Avaliação de sistemas lipidicos nanoestruturados utilizados como estratégia para melhorar as propriedades biofarmaceuticas do praziquantel no tratamento da esquistossomose

Pós-graduação em Nanotecnologia Farmacêutica - FCFAR

Wirkmechanismen der trifunktionalen Antikörper catumaxomab und ertumaxomab in humanen Tumorsphäroid-Kokulturen

Ein neuer Ansatz der immunologischen Krebstherapie ist die Verwendung der bispezifischen, trifunktionalen Antikörper catumaxomab (anti-EpCAM x anti-CD3) und ertumaxomab (anti-Her2/neu x anti-CD3). Die Bispezifität besteht in der Bindung eines Tumor-assoziierten Antigens (EpCAM bzw. Her2/neu) und des CD3 Moleküls auf der Oberfläche von T-Zellen. Darüber hinaus stellt die Interaktion des Fc-Teils mit FcγRI/IIa/III positiven akzessorischen Immunzellen die dritte Funktion der Antikörper dar. Diese einzigartige Kombination ermöglicht theoretisch die Ausbildung eines Tri-Zell-Komplexes. In klinischen Studien konnte bereits die Wirksamkeit beider Antikörper nachgewiesen werden. Die eigentlichen Wirkmechanismen der trifunktionalen Antikörper jedoch sind noch nicht ausreichend bekannt. Um die Wechselwirkung zwischen den stark EpCAM- und schwach Her2/neu-positive FaDu- sowie den stabil mit humanem Her2/neu transfizierten FaDu E593-Tumorzellen, peripheren Blutmonozyten (PBMC) und trifunktionalen Antikörpern systematisch zu untersuchen wurde ein 3D-Tumormodell, die so genannten multizellulären Tumorsphäroide (MCTS), angewandt. Als Endpunkte zur Beurteilung der Therapieeffizienz dienten das Volumenwachstum der Sphäroide, sowie die Klonogenität und die Zellvitalität. Zur Beurteilung der PBMC-Penetration in die Sphäroide erfolgten immunhistochemische Färbungen und molekularbiologische Nachweise der Abwehrzellantigene. Entsprechend wurden in den Sphäroiden die Proliferationsrate über eine Ki67-Färbung sowie die Apoptoserate über eine FragEL-Markierung identifiziert. Die Aktivität der PBMC wurde durch die Bestimmung ausgewählter Zytokine (ELISA) und der Zellzahl aus den Medienüberständen charakterisiert. Die an den FaDu- und E593-Sphäroiden erzielten Ergebnisse zeigten, dass catumaxomab und ertumaxomab eine konzentrations- und zeitabhängige Abnahme des Sphäroidvolumens bewirkten. Die Schrumpfung der Tumorsphäroide ging mit einer Reduktion des proliferativen und mit einer Steigerung des apoptotischen Tumorzellanteils einher. Die histologischen Befunde weisen darauf hin, dass die Volumenreduktion durch eine gesteigerte Anzahl infiltrierender Leukozyten bedingt ist. Auf verschiedenen Methoden basierende Analysen der Immunzellsubtypen zeigten eine dominierende Infiltration von zytotoxischen T-Zellen in die Tumorsphäroide. Der Aktivitätsnachweis der T-Zellen wurde über die Detektion der IL-2 mRNA und des sekretierten Zytokins erbracht. Einen zusätzlichen Hinweis auf eine zelluläre Immunantwort liefert das Zytokinmuster mit hohen Konzentrationen an IFN-γ. Der direkte Vergleich beider Antikörper zeigte, dass der anti-tumorale Effekt abhängig von der Antigenexpression auf den Tumorzellen war. Die Analyse von Medienüberständen wies auf eine mehrheitlich höhere Zytokinausschüttung in Gegenwart des Tumorantigens hin. Sphäroid-Kokulturen, die mit dem parentalen anti-EpCAM Antikörper behandelt wurden, zeigten keine Volumenreduktion. Im Gegensatz dazu führte der parentale CD3-Antikörper, das CD3- und Tumorzell-bindende catumaxomab F(ab')2 Fragment oder eine Kombination beider parentaler Antikörper zu einer anti-tumoralen Wirkung, die jedoch nicht so stark war wie die des trifunktionalen Antikörpers catumaxomab. Demnach ist für catumaxomab gezeigt, dass für die Effektivität des Antikörpers die Trifunktionalität unabdingbar ist. Daraus leitet sich ab, dass die Aktivierung der Abwehrzellen durch kostimulatorische Signale notwendig ist und über die Tumorantigenbindung Mechanismen wie ADCC (antibody-dependent cellular cytotoxicity) zum Tragen kommen. Die Experimente mit gleichzeitiger Gabe von trifunktionalen Antikörpern und Immunsuppressiva haben gezeigt, dass eine Kombination beider Agenzien möglich ist. Die Konzentrationen sind jedoch sorgfältig derart zu wählen, dass die Zytokinausschüttung und die damit verbundenen Nebenwirkungen reduziert sind, ohne dass die anti-tumorale Wirkung der Antikörper maßgeblich beeinflusst wird. T-Zellen bedienen sich nach Aktivierung für die rasche Proliferation einer gesteigerten aeroben Glykolyse. Unter Behandlung der Kokulturen mit catumaxomab konnte im Vergleich zu anderen immunstimulatorischen Agenzien die größte Steigerung der Laktatproduktion bzw. der Azidifizierungs- und Sauerstoffverbrauchsrate detektiert werden. Diese Effekte weisen auf eine metabolische Aktivierung der PBMC durch catumaxomab hin. Das von den Tumorzellen abgegebene Laktat kann die Immunzellen jedoch inhibieren. Daher wäre die Kombination mit Glykolyseinhibitoren ein möglicher Ansatz, um die Therapieeffizienz weiter zu steigern. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass eine Komedikation der trifunktionalen Antikörper mit Chemotherapeutika zu einer gesteigerter Wirkung führte. Insgesamt liegt die Zukunft der Immuntherapien wohl in der Kombination mit anderen Wirkstoffklassen, die anti-tumorale Effekte verstärken oder immunsupprimierende Mechanismen inhibieren.

