The role of Malt1 proteolytic activity in T cell activation and lymphoma development

Abstract Long term contact with pathogens induces an adaptive immune response, which is mainly mediated by T and B cells. Antigen-induced activation of T and B cells is an important event, since it facilitates the transition of harmless, low proliferative lymphocytes into powerful and fast expanding cells, which can, if deregulated, be extremely harmful and dangerous for the human body. One of the most important events during lymphocyte activation is the induction of NF-xB activity, a transcription factor that controls not only cytokine secretion, but also lymphocyte proliferation and survival. Recent discoveries identified the CBM complex as the central regulator of NF-xB activity in lymphocytes. The CBM complex consists of the three proteins Carma1, Bcl10 and Malt1, in which Carma1 serves as recruitment platform of the complex and Bcl10 as an adaptor to recruit Malt1 to this platform. But exactly how Malt1 activates NF-x6 is still poorly understood. We discovered that Malt1 is a protease, which cleaves its interaction partner Bcl10 upon T and B cell stimulation. We mapped the Bcl10 cleavage site by single point mutations as well as by a proteomics approach, and used this knowledge to design a fluorogenic Malt1 reporter peptide. With this tool were we able to the first time demonstrate proteolytic activity of Malt1 in vitro, using recombinant Malt1, and in stimulated T cells. Based on similarities to a metacaspase, we designed a Malt1inhibitor, which allowed unto investigate the role of Malt1 activity in T cells. Malt1-inhibited T cells showed a clear defect in NF-xB activity, resulting in impaired IL-2 cytokine secretion levels. We also found a new unexpected role for Bcl10; the blockade of Bcl10 cleavage resulted in a strongly impaired capability of stimulated T cells to adhere to the extracellular matrix protein fibronectin. Because of the central position of the C8M complex, it is not surprising that different lymphomas show abnormal expressions of Carma1, Bcl10 and Malt1. We investigated the role of Malt1 proteolytic activity in the most aggressive subtype of diffuse large B cell lymphomas called ABC, which was described to depend on the expression of Carmal, and frequently carries oncogenic Carmal mutations. We found constitutive high Malt1 activity in all tested ABC cell lines visualized by detection of cleavage products of Malt1 substrates. With the use of the Malt1-inhibitor, we could demonstrate that Malt-inhibition in those cells had two effects. First, the tumor cell proliferation was decreased, most likely because of lower autocrine stimulation by cytokines. Second, we could sensitize the ABC cells towards cell death, which is most likely caused by reduced expression of prosurvival NF-xB target gens. Taken together, we identified Malt1 as a protease in T and B cells, demonstrated its importance for NF-xB signaling and its deregulation in a subtype of diffuse large B cell lymphoma. This could allow the development of a new generation of immunomodulatory and anti-cancer drugs. Résumé Un contact prolongé avec des pathogènes provoque une réponse immunitaire adaptative qui dépend principalement des cellules T et 8. L'activation des lymphocytes T et B, suite à la reconnaissance d'un antigène, est un événement important puisqu'il facilite la transition pour ces cellules d'un état de prolifération limitée et inoffensive à une prolifération soutenue et rapide. Lorsque ce mécanisme est déréglé ìl peut devenir extrêmement nuisible et dangereux pour le corps humain. Un des événement les plus importants lors de l'activation des lymphocytes est l'induction du facteur de transcription NFxB, qui organise la sécrétion de cytokines ainsi que la prolifération et la survie des lymphocytes. Le complexe CBM, composé des trois protéines Carmai, Bc110 et Malt1, a été récemment identifié comme un régulateur central de l'activité de NF-x8 dans les lymphocytes. Carma1 sert de plateforme de recrutement pour ce complexe alors que Bc110 permet d'amener Malt1 dans cette plateforme. Cependant, le rôle exact de Malt1 dans l'activation de NF-tcB reste encore mal compris. Nous avons découvert que Malt1 est une protéase qui clive son partenaire d'interaction BcI10 après stimulation des cellules T et B. Nous avons identifié le site de clivage de BcI10 par une série de mutations ponctuelles ainsi que par une approche protéomique, ce qui nous a permis de fabriquer un peptide reporteur fluorogénique pour mesurer l'activité de Malt1. Grâce à cet outil, nous avons démontré pour la première fois l'activité protéolytique de Malt1 in vitro à l'aide de protéines Malt1 recombinantes ainsi que dans des cellules T stimulées. La ressemblance de Malt1 avec une métacaspase nous a permis de synthétiser un inhibiteur de Malt1 et d'étudier ainsi le rôle de l'activité de Malt1 dans les cellules T. L'inhibition de Malt1 dans les cellules T a révélé un net défaut de l'activité de NF-x8, ayant pour effet une sécrétion réduite de la cytokine IL-2. Nous avons également découvert un rôle inattendu pour Bcl10: en effet, bloquer le clivage de Bcl10 diminue fortement la capacité d'adhésion des cellules T stimulées à la protéine fïbronectine, un composant de la matrice extracellulaire. En raison de la position centrale du complexe CBM, il n'est pas étonnant que le niveau d'expression de Carmai, Bcl10 et Malt1 soit anormal dans plusieurs types de lymphomes. Nous avons examiné le rôle de l'activité protéolytique de Malt1 dans le sous-type le plus agressif des lymphomes B diffus à grandes cellules, appelé sous-type ABC. Ce sous-type de lymphomes dépend de l'expression de Carmai et présente souvent des mutations oncogéniques de Carma1. Nous avons démontré que l'activité de Malt1 était constitutivement élevée dans toutes les lignées cellulaires de type ABC testées, en mettant en évidence la présence de produits de clivage de différents substrats de Malt1. Enfin, l'utilisation de l'inhibiteur de Malt1 nous a permis de démontrer que l'inhibition de Malt1 avait deux effets. Premièrement, une diminution de la prolifération des cellules tumorales, probablement dûe à leur stimulation autocrine par des cytokines fortement réduite. Deuxièmement, une sensibilisation des cellules de type ABC à ia mort cellulaire, vraisemblablement causée par l'expression diminuée de gènes de survie dépendants de NF-tcB. En résumé, nous avons identifié Malt1 comme une protéase dans les cellules T et B, nous avons mis en évidence son importance pour l'activation de NF-xB ainsi que les conséquences du dérèglement de l'activité de Malt1 dans un sous-type de lymphome B diffus à larges cellules. Notre étude ouvre ainsi la voie au développement d'une nouvelle génération de médicaments immunomodulateurs et anti-cancéreux.

