New genetic models and mesenchymal cells as tools to ameliorate anti-tumor immunity

Résumé Le but final de ce projet est d'utiliser des cellules T ou des cellules souches mésenchymateuses modifiées génétiquement afin de surexprimer localement les deux chémokines CXCL13 et CCL2 ensemble ou chacune séparément à l'intérieur d'une tumeur solide. CXCL13 est supposé induire des structures lymphoïdes ectopiques. Un niveau élevé de CCL2 est présumé initier une inflammation aiguë. La combinaison des deux effets amène à un nouveau modèle d'étude des mécanismes régulateur de la tolérance périphérique et de l'immunité tumorale. Les connaissances acquises grâce à ce modèle pourraient permettre le développement ou l'amélioration des thérapies immunes du cancer. Le but premier de ce travail a été l'établissement d'un modèle génétique de la souris permettant d'exprimer spécifiquement dans la tumeur les deux chémokines d'intérêt à des niveaux élevés. Pour accomplir cette tâche, qui est en fait une thérapie génétique de tumeurs solides, deux types de cellules porteuses potentielles ont été évaluées. Des cellules CD8+ T et des cellules mésenchymateuses de la moelle osseuse transférées dans des receveurs portant une tumeur. Si on pouvait répondre aux besoins de la thérapie génétique, indépendamment de la thérapie immune envisagée, on posséderait là un outil précieux pour bien d'autres approches thérapeutiques. Plusieurs lignées de souris transgéniques ont été générées comme source de cellules CD8+ T modifiées afin d'exprimer les chémokines d'intérêt. Dans une approche doublement transgénique les propriétés de deux promoteurs spécifiques de cellules T ont été combinées en utilisant la technologie Cre-loxP. Le promoteur de granzyme B confère une dépendance d'activation et le promoteur distal de lck assure une forte expression constitutive dès que les cellules CD8+ T ont été activées. Les transgènes construits ont montré une bonne performance in vivo et des souris qui expriment CCL2 dans des cellules CD8+ T activées ont été obtenues. Ces cellules peuvent maintenant être utilisées avec différents protocoles pour transférer des cellules T cytotoxiques (CTL) dans des receveurs porteur d'une tumeur, permettant ainsi d'évaluer leur capacité en tant que porteuse de chémokine d'infiltrer la tumeur. L'établissement de souris transgéniques, qui expriment pareillement CXCL13 est prévu dans un avenir proche. L'évaluation de cellules mésenchymateuses de la moelle osseuse a démontré que ces cellules se greffent efficacement dans le stroma tumoral suite à la co-injection avec des cellules tumorales. Cela représente un outil précieux pour la recherche, vu qu'il permet d'introduire des cellules manipulées dans un modèle tumoral. Les résultats confirment partiellement d'autres résultats rapportés dans un modèle amélioré. Cependant, l'efficacité et la spécificité suggérées de la migration systémique de cellules mésenchymateuses de la moelle osseuse dans une tumeur n'ont pas été observées dans notre modèle, ce qui indique, que ces cellules ne se prêtent pas à une utilisation thérapeutique. Un autre résultat majeur de ce travail est l'établissement de cultures de cellules mésenchymateuses de la moelle osseuse in vitro conditionnées par des tumeurs, ce qui a permis à ces cellules de s'étendre plus rapidement en gardant leur capacité de migration et de greffe. Cela offre un autre outil précieux, vu que la culture in vitro est un pas nécessaire pour une manipulation thérapeutique. Abstract The ultimate aim of the presented project is to use genetically modified T cells or mesenchymal stem cells to locally overexpress the two chemokines CXCL13 and CCL2 together or each one alone inside a solid tumor. CXCL13 is supposed to induce ectopic lymphoid structures and a high level of CCL2 is intended to trigger acute inflamation. The combination of these two effects represents a new model for studying mechanisms that regulate peripheral tolerance and tumor immunity. Gained insights may help developing or improving immunotherapy of cancer. The primary goal of the executed work was the establishment of a genetic mouse model that allows tumor-specific expression of high levels of the two chemokines of interest. For accomplishing this task, which represents gene therapy of solid tumors, two types of potentially useful carrier cells were evaluated. CD8+ T cells and mesenchymal bone marrow cells to be used in adoptive cell transfers into tumor-bearing mice. Irrespectively of the envisaged immunotherapy, satisfaction of so far unmet needs of gene therapy would be a highly valuable tool that may be employed by many other therapeutic approaches, too. Several transgenic mouse lines were generated as a source of CD8+ T cells modified to express the chemokines of interest. In a double transgenic approach the properties of two T cell-specific promoters were combined using Cre-loxP technology. The granzyme B promoter confers activation-dependency and the lck distal promoter assures strong constitutive expression once the CD8+ T cell has been activated. The constructed transgenes showed a good performance in vivo and mice expressing CCL2 in activated CD8+ T cells were obtained. These cells can now be used with different protocols for adoptively transferring cytotoxic T cells (CTL) into tumor-bearing recipients, thus allowing to study their capacity as tumor-infiltrating chemokine carrier. The establishment of transgenic mice likewisely expressing CXCL13 is expected in the near future. In addition, T cells from generated single transgenic mice that have high expression of an EGFP reporter in both CD4+ and CD8+ cells can be easily traced in vivo when setting up adoptive transfer conditions. The evaluation of mesenchymal bone marrow cells demonstrated that these cells can efficiently engraft into tumor stroma upon local coinjection with tumor cells. This represents a valuable tool for research purposes as it allows to introduce manipulated stromal cells into a tumor model. Therefore, the established engraftment model is suited for studying the envisaged immunotherapy. These results confirm to some extend previously reported results in an improved model, however, the suggested systemic tumor homing efficiency and specificity of mesenchymal bone marrow cells was not observed in our model indicating that these cells may not be suited for therapeutic use. Another major result of the presented work is the establishment oftumor-conditioned in vitro culture of mesenchymal bone marrow cells, which allowed to more rapidly expand these cells while maintaining their tumor homing and engrafting capacities. This offers another valuable tool as in vitro culture is a necessary step for therapeutic manipulations.

