyrase était inhibée, alors que l’activité ATP-indépendante de cette enzyme demeurait intacte. Des suppresseurs extragéniques du défaut de croissance du triple mutant topA rnhA gyrB(Ts) qui corrigent également les problèmes de surenroulement et de ségrégation des chromosomes ont pour la plupart été cartographiés dans des gènes impliqués dans la réplication de l’ADN, le métabolisme des R-loops, ou la formation de fimbriae. La deuxième partie de ce projet avait pour but de comprendre les rôles des topoisomérases de type IA (topoisomérase I et topoisomérase III) dans la ségrégation et la stabilité du génome de Escherichia coli. Pour étudier ces rôles, nous avons utilisé des approches de génétique combinées avec la cytométrie en flux, l’analyse de type Western blot et la microscopie. Nous avons constaté que le phénotype Par- et les défauts de ségrégation des chromosomes d’un mutant gyrB(Ts) avaient été corrigés en inactivant topA, mais uniquement en présence du gène topB. En outre, nous avons démontré que la surproduction de la topoisomérase III pouvait corriger le phénotype Par- du mutant gyrB(Ts) sans toutefois corriger les défauts de croissance de ce dernier. La surproduction de topoisomérase IV, enzyme responsable de la décaténation des chromosomes chez E. coli, ne pouvait pas remplacer la topoisomérase III. Nos résultats suggèrent que les topoisomérases de type IA jouent un rôle important dans la ségrégation des chromosomes lorsque la gyrase est inefficace. Pour étudier le rôle des topoisomérases de type IA dans la stabilité du génome, la troisième partie du projet, nous avons utilisé des approches génétiques combinées avec des tests de « spot » et la microscopie. Nous avons constaté que les cellules déficientes en topoisomérase I avaient des défauts de ségrégation de chromosomes et de croissance liés à un excès de surenroulement négatif, et que ces défauts pouvaient être corrigés en inactivant recQ, recA ou par la surproduction de la topoisomérase III. Le suppresseur extragénique oriC15::aph isolé dans la première partie du projet pouvait également corriger ces problèmes. Les cellules déficientes en topoisomérases de type IA formaient des très longs filaments remplis d’ADN d’apparence diffuse et réparti inégalement dans la cellule. Ces phénotypes pouvaient être partiellement corrigés par la surproduction de la RNase HI ou en inactivant recA, ou encore par des suppresseurs isolés dans la première partie du projet et impliques dans le cSDR (dnaT18::aph et rne59::aph). Donc, dans E. coli, les topoisomérases de type IA jouent un rôle dans la stabilité du génome en inhibant la réplication inappropriée à partir de oriC et de R-loops, et en empêchant les défauts de ségrégation liés à la recombinaison RecA-dépendante, par leur action avec RecQ. Les travaux rapportés ici révèlent que la réplication inappropriée et dérégulée est une source majeure de l’instabilité génomique. Empêcher la réplication inappropriée permet la ségrégation des chromosomes et le maintien d’un génome stable. La RNase HI et les topoisomérases de type IA jouent un rôle majeur dans la prévention de la réplication inappropriée. La RNase HI réalise cette tâche en modulant l’activité de surenroulement ATP-dependante de la gyrase, et en empêchant la réplication à partir des R-loops. Les topoisomérases de type IA assurent le maintien de la stabilité du génome en empêchant la réplication inappropriée à partir de oriC et des R-loops et en agissant avec RecQ pour résoudre des intermédiaires de recombinaison RecA-dépendants afin de permettre la ségrégation des chromosomes.

The role of myeloid receptors on murine plasmacytoid dendritic cells in induction of type I interferon

This study tested the hypothesis that a set of predominantly myeloid restricted receptors (F4/80, CD36, Dectin-1, CD200 receptor and mannan binding lectins) and the broadly expressed CD200 played a role in a key function of plasmacytoid DC (pDC), virally induced type I interferon (IFN) production. The Dectin-1 ligands zymosan, glucan phosphate and the anti-Dectin-1 monoclonal antibody (mAb) 2A11 had no effect on influenza virus induced IFNα/β production by murine splenic pDC. However, mannan, a broad blocking reagent against mannose specific receptors, inhibited IFNα/β production by pDC in response to inactivated influenza virus. Moreover, viral glycoproteins (influenza virus haemagglutinin and HIV-1 gp120) stimulated IFNα/β production by splenocytes in a mannan-inhibitable manner, implicating the function of a lectin in glycoprotein induced IFN production. Lastly, the effect of CD200 on IFN induction was investigated. CD200 knock-out macrophages produced more IFNα than wild-type macrophages in response to polyI:C, a MyD88-independent stimulus, consistent with CD200's known inhibitory effect on myeloid cells. In contrast, blocking CD200 with an anti-CD200 mAb resulted in reduced IFNα production by pDC-containing splenocytes in response to CpG and influenza virus (MyD88-dependent stimuli). This suggests there could be a differential effect of CD200 on MyD88 dependent and independent IFN induction pathways in pDC and macrophages. This study supports the hypothesis that a mannan-inhibitable lectin and CD200 are involved in virally induced type I IFN induction.

Role of NleH, a Type III Secreted Effector from Attaching and Effacing Pathogens, in Colonization of the Bovine, Ovine, and Murine Gut

The human pathogen enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) O157:H7 colonizes human and animal gut via formation of attaching and effacing lesions. EHEC strains use a type III secretion system to translocate a battery of effector proteins into the mammalian host cell, which subvert diverse signal transduction pathways implicated in actin dynamics, phagocytosis, and innate immunity. The genomes of sequenced EHEC O157: H7 strains contain two copies of the effector protein gene nleH, which share 49% sequence similarity with the gene for the Shigella effector OspG, recently implicated in inhibition of migration of the transcriptional regulator NF-kappa B to the nucleus. In this study we investigated the role of NleH during EHEC O157: H7 infection of calves and lambs. We found that while EHEC Delta nleH colonized the bovine gut more efficiently than the wild-type strain, in lambs the wild-type strain exhibited a competitive advantage over the mutant during mixed infection. Using the mouse pathogen Citrobacter rodentium, which shares many virulence factors with EHEC O157: H7, including NleH, we observed that the wild-type strain exhibited a competitive advantage over the mutant during mixed infection. We found no measurable differences in T-cell infiltration or hyperplasia in colons of mice inoculated with the wild-type or the nleH mutant strain. Using NF-kappa B reporter mice carrying a transgene containing a luciferase reporter driven by three NF-kappa B response elements, we found that NleH causes an increase in NF-kappa B activity in the colonic mucosa. Consistent with this, we found that the nleH mutant triggered a significantly lower tumor necrosis factor alpha response than the wild-type strain.