The costs of parasitism and anti-parasitic defense in the common vole

Résumé : Les relations entre un parasite et son hôte sont avant tout marquées par le coût pour l'hôte que représente la ponction de ressources au profit du parasite et ses conséquences sur les traits d'histoires de vie de l'hôte. Pour contenir la réduction de leur valeur reproductive, les hôtes ont acquis au cours de l'évolution des mécanismes soit de lutte contre les parasites, soit de réallocations des ressources. Curieusement les effets des ectoparasites sur la biologie de mammifères ont été peu étudiés. Dans une première expérience à long terme, nous avons examiné sous un angle intégratif si les puces Nosopsyllus fasciatus affectent certains paramètres physiologiques des campagnols des champs Microtus arvalis. Nous avons également testé si les puces peuvent réduire la longévité et si oui, si ce pourrait être dû à une accélération de la sénescence. Ensuite nous avons testé si la simple activation répétée du système immunitaire comme lors d'une infestation chronique pouvait aussi réduire la longévité. Dans une dernière expérience, nous avons d'abord testé si l'infestation par des puces de jeunes campagnols au stade néonatal (21 jours) pouvait modifier leur développement et leur phénotype adulte. Puis nous avons testé si la modification du phénotype adulte est une réponse prédite et potentiellement adaptative pour minimiser les effets des puces à l'âge adulte. Nos résultats montrent que l'infestation par des puces réduit la croissance subadulte, induit une forte anémie et une immunodépression, et augmente le métabolisme de repos. De plus les puces réduisent la longévité et la taille des testicules, réduisant fortement le succès reproducteur potentiel des individus parasités. La taille finale, c'est-à-dire le développement pré-adulte, détermine en grande part la longévité. La réduction de longévité ne devrait pas être due à l'investissement au profit du système immunitaire car l'activation chronique seule du système immunitaire ne réduit pas la longévité. L'infestation néonatale retarde légèrement le développement mais surtout modifie l'hématocrite et réduit les performances locomotrices des campagnols plus de 3 mois après l'infestation. Les effets immédiats du parasitisme sur la physiologie semblent bien supérieurs comparés aux effets à long terme. Nous n'avons pas d'éléments permettant d'affirmer que le parasitisme néonatal prépare les campagnols à faire face aux puces à l'âge adulte. Au contraire, le parasitisme néonatal interagit sur le parasitisme adulte pour augmenter le métabolisme de repos. Cette thèse offre une vision intégrative des mécanismes par lesquels les puces peuvent affecter la valeur reproductive de leurs hôtes. De façon générale, ces résultats 35 montrent l'importance des puces comme force de sélection chez les campagnols. Il est indispensable de prendre en compte les ectoparasites dans l'étude de l'écologie et des dynamiques de populations chez les mammifères. Summary : The relationship between a parasite and its host is fundamentally marked by the costs for host of the withdrawals of resources by parasite and the subsequent reduction in host life-history traits. Hosts have evolved a number of strategies to reduce these costs, either by fighting against the parasite directly or by reallocating resources to reduce costs on lifetime reproductive value. The effects of ectoparasites on burrowing mammals have been scarcely studied. In a first long-term experiment, we examined how fleas Nosopsyllus fasciatus affect physiological levels of the common vole, Microtus arvalis. We also examined whether fleas reduce longevity and if so, if it is due to an early senescence pattern. Then we tested if experimental activation of the immune system by repeated injections of an antigen could result in a shorter longevity. In the last experiment, we tested if short-lasting neonatal parasitism can have long-term effects on phenotype, and if these effects could induce a predictive response to reduce damages when parasitized at the adult stage. We found that parasitism by flea reduced subadult growth, induced anaemia and immunodepression, and increased energy consumption even when resting. Moreover fleas reduce longevity and testes size associated to splenomegaly, suggesting an overall reduction in fitness but we did not find any pattern of accelerated senescence explaining the early death of parasitized voles compared to non-parasitzed. The cost of mounting an immune response throughout life does not impair longevity, suggesting that it is the cost of parasitism that limits the longevity and not the immune investment. Neonatal infestation by fleas has long-term effects on physiology and reduces motor activity more than 3 months after infestation. The modification of physiology due to long-term effects seems weak compared to the immediate effects of adult infestation. We found no evidence that neonatal parasitism prepares voles to mount a predictive adaptive response in order to reduce effects of fleas on fitness components. On the contrary, neonatal parasitism seems to worsen the effect of adult parasitism. This thesis offers an integrative view of mechanisms by which fleas affect their host at the individual level. Overall, our results demonstrate the importance of fleas as a selective force in voles. These results highlight the importance of ectoparasitism in ecology of micromarnrnals and suggest a role in the dynamic of host populations.

Molecular mechanisms of drug resistance in clinical Candida species isolated from tunisian hospitals.