Hepatic Manifestations of Wilson Disease - CHUV Experience 2005-2010

Background and aim: Wilson disease (WD) is an inherited disorder ofhepatic copper excretion leading to toxic accumulation of copper in theliver as well as the brain, cornea, and other organs. The defect is due tomutations of the copper-transporting ATPase ATP7B. Here, we describethe adult cases of hepatic WD diagnosed at the CHUV between 2005and 2010.Methods: Clinical manifestions, results of diagnostic tests, and follow-upof adult patients with hepatic WD were recorded systematically.Results: Seven new adult cases of hepatic WD were diagnosed in ourcenter between 2005 and 2010. Three were women and 4 men, with amedian a ge at d iagnosis o f 24 (range, 1 8-56) years. Three patientspresented with acute liver failure (ALF), three with persistently elevatedliver function tests, and one with a dvanced cirrhosis. None hadneurological manifestations. Only one patient, presenting with ALF, had aKayser-Fleischer corneal ring. Median ceruloplasmin levels at diagnosiswere 0.13 (range, <0.03-0.30) g/l, median 24 h urinary copper excretion6.3 (range, 0.4-62.0) μmol/24 h, and median hepatic copperconcentration 591 (range, 284-1049) μg/g. At least one mutation in theATP7B g ene was i dentified in a ll patients. Allelic frequency of t hecommon H1069Q mutation was 14%. Two patients presenting with ALFand the one with advanced cirrhosis underwent successful l ivertransplantation. One patient with ALF recovered under chelator therapy.D-penicillamine was used as first-line chelator treatment, with a switch totrientine due to adverse effects in 2 out of 4 patients u nder l ong-termtreatment.Conclusions: The clinical presentation of WD and the performance ofdiagnostic tests are variable. A high index of suspicion i n clinicallycompatible situations i s key, with a combination of tests allowing thediagnosis of WD.

Central corneal thickness, intraocular pressure, and degree of myopia in an adult myopic population aged 20 to 40 years in southeast Spain: determination and relationships

Objective: To determine the values of, and study the relationships among, central corneal thickness (CCT), intraocular pressure (IOP), and degree of myopia (DM) in an adult myopic population aged 20 to 40 years in Almeria (southeast Spain). To our knowledge this is first study of this kind in this region. Methods: An observational, descriptive, cross-sectional study was done in which a sample of 310 myopic patients (620 eyes) aged 20 to 40 years was selected by gender- and age-stratified sampling, which was proportionally fixed to the size of the population strata for which a 20% prevalence of myopia, 5% epsilon, and a 95% confidence interval were hypothesized. We studied IOP, CCT, and DM and their relationships by calculating the mean, standard deviation, 95% confidence interval for the mean, median, Fisher’s asymmetry coefficient, range (maximum, minimum), and the Brown-Forsythe’s robust test for each variable (IOP, CCT, and DM). Results: In the adult myopic population of Almeria aged 20 to 40 years (mean of 29.8), the mean overall CCT was 550.12 μm. The corneas of men were thicker than those of women (P = 0.014). CCT was stable as no significant differences were seen in the 20- to 40-year-old subjects’ CCT values. The mean overall IOP was 13.60 mmHg. Men had a higher IOP than women (P = 0.002). Subjects over 30 years (13.83) had a higher IOP than those under 30 (13.38) (P = 0.04). The mean overall DM was −4.18 diopters. Men had less myopia than women (P < 0.001). Myopia was stable in the 20- to 40-year-old study population (P = 0.089). A linear relationship was found between CCT and IOP (R2 = 0.152, P ≤ 0.001). CCT influenced the IOP value by 15.2%. However no linear relationship between DM and IOP, or between CCT and DM, was found. Conclusions: CCT was found to be similar to that reported in other studies in different populations. IOP tends to increase after the age of 30 and is not accounted for by alterations in CCT values.

Recurrence of keratoconus characteristics: a clinical and histologic follow-up analysis of donor grafts.

PURPOSE: To report on clinical corneal topography, histopathologic analysis, and fine structure findings in failed grafts after penetrating keratoplasty (PK) for keratoconus (KC). DESIGN: Retrospective, consecutive, interventional case series with histologic and clinical correlation. PARTICIPANTS: Twelve corneal buttons were obtained from consecutive patients undergoing repeated PK 10 to 28 years after the initial PK for KC. The indication for regrafting was endothelial deficiency in seven cases, irreversible immune graft rejection in two cases, and corneal ectasia in three cases. METHODS: Removed corneal buttons were examined by light and transmission electron microscopy. A potential correlation between the clinical and videokeratoscopic findings and the microscopic structural observations was analyzed. RESULTS: Preoperative simulated keratometry measured by TMS-1 (Tomey, New York, NY) or EyeSys CAS (EyeSys Technology, Houston, TX) ranged from 49.8 to 66.1 diopters. A pattern compatible with KC characteristics was observed in all cases. Fine structure analysis revealed Bowman's layer disruption or folds and stromal deposits in all corneal buttons. However, central corneal thinning was not present in any of the removed buttons. CONCLUSIONS: Structure changes compatible with the diagnosis of KC were observed in all donor buttons many years after PK on KC recipients. Recurrence of the KC characteristics may result from graft repopulation by recipients' keratocytes, aging of the grafted tissue, or both.