Antifungal resistance of Candida species is a clinical problem in the management of diseases caused by these pathogens. In this study we identified from a collection of 423 clinical samples taken from Tunisian hospitals two clinical Candida species (Candida albicans JEY355 and Candida tropicalis JEY162) with decreased susceptibility to azoles and polyenes. For JEY355, the fluconazole (FLC) MIC was 8 μg/ml. Azole resistance in C. albicans JEY355 was mainly caused by overexpression of a multidrug efflux pump of the major facilitator superfamily, Mdr1. The regulator of Mdr1, MRR1, contained a yet-unknown gain-of-function mutation (V877F) causing MDR1 overexpression. The C. tropicalis JEY162 isolate demonstrated cross-resistance between FLC (MIC > 128 μg/ml), voriconazole (MIC > 16 μg/ml), and amphotericin B (MIC > 32 μg/ml). Sterol analysis using gas chromatography-mass spectrometry revealed that ergosterol was undetectable in JEY162 and that it accumulated 14α-methyl fecosterol, thus indicating a perturbation in the function of at least two main ergosterol biosynthesis proteins (Erg11 and Erg3). Sequence analyses of C. tropicalis ERG11 (CtERG11) and CtERG3 from JEY162 revealed a deletion of 132 nucleotides and a single amino acid substitution (S258F), respectively. These two alleles were demonstrated to be nonfunctional and thus are consistent with previous studies showing that ERG11 mutants can only survive in combination with other ERG3 mutations. CtERG3 and CtERG11 wild-type alleles were replaced by the defective genes in a wild-type C. tropicalis strain, resulting in a drug resistance phenotype identical to that of JEY162. This genetic evidence demonstrated that CtERG3 and CtERG11 mutations participated in drug resistance. During reconstitution of the drug resistance in C. tropicalis, a strain was obtained harboring only defective Cterg11 allele and containing as a major sterol the toxic metabolite 14α-methyl-ergosta-8,24(28)-dien-3α,6β-diol, suggesting that ERG3 was still functional. This strain therefore challenged the current belief that ERG11 mutations cannot be viable unless accompanied by compensatory mutations. In conclusion, this study, in addition to identifying a novel MRR1 mutation in C. albicans, constitutes the first report on a clinical C. tropicalis with defective activity of sterol 14α-demethylase and sterol Δ(5,6)-desaturase leading to azole-polyene cross-resistance.

Early antibiotic administration affects the gut barrier function and the immune response to oral antigen in suckling rats

Abstract: The increasingly high hygienic standards characterizing westernized societies correlate with an increasingly high prevalence of allergic disease. Initially based on these observations, the hygiene hypothesis postulates that reduced microbial stimulation during infancy impairs the immune system development and increases the risk of allergy. Moreover, there is increasing evidence that the crosstalk existing between the intestine and the resident microbiota is crucial for gut homeostasis. In particular, bacterial colonization of the gut affects the integrity of the gut barrier and stimulates the development of the gut associated immune tissue, both phenomena being essential for the immune system to mount a controlled response to food antigens. Therefore, alterations in the microbial colonization process, by compromising the barrier homeostasis, may increase the risk of food allergy. In this context, antibiotic treatment, frequently prescribed during infancy, affects gut colonization by bacteria. However, little is known about the impact of alterations in the colonization process on the maturation of the gut barrier and on the immunological response to oral antigens. The objective of this work was to determine the impact of a commercial antibiotic preparation employed in pediatric settings on the gut barrier status at the critical period of the suckling/weaning transition and to evaluate the physiological consequences of this treatment in terms of immune response to food antigens. We established an antibiotic-treated suckling rat model relevant to the pediatric population in terms of type, dose and route of administration of the antibiotic and of changes in the patterns of microbial colonization. Oral tolerance to a novel luminal antigen (ovalbumin) was impaired when the antigen was introduced during antibiotic treatment. These results paralleled to alterations in the intestinal permeability to macromolecules and reduced intestinal expression of genes coding for the major histocomptatibility complex II molecules, which suggest a reduced capacity of antigen handling and presentation in the intestine of the antibiotic-treated animals. In addition, low luminal IgA levels and reduced intestinal expression of genes coding for antimicrobial proteins suggest that protection against pathogens was reduced under antibiotic treatment. In conclusion, we observed in suckling rats that treatment with abroad-spectrum antibiotic commonly used in pediatric practices reduced the capacity of the immune system to develop tolerance. The impact of the antibiotic treatment on the immune response to the antigen-was likely mediated by the alterations of the gut microbiota, through impairment in the mechanisms of antigen handling and presentation. This work reinforces the body of data supporting a key role of the intestinal microbiota modulating the risk of allergy development and leads us to propose that the introduction of new food antigens should be avoided during antibiotic treatment in infants. Résumé: L'augmentation du niveau d'hygiène caractérisant les sociétés occidentales semble être fortement corrélée avec l'augmentation des cas d'allergie dans ces pays. De cette observation est née l'hypothèse qu'une diminution des stimuli microbiens pendant l'enfance modifie le développement du système immunitaire augmentant ainsi le risque d'allergie. En ce sens, un nombre croissant de données indiquent que les interactions existant entre l'intestin et les bactéries résidantes sont cruciales pour l'équilibre du système. En effet, la présence de bactéries dans l'intestin affecte l'intégrité de sa fonction de barrière et stimule le développement du système immunitaire intestinal. Ces deux paramètres étant essentiels à la mise en place d'une réponse contrôlée vis à vis d'un antigène reçu oralement, toute modification du processus naturel de colonisation compromettant l'équilibre intestinal pourrait augmenter le risque d'allergie. Les traitements aux antibiotiques, fréquemment prescrits en pédiatrie, modifient de façon conséquente le processus de colonisation bactérienne. Cependant peu de données existent concernant l'impact d'une altération du processus de colonisation sur la maturation de la barrière intestinale et de la réponse immunitaire dirigée contre un antigène. L'objectif de ce travail était de déterminer l'impact d'un antibiotique commercial et employé en pédiatrie sur l'état de la barrière intestinale au moment critique du sevrage et d'évaluer les conséquences physiologiques d'un tel traitement sur la réponse immune à un antigène alimentaire. Nous avons mis en place un modèle de rats allaités, traités à l'antibiotique, le plus proche possible des pratiques pédiatriques, en terme de nature, dose et voie d'administration de l'antibiotique. Nous avons constaté que l'établissement de la tolérance orale à un nouvel antigène (l'ovalbumine) est altéré quand celui-ci est donné pour la première fois au cours du traitement antibiotique. Ces résultats coïncident avec une diminution de la perméabilité intestinale aux macromolécules, ainsi qu'avec une diminution de l'expression des gènes codant pour les molécules du complexe majeur d'histocomptatibilité de classe II, suggérant une modification de l'apprêtement et de la présentation de l'antigène au niveau intestinal chez les rats traités à l'antibiotique. De plus, un faible taux d'IgA et une diminution de l'expression des gènes codant pour des protéines antimicrobiennes, observés après l'administration d'antibiotique, laissent à penser que la protection contre un pathogène est diminuée lors d'un traitement antibiotique. En conclusion, nous avons observé qu'un traitement antibiotique à large spectre d'activité, couramment utilisé en pédiatrie, réduit la capacité d'induction de la tolérance orale chez le rat allaité. L'impact du traitement antibiotique sur la réponse immune semble induite par l'altération de la flore intestinale via son effet sur les mécanismes d'apprêtement et de présentation de l'antigène. Ce travail renforce l'ensemble des données existantes qui accorde à la flore intestinale un rôle clef dans la modulation du risque de développement d'allergie et nous amène à recommander d'éviter l'introduction d'un nouvel aliment lorsqu'un enfant est traité aux antibiotiques.

De la Tartarie à l'Asie centrale : le coeur d'un continent dans l'histoire des idées entre la cartographie et la géopolitique

Résumé: Relevant du domaine des représentations, cette thèse porte sur la reconstitution du processus relatif à l'invention des notions liées au «coeur du continent » asiatique, distinguant deux phases: avant et après l'apparition de la dénomination Asie centrale. Partant de l'idée que dans le processus de création de cet objet d'investigation deux actes restent primordiaux - le découpage d'un continuum géographique et culturel et la nomination des parties extraites cette étude cherche à reconstituer selon quels critères et en fonction de quelles justifications et de quels arguments, il a été possible de parvenir, via des mots, à créer les notions centre-asiatiques, afin de faire valoir des «choses» en les représentant verbalement ou graphiquement comme réelles. Cette optique invite, dans une perspective d'histoire des sciences, à travers des images changeantes, à interroger l'Asie centrale en tant qu'objet d'étude, tel qu'il a été historiquement inventé, construit et représenté par les voyageurs et les scientifiques, sans négliger l'analyse du processus politique qui a réussi à insérer des lignes-frontières dans cet espace. Cette investigation aidera à mieux comprendre le sens épistémologique des expressions relatives à l'Asie centrale, souvent imprégnées d'une vision eurocentriste, lors de la progression des connaissances sur la région, en faisant revivre des courants de pensées multiples afin de pouvoir saisir la logique du développement des idées et comprendre quel rôle ces limites centre-asiatiques inventées, qui ne sont que la codification temporelle de certaines données, jouent dans les investigations scientifiques. Abstract: This dissertation proposes a reconstitution of the process of construction of the concepts relating to the Asia's «Heart of the Continent». It is divided into two parts: I: before the invention of the Central. Asia concept, from Antiquity until nineteenth century; II: the notion after this event. The study is mainly devoted to an epistemologic analysis of the arguments used during the delineation and the designation of this space

Immune system's role in viral encephalitis.

Viral infections can be a major thread for the central nervous system (CNS), therefore, the immune system must be able to mount a highly proportionate immune response, not too weak, which would allow the virus to proliferate, but not too strong either, to avoid collateral damages. Here, we aim at reviewing the immunological mechanisms involved in the host defense in viral CNS infections. First, we review the specificities of the innate as well as the adaptive immune responses in the CNS, using several examples of various viral encephalitis. Then, we focus on three different modes of interactions between viruses and immune responses, namely human Herpes virus-1 encephalitis with the defect in innate immune response which favors this disease; JC virus-caused progressive multifocal leukoencephalopathy and the crucial role of adaptive immune response in this example; and finally, HIV infection with the accompanying low grade chronic inflammation in the CNS in some patients, which may be an explanation for the presence of cognitive disorders, even in some well-treated HIV-infected patients. We also emphasize that, although the immune response is generally associated with viral replication control and limited cellular death, an exaggerated inflammatory reaction can lead to tissue damage and can be detrimental for the host, a feature of the immune reconstitution inflammatory syndrome (IRIS). We will briefly address the indication of steroids in this situation.

Le cérémonial princier à la cour de Savoie (1490-1550) : entre stratégies dynastiques et représentation du pouvoir

Au tournant du XVIe siècle, dans la plupart des cours princières européennes, le cérémonial connut une inflation sans précédent : les rituels touchant le monarque et sa famille se mirent à faire l'objet de célébrations de plus en plus élaborées, rapportées par une documentation à l'ampleur jusqu'alors inédite. C'est ce phénomène que cette thèse se propose d'analyser, en étudiant l'ensemble des cérémonies produites par un Etat particulier lors d'une période donnée - soit le duché de Savoie des années 1490 à 1550. Une recherche qui s'articule essentiellement autour de deux problématiques : la manière dont les cérémonies devinrent, d'une part, les principaux vecteurs de la mise en scène du pouvoir princier et, d'autre part, une incarnation concrète des stratégies dynastiques de la famille régnante. En un mot : comment les rituels furent utilisés comme instruments de gouvernement. Ce travail s'attelle à reconstituer en détail le déroulement et les enjeux propres à cinq genres de célébrations (les mariages, les joyeuses entrées, les baptêmes, les funérailles et les rituels liés aux ordres de chevalerie), pour ensuite réunir et comparer les résultats obtenus dans une perspective plus large, en vue de considérer le cérémonial de cour comme un tout. Il s'agit d'une démarche novatrice, car si les différents types de cérémonies princières ont chacun fait l'objet d'une abondante littérature, ils n'ont jamais véritablement été envisagés en interaction les uns avec les autres, du moins pour l'époque médiévale. Cette optique comparatiste, d'abord appliquée au champ de recherche spécifique constitué par la Savoie de la première moitié du XVIe siècle, permet ensuite une plus ample réflexion sur le cérémonial princier de la fin du Moyen Age et du début de l'époque moderne, en particulier dans l'espace francophone (Savoie, France, Bourgogne). La présente étude accorde en outre un intérêt tout particulier à un genre littéraire qui apparut à la fin du XVe siècle et connut une fortune croissante au cours des siècles suivants : les 'récits de cérémonie', soit des textes de propagande voués à relater dans leurs moindres détails des célébrations princières. Ce genre documentaire a jusqu'ici été peu étudié - et seulement pour l'époque moderne. En conséquence, cette thèse s'applique à retracer l'apparition de ces récits dans les cours princières occidentales et à proposer une typographie de leurs exemplaires les plus anciens. Enfin, le choix du cadre temporel et géographique de ce travail permet de combler partiellement un vide historiographique. Le duché de Savoie, très bien étudié jusqu'au milieu du XVe siècle et dès le milieu du XVIe siècle, n'a en effet que peu intéressé les chercheurs pour la centaine d'années s'étendant de 1450 à 1550. Sans avoir la prétention de pallier cette lacune, cette recherche offre une reconstitution précise de l'histoire du duché savoyard à la Renaissance, en particulier durant le principat du duc Charles II de Savoie (1504-1553).