Analysis of selectin ligands supporting hematologic malignancy cell interactions with their microenvironment : focus on leukemia and multiple myeloma

CONTEXTE: Les sélectines sont une famille de trois protéines qui règlent la capture et le roulement des leucocytes et qui initient la cascade d'adhésion. Elles contrôlent également la migration des leucocytes en réponse à un stimulus physiologique ou inflammatoire pour atteindre un organe cible. Le rôle des sélectines et des leurs ligands est bien connu dans l'adhésion des leucocytes normaux à l'endothélium; en revanche, la nature des ligands des sélectines exprimés par les cellules leucémiques et le myélome multiple est peu connue. La récente découverte que la E- et la P-sélectine sont exprimées par les cellules endothéliales et du stroma de la moelle osseuse, nous a incité à examiner leur rôle dans les interactions des cellules malignes avec leur environnement médullaire. RÉSULTATS: Les analyses ont été conduites sur les cellules du sang ou de la moelle osseuse prélevées à des patients atteints de leucémie aiguë ou de myélome multiple et sur des lignées cellulaires. Les ligands des sélectines qui ont été identifiés sur les blastes leucémiques ou les plasmocytes, sont « P-selectin glycoprotein ligand-1 » (PSGL-1), CD44, CD43 et l'endoglycan (EGC), ainsi que les saccharides fucosylés sLex et CLA. Nous avons vérifié dans des expériences d'adhésion cellulaire effectuées dans des conditions de flux que ces ligands sont fonctionnels, étant porteurs des sucres mentionnés, et qu'ils sont capables de supporter le roulement cellulaire dépendant des sélectines. De plus, nous avons montré que la liaison de ces ligands génère des signaux intracellulaires favorisant la prolifération et la survie des cellules de myélome. CONCLUSION. Les données présentées ici montrent que la E- et la P- sélectine du microenvironnement médullaire interagissent avec les cellules leucémiques et de myélome multiple, et que ces interactions activent des voies de signalisation contrôlant la prolifération et la survie cellulaire. Ces effets protecteurs sont impliqués dans la persistance de clones cellulaires malins résistant aux traitements et peuvent conduire à la récidive de la maladie. L'inhibition de ces interactions pourrait fournir de nouvelles options thérapeutiques pour le traitement de ces maladies de mauvais pronostic. - BACKGROUND: Selectins are a family of glycoproteins involved in the first steps of the adhesion cascade, tethering and rolling, during which leukocytes sense tissue specific signals and commit the cells to enter in a particular organ or inflammation site. While the role of selectins and their ligands is well established in supporting normal leukocyte adhesion to vascular endothelium, our knowledge of selectin ligands in two hematological malignancies, acute leukemia and multiple myeloma, is incomplete. The recent discovery that E- and P- selectin are also expressed on bone marrow (BM) endothelial and stromal cells, prompted us to investigate a potential role in selectin-mediated interaction of malignant cells with its protective BM microenvironment. RESULTS. Using cells obtained from blood or BM of patients affected by acute myeloid or lymphoblastic leukemia, or multiple myeloma, as well as cell lines, we characterized the expression of selectin ligands on blasts and plasma cells and identified P-selectin glycoprotein ligand-1 (PSGL-1), CD44, CD43 and endoglycan (EGC), as well as sLex/CLA determinants. Rolling assays under flow conditions allowed us to verify that these ligands are functional, i.e. correctly glycosylated and able to support selectin-mediated rolling. Moreover, we demonstrated that these ligands trigger proliferation and pro-survival signals upon engagement on myeloma cells. CONCLUSIONS. Data presented here demonstrate that E- and P-selectin in the BM microenvironment interact with leukemia and myeloma cells, and suggest that they have an impact on proliferation and survival of malignant plasma cells. These protective effects may induce drug resistance in malignant clones, leading to disease relapse. Interfering with these interactions could provide new therapeutic options. - Le corps humain dépend du système immunitaire pour sa protection face aux agressions, notamment des bactéries ou des virus, ou face à une dysfonction de l'organisme. Ce système est composé de plusieurs types cellulaires, regroupés sous le nom de leucocytes, qui participent à son fonctionnement. Ces cellules se développent à partir d'une cellule souche hématopo'iétique commune qui réside dans la moelle osseuse. Comme c'est le cas dans les autres tissus, les cellules du système immunitaire peuvent aussi développer des cancers, appelés tumeurs hématopoïétiques ou tumeurs du sang. Bien que ces maladies puissent être traitées avec succès grâce à de fortes doses de chimiothérapies ou à d'autres moyens comme les greffes, les patients connaissent un fort taux de rechute. La raison de ces récidives est la survie d'une partie des cellules malignes dans la moelle osseuse, où elles reçoivent une protection au traitement par le biais de l'interaction avec d'autres cellules. Les sélectines (E-, P- et L-sélectine) régulent l'interaction des leucocytes avec l'endothélium (la paroi des vaisseaux sanguins), d'autres leucocytes et les plaquettes ; ces interactions surviennent quand les leucocytes atteignent un site d'inflammation ou un organe cible. Dans la moelle osseuse, la E- et la P-sélectine se trouvent sur les cellules de l'endothélium et sur les macrophages, qui sont d'autres leucocytes faisant partie du stroma de la moelle. Elles pourraient être impliquées dans la protection des cellules cancéreuses évoquée plus haut. Les molécules d'adhésion avec lesquelles les sélectines s'associent, autrement dit les ligands des sélectines, sont des glycoprotéines. Ces protéines ont besoin de sucres spécifiques pour acquérir une telle capacité d'adhésion. Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié deux types de cellules extraites du sang et de la moelle osseuse des patients atteints d'une leucémie aiguë (les blastes) ou de myélome multiple (les plasmocytes), et leur capacité à se lier aux sélectines. Nous avons démontré une interaction entre ces cellules malignes et la E- et/ou la P-sélectine, à condition que les ligands soient correctement décorés. De plus, lors que les plasmocytes se lient aux sélectines, une cascade de signaux à l'intérieur des cellules stimule leur prolifération et leur survie. L'ensemble de ces résultats permet l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles de ces hémopathies de mauvais pronostic.

Altered expression of beta-galactosidase-1-like protein 3 (Glb1l3) in the retinal pigment epithelium (RPE)-specific 65-kDa protein knockout mouse model of Leber's congenital amaurosis

Purpose: In this study, we investigated the expression of the gene encoding beta-galactosidase (Glb)-1-like protein 3 (Glb1l3), a member of the glycosyl hydrolase 35 family, during retinal degeneration in the retinal pigment epithelium (RPE)-specific 65-kDa protein knockout (Rpe65(-/-)) mouse model of Leber congenital amaurosis (LCA). Additionally, we assessed the expression of the other members of this protein family, including beta-galactosidase-1 (Glb1), beta-galactosidase-1-like (Glb1l), and beta-galactosidase-1-like protein 2 (Glb1l2).Methods: The structural features of Glb1l3 were assessed using bioinformatic tools. mRNA expression of Glb-related genes was investigated by oligonucleotide microarray, real-time PCR, and reverse transcription (RT) -PCR. The localized expression of Glb1l3 was assessed by combined in situ hybridization and immunohistochemistry.Results: Glb1l3 was the only Glb-related member strongly downregulated in Rpe65(-/-) retinas before the onset and during progression of the disease. Glb1l3 mRNA was only expressed in the retinal layers and the RPE/choroid. The other Glb-related genes were ubiquitously expressed in different ocular tissues, including the cornea and lens. In the healthy retina, expression of Glb1l3 was strongly induced during postnatal retinal development; age-related increased expression persisted during adulthood and aging.Conclusions: These data highlight early-onset downregulation of Glb1l3 in Rpe65-related disease. They further indicate that impaired expression of Glb1l3 is mostly due to the absence of the chromophore 11-cis retinal, suggesting that Rpe65 deficiency may have many metabolic consequences in the underlying neuroretina.

Expression and localization of PPARs in the rat ovary during follicular development and the periovulatory period.

PPARs are a family of nuclear hormone receptors involved in various processes that could influence ovarian function. We investigated the cellular localization and expression of PPARs during follicular development in ovarian tissue collected from rats 0, 6, 12, 24, and 48 h post-PMSG. A second group of animals received human CG (hCG) 48 h post-PMSG. Their ovaries were removed 0, 4, 8, 12, and 24 h post-hCG to study the periovulatory period. mRNAs corresponding to the PPAR isotypes (alpha, delta, and gamma) were localized by in situ hybridization. Changes in the levels of mRNA for the PPARs were determined by ribonuclease protection assays. PPAR gamma mRNA was localized primarily to granulosa cells, and levels of expression did not change during follicular development. Four hours post-hCG, levels of mRNA for PPAR gamma decreased (P &lt; 0.05) but not uniformly in all follicles. At 24 h post-hCG, levels of PPAR gamma mRNA were reduced 64%, but some follicles maintained high expression. In contrast, mRNAs for PPAR alpha and delta were located primarily in theca and stroma, and their levels did not change during the intervals studied. To investigate the physiologic significance of PPAR gamma in the ovary, granulosa cells from PMSG-primed rats were cultured for 48 h with prostaglandin J(2) (PGJ(2)) and ciglitazone, PPAR gamma activators. Both compounds increased progesterone and E2 secretion (P &lt; 0.05). These data suggest that PPAR gamma is involved in follicular development, has a negative influence on the luteinization of granulosa cells, and/or regulates the periovulatory shift in steroid production. The more general and steady expression of PPARs alpha and delta indicate that they may play a role in basal ovarian function.

The significance of the amoebocyte-producing organ in Biomphalaria glabrata

In molluscs, internal defence against microorganisms is performed by a single cell type, i.e., the haemocyte or amoebocyte. The origin of these cells in Biomphalaria glabrata was initially thought to be localised within the vasculo-connective tissue. More recently, origin from a single organ, termed the amoebocyte-producing organ (APO), has been postulated based on the occurrence of hyperplasia and mitoses during Schistosoma mansoni infection. The present investigation represents a histological, immuno-histochemical and ultra-structural study of the B. glabrata APO, whereby histological identification was facilitated by means of collecting epithelial basophilic cells. These cells were comprised of single-cell layers that cover a portion of the stroma, which contains many small, round cells and haemolymph sinuses, as well as a small area of the pericardial surface of the reno-pericardial region. On occasion, this epithelial component vaguely resembled the vertebrate juxtaglomerular apparatus, which reinforces its presumed relationship to the kidney. Both in normal and infected molluscs, mitoses were only occasionally found. The present quantitative studies failed to demonstrate the presence of APO cellular hyperplasia, either in normal or schistosome-infected B. glabrata. Conversely, several structural details from the APO region in B. glabrata were found to be consistent with the hypothesis that the APO is a filtration organ, i.e., it is more closely related to the kidney rather than the bone marrow, as has been suggested in the literature.

Function and regulation of the scaffold protein IB1/JIP-1 in the uro-genital tract.