Combination of transient lymphodepletion with busulfan and fludarabine and peptide vaccination in a phase I clinical trial for patients with advanced melanoma.

Taking advantage of homeostatic mechanisms to boost tumor-specific cellular immunity is raising increasing interest in the development of therapeutic strategies in the treatment of melanoma. Here, we have explored the potential of combining homeostatic proliferation, after transient immunosuppression, and antigenic stimulation of Melan-A/Mart-1 specific CD8 T-cells. In an effort to develop protocols that could be readily applicable to the clinic, we have designed a phase I clinical trial, involving lymphodepleting chemotherapy with Busulfan and Fludarabine, reinfusion of Melan-A specific CD8 T-cell containing peripheral blood mononuclear cells (exempt of growth factors), and Melan-A peptide vaccination. Six patients with advanced melanoma were enrolled in this outpatient regimen that demonstrated good feasibility combined with low toxicity. Consistent depletion of lymphocytes with persistent increased CD4/CD8 ratios was induced, although the proportion of circulating CD4 regulatory T-cells remained mostly unchanged. The study of the immune reconstitution period showed a steady recovery of whole T-cell numbers overtime. However, expansion of Melan-A specific CD8 T-cells, as measured in peripheral blood, was mostly inconsistent, accompanied with marginal phenotypic changes, despite vaccination with Melan-A/Mart-1 peptide. On the clinical level, 1 patient presented a partial but objective antitumor response following the beginning of the protocol, even though a direct effect of Busulfan/Fludarabine cannot be completely ruled out. Overall, these data provide further ground for the development of immunotherapeutic approaches to be both effective against melanoma and applicable in clinic.

A single LC-tandem mass spectrometry method for the simultaneous determination of 14 antimalarial drugs and their metabolites in human plasma.

Among the various determinants of treatment response, the achievement of sufficient blood levels is essential for curing malaria. For helping us at improving our current understanding of antimalarial drugs pharmacokinetics, efficacy and toxicity, we have developed a liquid chromatography-tandem mass spectrometry method (LC-MS/MS) requiring 200mul of plasma for the simultaneous determination of 14 antimalarial drugs and their metabolites which are the components of the current first-line combination treatments for malaria (artemether, artesunate, dihydroartemisinin, amodiaquine, N-desethyl-amodiaquine, lumefantrine, desbutyl-lumefantrine, piperaquine, pyronaridine, mefloquine, chloroquine, quinine, pyrimethamine and sulfadoxine). Plasma is purified by a combination of protein precipitation, evaporation and reconstitution in methanol/ammonium formate 20mM (pH 4.0) 1:1. Reverse-phase chromatographic separation of antimalarial drugs is obtained using a gradient elution of 20mM ammonium formate and acetonitrile both containing 0.5% formic acid, followed by rinsing and re-equilibration to the initial solvent composition up to 21min. Analyte quantification, using matrix-matched calibration samples, is performed by electro-spray ionization-triple quadrupole mass spectrometry by selected reaction monitoring detection in the positive mode. The method was validated according to FDA recommendations, including assessment of extraction yield, matrix effect variability, overall process efficiency, standard addition experiments as well as antimalarials short- and long-term stability in plasma. The reactivity of endoperoxide-containing antimalarials in the presence of hemolysis was tested both in vitro and on malaria patients samples. With this method, signal intensity of artemisinin decreased by about 20% in the presence of 0.2% hemolysed red-blood cells in plasma, whereas its derivatives were essentially not affected. The method is precise (inter-day CV%: 3.1-12.6%) and sensitive (lower limits of quantification 0.15-3.0 and 0.75-5ng/ml for basic/neutral antimalarials and artemisinin derivatives, respectively). This is the first broad-range LC-MS/MS assay covering the currently in-use antimalarials. It is an improvement over previous methods in terms of convenience (a single extraction procedure for 14 major antimalarials and metabolites reducing significantly the analytical time), sensitivity, selectivity and throughput. While its main limitation is investment costs for the equipment, plasma samples can be collected in the field and kept at 4 degrees C for up to 48h before storage at -80 degrees C. It is suited to detecting the presence of drug in subjects for screening purposes and quantifying drug exposure after treatment. It may contribute to filling the current knowledge gaps in the pharmacokinetics/pharmacodynamics relationships of antimalarials and better define the therapeutic dose ranges in different patient populations.

Rates and determinants of virologic and immunological response to HAART resumption after treatment interruption in HIV-1 clinical practice.

OBJECTIVE: To describe CD4 and HIV RNA changes during treatment resumption (TR) after treatment interruption (TI) compared with response to first highly active antiretroviral therapy (HAART) and to investigate predictors. METHODS: Using Concerted Action on SeroConversion to AIDS and Death in Europe (CASCADE) data, we identified subjects who interrupted first HAART, not initiated during primary infection. We estimated rate of CD4 change during TR and time from TR to HIV RNA<500 copies per milliliter and subsequent rebound and factors associated with these outcomes. RESULTS: Of 281 persons treated for median 18.4 months before interrupting, 259 resumed HAART. CD4 increases in the first 3 months on HAART were similar pre-TI and post-TI but after 3 months were significantly higher during pre-TI HAART, with median +106 and +172 cells per microliter at 3 and 18 months, respectively, during initial HAART compared with +99 and +142 cells per microliter during post-TI HAART, respectively. Subjects with lower CD4 counts at TI, aged older than 40 years, and those resuming the same HAART as their pre-TI regimen had lower CD4 increases during the first 3 months of TR. The majority (86%) of individuals reinitiating therapy achieved HIV RNA<500 copies per milliliter. CONCLUSIONS: Immune reconstitution after TI is generally poorer than after first HAART, particularly for patients aged older than 40 years at TI and those with poorer immunological responses to pre-TI HAART. Reinitiation of the same HAART regimen as pre-TI also seems to have unfavorable outcomes.