RESUME Ce mémoire de thèse traite de l'étude de la « scaffold »protéine ou protéine «échafaud», « Islet-Brain1/ JNK Interacting Protein 1 » (IB1/JIP-1) dans la vessie et la prostate, deux organes importants de l'appareil uro-genital. Cette protéine, mise en évidence dans notre laboratoire à la fin des année 90, a été reconnue pour réguler la voie de signalisation des « Mitogen-Activated Protein Kinases » (MAPKs), et en particulier de la MAPK appelée c-Jun N-terminal Kinase (JNK). Le réseau de voie de signalisation permet aux cellules de percevoir les changements dans le milieu extracellulaire et de permettre une réponse appropriée à ces différents stimuli. La connaissance des voies de signalisation a permis de mettre en évidence leur rôle crucial tant dans l'homéostase des tissus sains que dans des processus pathologiques comme l'oncogenèse. Parmi une vingtaine de voie de signalisation, la voie de signalisation des «MAPKinases » est une des plus importantes et a été montrée pour participer à diverses fonctions cellulaires telles que la différentiation, la motilité, la division et la mort cellulaire. La voie de signalisation des « MAPKinases » est typiquement constituée d'un module de trois kinases qui s'activent séquentiellement par phosphorylation. On note la présence d'une MAPK, d'un activateur de MAPK et d'un activateur de l'activateur de MAPK. Une fois la MAPK activée, elle permettra la régulation de différentes cibles dont certain facteur de transcription. Chez les mammifères, il existe 3 grands groupes de MAPKs : the extracellular signal-regulated kinase 1 and 2 (ERK 1/2) cascade, qui régule préférentiellement la croissance et la différentiation cellulaire, ainsi que les cascades JNK et p38 qui régulent préférentiellement la réponse à différents stress cellulaires telle que l'inflammation ou l'apoptose. JNK est activé par différents stress cellulaire telle que les cytokines inflammatoires. JNK est également requis au cours du développement embryonnaire et contribue à la mort (apoptose) ou à la prolifération cellulaire. Plusieurs études ont mis en évidence le rôle de JNK durant le processus tumoral, sans que son rôle soit clairement identifié. JNK pourrait avoir des fonctions différentes durant l'initiation puis de la progression tumorale. Chez les mammifères, les voies de signalisation intracellulaires forment un réseau complexe et elles interagissent entre elles, ce qui permet aux cellules une réponse adéquate aux multitudes de stimuli existants dans les organismes pluricellulaires. Parmi plusieurs mécanismes de régulation, les protéines dites « scaffold » ou «échafaud » jouent un rôle crucial dans l'homéostase de la voie de signalisation des «MAPKinase ». L'introduction revoit brièvement ces différents aspects, de la voie de signalisation des «MAPKinase et des connaissance sur IB1/JIP-1. Les premières études effectuées sur IB1/JIP-1 ont montré une expression relativement spécifique de cette protéine dans certains types de neurones ainsi que dans la cellule beta-sécrétrice d'insuline. IB1/JIP-1 régule la voie de signalisation JNK par interaction avec les différents composants du module, modifiant ainsi le spectre de substrats activés par JNK. La fonction précise de IB1/JIP-1 n'était pas encore élucidée, mais plusieurs travaux mettaient en lumière un rôle dans la régulation, et la sous-location cellulaire des composants de la voie de signalisation JNK, ainsi que dans la survie cellulaire à certain stress. Cette expression relativement spécifique est intrigante car elle suggère que sa présence serait nécessaire à une régulation spécifique de la MAPKinase JNK ou à certaines autres fonctions cellulaires également spécifiques de certains tissus. Le premier but de ce travail a consisté à mettre en évidence l'expression de IB1/JIP-1 dans l'appareil uro-génital et plus particulièrement dans la vessie et la prostate. Nos résultats ont montré que IB1/JIP-1 est spécifiquement exprimé au niveau de l'urothélium vésical, mais pas dans le muscle lisse. Il en est de même au niveau de la prostate où IB1/JIP-1 est exprimé spécifiquement au niveau de l'épithélium sécrétoire et absent au niveau du stroma fibro-musculaire. La vessie et la prostate sont des organes ou l'activité JNK pourrait être crucial tant dans l' homeostase tissulaire que dans le développement de pathologies bénignes ou malignes. La vessie et la prostate sont le siège fréquent de tumeur. La base pour le développement du cancer est complexe et implique plusieurs anomalies génétiques. Ce processus complexe lié au développement tumoral est encore loin d`être complètement élucidé, raison pour laquelle il est crucial de poursuivre l'étude des différents gènes pouvant être impliqué dans ces processus ou pouvant être utilisé comme outil thérapeutique. Dans l'urothelium de la vessie, la fonction de la MAPK JNK n'a été que très peu étudiée. Il existe quelques études, in vitro, suggérant une implication possible de cette voie de signalisation dans des processus telle que le développement ou la progression tumorale. Le chapitre 1 décrit une étude in vivo dans la vessie un modèle de stress mécanique, connu pour activer les MAPKinase. La dilatation vésicale, due à une obstruction urétrale, a mis en évidence une diminution de l'expression de IB1/JIP-1 ainsi qu'une activation de la MAPKinase JNK. Dans ce modèle, la régulation de IB1/JIP-1, par l'intermédiaire d'un vecteur viral, a permis de démontrer que IB1/JIP-1 régulait l'activité de JNK dans ce tissu. Pour poursuivre l'étude de cette fonction d' IB1/JIP-1 dans l'urothélium, nous avons investigué l'activité JNK dans des souris génétiquement modifiées et porteuse d'une délétion de 1 des 2 allèles du gène codant pour IB1/JIP-1, avec un contenu en IB1/JIP-1 diminué de moitié. L'activation de JNK est également augmentée dans l'urothelium au repos de ces souris, ce qui confirme la fonction régulatrice de JNK par IB1/JIP-1. Ces résultats ont permis de mettre en évidence un rôle critique de celle-ci dans l'homéostase de I`urothelium et suggère une nouvelle cible pour réguler la voie de signalisation dans ce tissu. En outre, la modulation des niveaux d'expression d'IB1/JIP-1 dans la vessie, in vivo, par l'intermédiaire de vecteurs viraux s'est révélée réalisable et indique un moyen élégant pour développer une thérapie génique dans cet organe. Un autre élément de ce travail de thèse, révélée au chapitre 2, a été d'étudier la régulation dans la vessie de rat de la communication intercellulaire de type « GAP ». Les cellules adjacentes partagent des ions, messagers secondaires et des petits métabolites par l'intermédiaire de canaux intercellulaire qui forment les jonctions de type « GAP ». Ce type de communications intercellulaire permet une activité cellulaire coordonnée, une caractéristique importante pour l'homéostase des organismes multicellulaire. Ce type de communication intercellulaire est formé de 2 demi-canaux appelés connexons. Chaque connexon est formé de six protéines appelées connexins (Cx). Il existe environ vingt connexines différentes nommées par leur poids moléculaire respectif. Les jonctions de type canaux "GAP" permettent aux cellules de communiquer avec les cellules voisines au quelles elles sont mécaniquement ou électriquement couplées. La vessie peut être particulièrement dépendante de la communication intercellulaire par les canaux « Gap » qui permettrait de coordonner la réponse de la musculature ainsi que de l'urothélium à l'augmentation de la pression transmurale du à l'accumulation d'urine, situation fréquemment observée dans le cadre de l'hyperplasie bénigne de la prostate. Dans la vessie de rat, la connexine26 est exprimée uniquement dans l'urothelium. La Cx26, a été montrée pour être un possible « tumor suppressor gene » dans le cancer de vessie. Une augmentation de la Cx26 ainsi que du couplage des cellules urothéliales a été démontré dans notre modèle de stress mécanique sur la vessie de rat et est dépendante de 2 éléments de réponses connues pour interagir avec AP-1. La régulation de IB1/JIP-1 a permis de montrer que celle-ci régulait l'activité JNK, ainsi que l'activité du facteur de transcription AP-1, composé de c-Jun lui-même cible de JNK. Cette réduction de l'activité de AP-1 est associée à une diminution de l'expression du transcipt de la Cx26. En résumé, la Cx26 pourrait être régulée par le complexe AP-1 lui-même dépendant du contenu en IB1/JIP-1. Dans le chapitre 3, l'étude de IB1/J1P-1 s'est portée sur la prostate. Cet organe, siège fréquent de pathologie telle que le cancer ou l'hyperplasie bénigne de la prostate, exprime IB1/JIP-1 au niveau de son épithélium sécrétoire. Cette expression est maintenue dans une lignée cellulaire humaine largement étudiée est reconnue comme un modèle adéquat de cellules tumorales de type androgène-sensible. IB1/JIP-1 a été investigué dans un modèle in vitro d'apoptose en réponse à un agent appelé N-(4-hydroxyphenyl)retinamide (4-HPR) qui induit une activation de la MAPK JNK ainsi que également un diminution du contenu en IB1/JIP-1. La surexpression de IB1/JIP-1 en utilisant à nouveau des virus comme vecteur a démontré que IB1/JIP-1 était capable de réguler l'activité de JNK ainsi que les taux d'apoptose. Dans le cancer de la prostate, certains travaux ont montré que la différentiation neuroendocrine des cellules tumorales est associée à la progression tumorale et à la perte de sensibilité aux androgènes. Ce travail a permis de dévoiler l'augmentation d'expression de IB1/JIP-1 dans un modèle de neurodifferentiation des cellules d'une lignée prostatique humaine (LNCaP). Les mécanismes qui permettent une expression spécifique de IB1/JIP-1 ont été partiellement investiguée dans notre laboratoire. Son promoteur humain contient un « Neuron Restricive Silencer Element » (NRSE) connu pour se lier a répresseur transcriptionel appelé « RE-1 Silencer Transcription Factor » ou « Neuron Restrictive Silencer Factor » (REST/NRSF). NRSF/REST est capable de réprimer l'expression de gènes neuronaux en dehors du système neuronal. Il prend part à la différentiation terminale des gènes neuronaux. Dans le chapitre 3, on observe que l'activité de REST/NRSF est diminuée dans les cellules LNCaP qui se transdifferencient de manière neuroendocrine, et que REST/NRSF est capable de moduler l'expression de ces gènes cibles dans ce type cellulaire. Ces travaux laissent suggérer que NRSF/REST participe à l'acquisition du phénotype neuroendocrinien et pourrait être une cible pour réguler ce phénomène. En conclusion, ce travail de thèse présente l'expression de IB1/JIP-1 dans 2 organes de l'appareil uro-génital ; la vessie et la prostate. La fonction de IB1/JIP-1 a été étudiée in vivo dans la vessie de rat, ce qui a mis en évidence sa fonction régulatrice de l'activité de la MAPKinase JNK, et de l'activité du facteur de transcription AP-1 ; ainsi que sa possible implication régulatrice de gène cible tel que la Connexin 26 (Cx26). AP-1 et la Cx26 pourraient jouer un rôle dans le processus oncologique, tant dans le control de l'invasion cellulaire ou le control de la croissance cellulaire. Dans la prostate, IB1/JIP-1 régule également l'activité JNK; crucial dans la transmission de certains stimulis pro-apoptotiques. Dans un modèle de transdifférenciation neuroendocrinienne, phénotype possiblement lié au caractère agressif du cancer de la prostate, l'expression de IB1/JIP-1 est augmenté, suggérant soit un rôle possible dans le développement du phénotype neuronal ou une implication dans une fonction anti-apoptotique. Ce travail a donc permis d'élargir nos connaissances sur la régulation et le control de la voie de signalisation des MAPKinases par IB1/JIP-1, qui pourrait avoir encore d'autres fonctions dans ces tissus.