Prolonged antiretroviral therapy initiated at seroconversion is associated with a polyfunctional HIV-1-specific T-cell profile comparable to that of long-term non-progressors (LTNPs)

Background: Early initiation of antiretroviral therapy (ART) may dramatically curtail cumulative immunological damage allowing maximal levels of immune preservation/reconstitution and induce an immunovirological status similar to that of HIV-1 LTNPs with low viral reservoirs and polyfunctional HIV-1 specific T cell responses.Methods: We performed a cross-sectional study of an HIV-1 seroconverter cohort on long-term ART (LTTS) and compared it to one of LTNPs. Inclusion criteria for 20 LTTS were: (a) ?4 years ART; (b) long-term aviremia and (c) absence of treatment failure and for 15 LTNPs: (a) ?7 years of documented HIV-1 infection; (b) <1000 HIV-1 RNA copies/mL and ?500 CD4+ T-cells/mm3 in >90% of measurements; (d) absence of AIDS-defining conditions; (e) ART-naı¨ve except for temporary ART for prevention of MTCT. In both cohorts, we analysed residual viral replication and reservoirs in peripheral blood, as measured by cellassociated HIV-1 RNA and DNA in PBMCs, respectively and used polychromatic flow cytometry to analyse HIV-1-specific CD4+ and CD8+ T-cell functional profile in terms of cytokine production using IFN-c, IL-2, TNF-a production.Results: Cell-associated DNA [47.7 (4.8-583.2) in LTTS and 19.7 (0.5-295.5) in LTNPS, p=0.10], and RNA [3.9 (0-36) and 5.8 (0-10.3), respectively] were shown to be similarly low in both cohorts. We identified 103 CD8 T cell epitope-specific responses, all subjects responding to ?1 epitope. Mean responding number of responding epitopes per patient was 2 and 4 in LTTS and LTNPS, respectively. Mean% of cytokine-secreting CD8 T cells was 0.37% and 0.50% (p=0.06), of these 43% and 39% (p=0.12) were secreting simultaneously IFN-c, IL-2 and TNF-a. Respective values for CD4 T cells were 0.28% and 0.33% (p=0.28) of which 33% and 30% (0.32) were secreting these 3 cytokines simultaneously.Conclusions: Long-term aviremia after very early ART initiation is associated with low levels of reservoirs saturation ad residual replication. Although less broad CD8 T cell responses were found in LTTS, HIV-1 specific CD4 and CD8 T cell responses showed similar magnitude and functional profile in the 2 cohorts. Our results indicate that prolonged ART initiated at the time of HIV-1 seroconversion is associated with immuno-virological features which resemble those of LTNPs. (BHIVA Research Award Winner 2008: Anna Garcia-Diaz.)

LACK-reactive CD4+ T cells require autocrine IL-2 to mediate susceptibility to Leishmania major.

Mice from most inbred strains are resistant to infection with Leishmania major whereas mice from BALB strains are highly susceptible. Resistance and susceptibility result from the development of Th1 or Th2 cells, respectively. In this report, we document an IL-2 mRNA burst, preceding the reported early IL-4 response, in draining lymph nodes of susceptible mice infected with L. major. Neutralization of IL-2 during the first days of infection redirected Th1 cell maturation and resistance to L. major, through interference with the rapid IL-4 transcription in Leishmania homolog of mammalian RACK1 (LACK)-reactive CD4(+) cells. A burst of IL-2 transcripts also occurred in infected C57BL/6 mice that do not mount an early IL-4 response. However, although the LACK protein induced IL-2 transcripts in susceptible mice, it failed to trigger this response in resistant C57BL/6 mice. Reconstitution experiments using C.B.-17 SCID mice and LACK-reactive CD4(+) T cells from IL-2(-/-) BALB/c mice showed that triggering of the early IL-4 response required autocrine IL-2. Thus, in C57BL/6 mice, the inability of LACK-reactive CD4(+) T cells to express early IL-4 mRNA transcription, important for disease progression, appears due to an incapacity of these cells to produce IL-2.

Dormant and self-renewing hematopoietic stem cells and their niches.

In the mouse, over the last 20 years, a set of cell-surface markers and activities have been identified, enabling the isolation of bone marrow (BM) populations highly enriched in hematopoietic stem cells (HSCs). These HSCs have the ability to generate multiple lineages and are capable of long-term self-renewal activity such that they are able to reconstitute and maintain a functional hematopoietic system after transplantation into lethally irradiated recipients. Using single-cell reconstitution assays, various marker combinations can be used to achieve a functional HSC purity of almost 50%. Here we have used the differential expression of six of these markers (Sca1, c-Kit, CD135, CD48, CD150, and CD34) on lineage-depleted BM to refine cell hierarchies within the HSC population. At the top of the hierarchy, we propose a dormant HSC population (Lin(-)Sca1(+)c-Kit(+) CD48(-)CD150(+)CD34(-)) that gives rise to an active self-renewing CD34(+) HSC population. HSC dormancy, as well as the balance between self-renewal and differentiation activity, is at least, in part, controlled by the stem cell niches individual HSCs are attached to. Here we review the current knowledge about HSC niches and propose that dormant HSCs are located in niches at the endosteum, whereas activated HSCs are in close contact to sinusoids of the BM microvasculature.