Modern cataract surgery for radiation-induced cataracts in retinoblastoma.

Background Surgery of radiation-induced cataracts in children with retinoblastoma (RB) is a challenge as early intervention is weighted against the need to delay surgery until complete tumour control is obtained. This study analyses the safety and functional results of such surgery. Methods In a retrospective, non-comparative, consecutive case series, we reviewed medical records of RB patients </=14 y of age who underwent either external beam radiotherapy or plaque treatment and were operated for radiation-induced cataract between 1985 and 2008. Results In total, 21 eyes of 20 RB patients were included and 18 out of the 21 eyes had Reese-Ellsworth stage V or ABC classification group D/E RB. Median interval between last treatment for RB and cataract surgery was 21.5 months, range 3-164 months. Phacoaspiration was performed in 13 eyes (61%), extra-capsular cataract extraction in 8 (39%) and intraocular lens implantation in 19 eyes (90%). The majority of cases, 11/21 (52%), underwent posterior capsulorhexis or capsulotomy and 6/21 (28%) an anterior vitrectomy. Postoperative visual acuity was >/=20/200 in 13 eyes and <20/200 in 5 eyes. Intraocular tumour recurrence was noted in three eyes. Mean postoperative follow up was 90 months+/-69 months. Conclusions Modern cataract surgery, including clear cornea approach, lens aspiration with posterior capsulotomy, anterior vitrectomy and IOL implantation is a safe procedure for radiation-induced cataract as long as RB is controlled. The visual prognosis is limited by initial tumour involvement of the macula and by corneal complications of radiotherapy. We recommend a minimal interval of 9 months between completion of treatment of retinoblastoma and cataract surgery.

Genetic analysis of c-Myc in mouse bone marrow and liver

1. Summary The transcription factor and proto-oncogene c-myc plays an important role in integrating many mitogenic signals within the cell. The consequences are both broad and varied and include the regulation of apoptosis, cellular differentiation, cellular growth and cell cycle progression. It is found to be mis-regulated in over 70% of all cancers, however, our knowledge about c-Myc remains limited and very little is known about its physiological role in mammalian development and in adulthood. We have addressed the physiological role of c-Myc in both the bone marrow and the liver of mice by generating adult c-myc flox/flox mice that lacked c-myc in either the bone marrow or the liver after conversion of the c-myc flox alleles into null alleles by the inducible Mx¬Cre transgene with polyI-polyC. In investigating the role of c-Myc in the haematopoietic system, we concentrated on the aspects of cellular proliferation, cellular differentiation and apoptosis. Mice lacking c-Myc develop anaemia between 3-8 weeks and all more differentiated cell types are severely depleted leading to death. However in addition to its role in driving proliferation in transient amplifying cells, we unexpectedly discovered a new role for c-Myc in controlling haematopoietic stem cell (HSC) differentiation. c-Myc deficient HSCs are able to proliferate normally in vivo. In addition, their differentiation into more committed progenitors is blocked. These cells expressed increased adhesion molecules, which possibly prevent HSCs from being released from the special stem cell supporting stromal niche cells with which they closely associate. Secondly we used the liver as a model system to address the role of c-Myc in cellular growth, meaning the increase in cell size, and also cellular proliferation. Our results revealed c-Myc to play no role in metabolic cellular growth following a period of fasting. Following treatment with the xenobiotic TCPOBOP, c-Myc deficient hepatocytes increased in cell size as control hepatocytes and could surprisingly proliferate albeit at a reduced rate demonstrating a c-Myc independent proliferation pathway to exist in parenchymal cells. However, following partial hepatectomy, in which two-thirds of the liver was removed, mutant livers were severely restricted in their regeneration capacity compared to control livers demonstrating that c-Myc is essential for liver regeneration. Résumé Le facteur de transcription et proto-oncogène c-myc joue un rôle important dans l'intégration de nombreux signaux mitogéniques dans la cellule. Les conséquences de son activation sont étendues et variées et incluent la régulation de l'apoptose, de la différenciation, de la croissance et de la progression du cycle cellulaire. Même si plus de 20% des cancers montrent une dérégulation de c-myc, les connaissances sur ce facteur de transcription restent limitées et ses rôles physiologiques au cours du développement et chez l'adulte sont très peu connus. Nous avons étudié le rôle physiologique de c-Myc dans la molle osseuse et le foie murin en générant des souris adultes c-myc flox/flox. Dans ces souris, les allèles c-myc flox sont convertis en allèles nuls par le transgène Mx-Cre après induction avec du Poly-I.C. Pour notre étude du rôle de c-Myc dans le système hématopoiétique, nous nous sommes concentrés sur les aspects de la prolifération et de la différenciation cellulaire, ainsi que sur l'apoptose. Les souris déficientes pour c-Myc développent une anémie 3 à 8 semaines après la délétion du gène; tous les différents types cellulaires matures sont progressivement épuisés ce qui entraîne la mort des animaux. Néanmoins, outre sa capacité à induire la prolifération des cellules transitoires de la molle osseuse, nous avons inopinément découvert un nouveau rôle pour c-Myc dans le contrôle de la différenciation des cellules souches hématopoiétiques (HSC). Les HSC déficientes pour c-Myc prolifèrent normalement in vivo mais leur différenciation en progéniteurs plus engagés dans une voie de différenciation est bloquée. Ces cellules surexpriment certaines molécules d'adhésion ce qui empêcherait les HSC d'être relachées du stroma spécialisé, ou niche, auquel elles sont étroitement associées. D'autre part, nous avons utilisé le foie comme système modèle pour étudier le rôle de c-Myc dans la prolifération et dans la croissance cellulaire, c'est à dire l'augmentation de taille des cellules. Nos résultats ont révélé que c-Myc ne joue pas de rôle dans le métabolisme cellulaire qui suit une période de jeûne. L'augmentation de la taille cellulaire des hépatocytes déficients pour c-Myc suite au traitement avec l'agent xénobiotique TCPOBOP est identique à celle observée pour les cellules de contrôle. Le taux de prolifération des hépatocytes mutants est par contre réduit, indiquant qu'une voie de différenciation indépendante de c-Myc existe dans les cellules parenchymales. Néanmoins, après hépatectomie partielle, où deux-tiers du foie sont éliminés chirurgicalement, les foies mutants sont sévèrement limités dans leur capacité de régénération par rapport aux foies de contrôle, montrant ainsi que c-Myc est essentiel pour la régénération hépatique.

Tenascin-W is a specific marker of glioma-associated blood vessels and stimulates angiogenesis in vitro.

The microenvironment hosting a tumor actively participates in regulating tumor cell proliferation, migration, and invasion. Among the extracellular matrix proteins enriched in the stroma of carcinomas are the tenascin family members tenascin-C and tenascin-W. Whereas tenascin-C overexpression in gliomas is known to correlate with poor prognosis, the status of tenascin-W in brain tumors has not been investigated so far. In the present study, we analyzed protein levels of tenascin-W in 38 human gliomas and found expression of tenascin-W in 80% of the tumor samples, whereas no tenascin-W could be detected in control, nontumoral brain tissues. Double immunohistochemical staining of tenascin-W and von Willebrand factor revealed that tenascin-W is localized around blood vessels, exclusively in tumor samples. In vitro, the presence of tenascin-W increased the proportion of elongated human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) and augmented the mean speed of cell migration. Furthermore, tenascin-W triggered sprouting of HUVEC spheroids to a similar extent as the proangiogenic factor tenascin-C. In conclusion, our study identifies tenascin-W as a candidate biomarker for brain tumor angiogenesis that could be used as a molecular target for therapy irrespective of the glioma subtype.-Martina, E., Degen, M., Rüegg, C., Merlo, A., Lino, M. M., Chiquet-Ehrismann, R., Brellier, F. Tenascin-W is a specific marker of glioma-associated blood vessels and stimulates angiogenesis in vitro.

Hes1 regulates corneal development and the function of corneal epithelial stem/progenitor cells.

Hes1, a major target gene in Notch signaling, regulates the fate and differentiation of various cell types in many developmental systems. To gain a novel insight into the role of Hes1 in corneal tissue, we performed gain-of-function and loss-of-function studies. We show that corneal development was severely disturbed in Hes1-null mice. Hes1-null corneas manifested abnormal junctional specialization, cell differentiation, and less cell proliferation ability. Worthy of note, Hes1 is expressed mainly in the corneal epithelial stem/progenitor cells and is not detected in the differentiated corneal epithelial cells. Expression of Hes1 is closely linked with corneal epithelial stem/progenitor cell proliferation activity in vivo. Moreover, forced Hes1 expression inhibits the differentiation of corneal epithelial stem/progenitor cells and maintains these cells' undifferentiated state. Our data provide the first evidence that Hes1 regulates corneal development and the homeostatic function of corneal epithelial stem/progenitor cells.

MDM2 and CDK4 immunohistochemistry is a valuable tool in the differential diagnosis of low-grade osteosarcomas and other primary fibro-osseous lesions of the bone.

Low-grade osteosarcoma is a rare malignancy that may be subdivided into two main subgroups on the basis of location in relation to the bone cortex, that is, parosteal osteosarcoma and low-grade central osteosarcoma. Their histological appearance is quite similar and characterized by spindle cell stroma with low-to-moderate cellularity and well-differentiated anastomosing bone trabeculae. Low-grade osteosarcomas have a simple genetic profile with supernumerary ring chromosomes comprising amplification of chromosome 12q13-15, including the cyclin-dependent kinase 4 (CDK4) and murine double-minute type 2 (MDM2) gene region. Low-grade osteosarcoma can be confused with fibrous and fibro-osseous lesions such as fibromatosis and fibrous dysplasia on radiological and histological findings. We investigated MDM2-CDK4 immunohistochemical expression in a series of 72 low-grade osteosarcomas and 107 fibrous or fibro-osseous lesions of the bone or paraosseous soft tissue. The MDM2-CDK4 amplification status of low-grade osteosarcoma was also evaluated by comparative genomic hybridization array in 18 cases, and the MDM2 amplification status was evaluated by fluorescence in situ hybridization or quantitative real-time polymerase chain reaction in 31 cases of benign fibrous and fibro-osseous lesions. MDM2-CDK4 immunostaining and MDM2 amplification by fluorescence in situ hybridization or quantitative real-time polymerase chain reaction were investigated in a control group of 23 cases of primary high-grade bone sarcoma, including 20 conventional high-grade osteosarcomas, two pleomorphic spindle cell sarcomas/malignant fibrous histiocytomas and one leiomyosarcoma. The results showed that MDM2 and/or CDK4 immunoreactivity was present in 89% of low-grade osteosarcoma specimens. All benign fibrous and fibro-osseous lesions and the tumors of the control group were negative for MDM2 and CDK4. These results were consistent with the MDM2 and CDK4 amplification results. In conclusion, immunohistochemical expression of MDM2 and CDK4 is specific and provides sensitive markers for the diagnosis of low-grade osteosarcomas, helping to differentiate them from benign fibrous and fibro-osseous lesions, particularly in cases with atypical radio-clinical presentation and/or limited biopsy samples.