Interactions between learning and immunity in Drosophila melanogaster

Learning and immunity are two adaptive traits with roles in central aspects of an organism's life: learning allows adjusting behaviours in changing environments, while immunity protects the body integrity against parasites and pathogens. While we know a lot about how these two traits interact in vertebrates, the interactions between learning and immunity remain poorly explored in insects. During my PhD, I studied three possible ways in which these two traits interact in the model system Drosophila melanogaster, a model organism in the study of learning and in the study of immunity. Learning can affect the behavioural defences against parasites and pathogens through the acquisition of new aversions for contaminated food for instance. This type of learning relies on the ability to associate a food-related cue with the visceral sickness following ingestion of contaminated food. Despite its potential implication in infection prevention, the existence of pathogen avoidance learning has been rarely explored in invertebrates. In a first part of my PhD, I tested whether D. melanogaster, which feed on food enriched in microorganisms, innately avoid the orally-acquired 'novel' virulent pathogen Pseudomonas entomophila, and whether it can learn to avoid it. Although flies did not innately avoid this pathogen, they decreased their preference for contaminated food over time, suggesting the existence of a form of learning based likely on infection-induced sickness. I further found that flies may be able to learn to avoid an odorant which was previously associated with the pathogen, but this requires confirmation with additional data. If this is confirmed, this would be the first time, to my knowledge, that pathogen avoidance learning is reported in an insect. The detrimental effect of infection on cognition and more specifically on learning ability is well documented in vertebrates and in social insects. While the underlying mechanisms are described in detail in vertebrates, experimental investigations are lacking in invertebrates. In a second part of my PhD, I tested the effect of an oral infection with natural pathogens on associative learning of D. melanogaster. By contrast with previous studies in insects, I found that flies orally infected with the virulent P. entomophila learned better the association of an odorant with mechanical shock than uninfected flies. The effect seems to be specific to a gut infection, and so far I have not been able to draw conclusions on the respective contributions of the pathogen's virulence and of the flies' immune activity in this effect. Interestingly, infected flies may display an increased sensitivity to physical pain. If the learning improvement observed in infected flies was due partially to the activity of the immune system, my results would suggest the existence of physiological connections between the immune system and the nervous system. The basis of these connections would then need to be addressed. Learning and immunity are linked at the physiological level in social insects. Physiological links between traits often result from the expression of genetic links between these traits. However, in social insects, there is no evidence that learning and immunity may be involved in an evolutionary trade-off. I previously reported a positive effect of infection on learning in D. melanogaster. This might suggest that a positive genetic link could exist between learning and immunity. We tested this hypothesis with two approaches: the diallel cross design with inbred lines, and the isofemale lines design. The two approaches provided consistent results: we found no additive genetic correlation between learning and resistance to infection with the diallel cross, and no genetic correlation in flies which are not yet adapted to laboratory conditions in isofemale lines. Consistently with the literature, the two studies suggested that the positive effect of infection on learning I observed might not be reflected by a positive evolutionary link between learning and immunity. Nevertheless, the existence of complex genetic relationships between the two traits cannot be excluded. - L'apprentissage et l'immunité sont deux caractères à valeur adaptative impliqués dans des aspects centraux de la vie d'un organisme : l'apprentissage permet d'ajuster les comportements pour faire face aux changements de l'environnement, tandis que l'immunité protège l'intégrité corporelle contre les attaques des parasites et des pathogènes. Alors que les interactions entre l'apprentissage et l'immunité sont bien documentées chez les vertébrés, ces interactions ont été très peu étudiées chez les insectes. Pendant ma thèse, je me suis intéressée à trois aspects des interactions possibles entre l'apprentissage et l'immunité chez la mouche du vinaigre Drosophila melanogaster, qui est un organisme modèle dans l'étude à la fois de l'apprentissage et de l'immunité. L'apprentissage peut affecter les défenses comportementales contre les parasites et les pathogènes par l'acquisition de nouvelles aversions pour la nourriture contaminée par exemple. Ce type d'apprentissage repose sur la capacité à associer une caractéristique de la nourriture avec la maladie qui suit l'ingestion de cette nourriture. Malgré les implications potentielles pour la prévention des infections, l'évitement appris des pathogènes a été rarement étudié chez les invertébrés. Dans une première partie de ma thèse, j'ai testé si les mouches, qui se nourrissent sur des milieux enrichis en micro-organismes, évitent de façon innée un 'nouveau' pathogène virulent Pseudomonas entomophila, et si elles ont la capacité d'apprendre à l'éviter. Bien que les mouches ne montrent pas d'évitement inné pour ce pathogène, elles diminuent leur préférence pour de la nourriture contaminée dans le temps, suggérant l'existence d'une forme d'apprentissage basée vraisemblablement sur la maladie générée par l'infection. J'ai ensuite observé que les mouches semblent être capables d'apprendre à éviter une odeur qui était au préalable associée avec ce pathogène, mais cela reste à confirmer par la collecte de données supplémentaires. Si cette observation est confirmée, cela sera la première fois, à ma connaissance, que l'évitement appris des pathogènes est décrit chez un insecte. L'effet détrimental des infections sur la cognition et plus particulièrement sur les capacités d'apprentissage est bien documenté chez les vertébrés et les insectes sociaux. Alors que les mécanismes sous-jacents sont détaillés chez les vertébrés, des études expérimentales font défaut chez les insectes. Dans une seconde partie de ma thèse, j'ai mesuré les effets d'une infection orale par des pathogènes naturels sur les capacités d'apprentissage associatif de la drosophile. Contrairement aux études précédentes chez les insectes, j'ai trouvé que les mouches infectées par le pathogène virulent P. entomophila apprennent mieux à associer une odeur avec des chocs mécaniques que des mouches non infectées. Cet effet semble spécifique à l'infection orale, et jusqu'à présent je n'ai pas pu conclure sur les contributions respectives de la virulence du pathogène et de l'activité immunitaire des mouches dans cet effet. De façon intéressante, les mouches infectées pourraient montrer une plus grande réactivité à la douleur physique. Si l'amélioration de l'apprentissage observée chez les mouches infectées était due en partie à l'activité du système immunitaire, mes résultats suggéreraient l'existence de connections physiologiques entre le système immunitaire et le système nerveux. Les mécanismes de ces connections seraient à explorer. L'apprentissage et l'immunité sont liés sur un plan physiologique chez les insectes sociaux. Les liens physiologiques entre les caractères résultent souvent de l'expression de liens entre ces caractères au niveau génétique. Cependant, chez les insectes sociaux, il n'y a pas de preuve que l'apprentissage et l'immunité soient liés par un compromis évolutif. J'ai précédemment rapporté un effet positif de l'infection sur l'apprentissage chez la drosophile. Cela pourrait suggérer qu'une relation génétique positive existerait entre l'apprentissage et l'immunité. Nous avons testé cette hypothèse par deux approches : le croisement diallèle avec des lignées consanguines, et les lignées isofemelles. Les deux approches ont fournies des résultats similaires : nous n'avons pas détecté de corrélation génétique additive entre l'apprentissage et la résistance à l'infection avec le croisement diallèle, et pas de corrélation génétique chez des mouches non adaptées aux conditions de laboratoire avec les lignées isofemelles. En ligne avec la littérature, ces deux études suggèrent que l'effet positif de l'infection sur l'apprentissage que j'ai précédemment observé ne refléterait pas un lien évolutif positif entre l'apprentissage et l'immunité. Néanmoins, l'existence de relations génétiques complexes n'est pas exclue.

Contribution of NFI-C to TGF-β1 signalling and tissue regeneration

Summary : Platelet Derived Growth Factor (PDGF) and Transforming Growth Factor-ß (TGF-ß) are two crucial growth factors in tissue repair and regeneration. They control migration and proliferation of macrophages and fibroblasts, as well as myofibroblast differentiation and synthesis of the new connective tissue. The transcription factor Nuclear Factor I-C (NFI-C) has been implicated in the TGF-ß pathway and regulation of extracellular matrix proteins in vitro. This suggests a possible implication of NFI-C in tissue repair. In this study, our purpose was to identify the NFI-C target genes in TGF-ß1 pathway activation and define the relationship between these two factors in cutaneous wound healing process. High-throughput genomic analysis in wild-type and NFI-C knock-out embryonic fibroblasts indicated that NFI-C acts as a repressor of the expression of genes which transcriptional activity is enhanced by TGF-ß. Interestingly, we found an over representation of genes involved in connective tissue inflammation and repair. In accordance with the genomic analysis, NFI-C-/- mice showed an improvement of skin healing during the inflammatory stage. Analysis of this new phenotype indicated that the expression of PDGFA and PDGF-Ra genes were increased in the wounds of NFI-C-/- mice resulting in early recruitment of macrophages and fibroblasts in the granulation tissue. In correlation with the stimulation effect of TGF-ß on myofibroblast differentiation we found an increased differentiation of these cells in null mice, providing a rationale for rapid wound closure. Thus, in the absence of NFI-C, both TGF-ß and PDGF pathways may be activated, leading to enhanced healing process. Therefore, the inhibition of NFI-C expression could constitute a suitable therapy for healing improvement. In addition, we identified a delay of hair follicle cycle initiation in NFI-C-/- mice. This prompted us to investigate the role of NFI-C in skin appendage. The transition from a quiescent to a proliferative phase requires a perfect timing of signalling modulation, leading to stem cell activation. As a consequence of cycle initiation delay in null mice, the activation of signalling involved in cell proliferation was also retarded. Interestingly, at the crucial moment of cell fate determination, we identified a decrease of CD34 gene in mutant mice. Since CD34 protein is involved in migration of multipotent cells, we suggest that NFI-C may be involved in stem cell mobilisation required for hair follicle renewal. Further investigations of the role of NFI-C in progenitor cell activation will lead to a better understanding of tissue regeneration and raise the possibility of treating alopecia with NFI-C-targeting treatment. In summary, this study demonstrates new regenerative functions of NFI-C in adult mice, which regulates skin repair and hair follicle renewal. Résumé : PDGF et TGF-ß sont des facteurs important du mécanisme de défense immunitaire. Ils influencent la prolifération et migration des macrophages et des fibroblastes, ainsi que la différenciation des myofibroblastes et la formation du nouveau tissu conjonctif. Le facteur de transcription NFI-C a été impliqué dans la voie de signalisation de TGF-ß et dans 1a régulation de l'expression des protéines de la matrice extracellulaire in vitro. Ces études antérieures laissent supposer que NFI-C serait un facteur important du remodelage tissulaire. Cependant le rôle de NFI-C dans un tissu comme la peau n'a pas encore été étudié. Dans ce travail, le but a été de d'identifier la relation qu'il existe entre I~1FI-C et TGF-ßl à un niveau transcriptionnel et dans le processus de cicatrisation cutanée in vivo. Ainsi, une analyse génétique à grande échelle, a permis d'indiquer que NFI-C agit comme un répresseur sur l'expression des gènes dont l'activité transcriptionnelle est activée par TGF-ß. De plus nous avons identifié un groupe de gènes qui controlent le développement et l'inflammation du tissue conjonctif. En relation avec ce résultat, l'absence de NFI-C dans la peau induit une cicatrisation plus rapide pendant la phase inflammatoire. Durant cette période, nous avons montré que les expressions de PDGFA et PDGFRa seraient plus élevées en absence de NFI-C. En conséquence, l'activation de la voie de PDGF induit une infiltration plus importante des macrophages et fibroblastes dans le tissue granuleux des souris mutantes. De plus, en corrélation avec le rôle de TGF-ßl dans la différenciation des myofibroblasts, nous avons observé une différenciation plus importante de ces cellules chez les animaux knock-out, ce qui peut expliquer une contraction plus rapide de la plaie. De plus, nous avons découvert que NFI-C est impliqué dans l'initiation du cycle folliculaire. La caractérisation de ce nouveau phénotype a montré un ralentissement de la transition telogène-anagène des souris NFI-C-/-. Or, un événement clé de cette transition est la modulation de plusieurs signaux moléculaires aboutissant à' l'activation des cellules souches. En corrélation avec le decalage du cycle, l'activation de ces signaux est également décalée dans les souris NFI-C-/-. Ainsi, au commencement de l'anagène, la prolifération des keratinocytes,NFI-C-/- est retardée et corrèle avec une diminution de l'expression de CD34, une protéine responsable de la détermination du migration des cellules multipotentes. Ainsi, NFI-C semble être impliqué dans la mobilisation des cellules souches qui sont nécessaires au renouvellement folliculaire. En résumé, NFI-C est impliqué dans la régulation des signaux moléculaires nécessaires à la réparation tissulaire et son inhibition pourrait constituer un traitement de la cicatrisation. L'analyse de son rôle dans l'activation des cellules souches permettrait de mieux comprendre le renouvellement tissulaire et, à long terme, d'améliorer les techniques de greffe des cellules souches épithéliales ou consituter une cible pour le traitement de l'alopecie.