Cytokine-mediated enhancement of epidermal growth factor receptor expression provides an immunological approach to the therapy of pancreatic cancer

The increased expression of epidermal growth factor receptor induced by tumor necrosis factor α renders pancreatic cancer cells more susceptible to antibody-dependent cellular cytotoxicity by a mAb specific for this receptor. Laboratory studies with athymic mice bearing xenografts of human pancreatic cancer cells demonstrated a cytokine-induced ability of the mAb to cause significant tumor regression. In a phase I/II clinical trial, 26 patients with unresectable pancreatic cancer were enrolled into three cohorts receiving variable amounts of the antibody together with a constant amount of tumor necrosis factor α. With increasing doses of antibody, the growth of the primary tumor was significantly inhibited. This was reflected by a longer median survival, with one complete remission lasting for 3 years obtained with the highest dose of antibody employed. Thus, a combination of the cytokine, tumor necrosis factor α, with a mAb to the epidermal growth factor receptor offers a potentially useful approach for the treatment of pancreatic cancer.

Improved biodistribution, tumor targeting, and reduced immunogenicity in mice with a gamma 4 variant of Campath-1H.

Radiolabeled antibodies have shown promise for the treatment of lymphoma and for solid tumor targeting. Campath-1H is a humanized monoclonal antibody that reacts with the CD52 antigen present on human lymphoid and myeloid cells. Campath-1H is a gamma1 (G1) isotype that induces lymphopenia via an Fc-mediated mechanism(s). Isotype switches were engineered, and the resulting antibodies were expressed in NS0 mouse myeloma cells and biosynthetically radiolabeled with [35S]methionine. The forms included G1, G4, and a G4 variant that contained alanine substitutions at (EU numbering) Leu-235, Gly-237, and Glu-318. All isotypes bound antigen equivalently as assessed by target cell binding in vitro. The G4 variant had a greatly reduced capacity to interact with Fc receptor by virtue of reduced binding to THP-1 human myeloid cells and by a 1000-fold increase in EC50 to intermediate antibody-dependent cellular cytotoxicity. The pharmacokinetics of the isotypes were compared in CD-1 (nu/nu) mice bearing an experimental antigen-expressing tumor. The plasma half-life and tumor uptake were increased for the G4 variant. The G4 variant showed significantly less spleen, liver, and bone uptake but similar uptake in the lung, kidney, and stomach and lower tissue-to-blood ratios. Immunogenicity was assessed after repeated monthly administrations of unlabeled antibody in BALB/c mice. A 50% reduction in the incidence of anti-globulin response was observed for the G4 variant. These properties suggest that antibodies with reduced Fc receptor interaction merit additional study as potential targeting vehicles relative to other isotypes for radioimmunotherapy or situations where diminished normal tissue binding contributes to efficacy.

Rôle de la conformation des glycoprotéines de l’enveloppe du VIH-1 dans la réponse cytotoxique cellulaire dépendante des anticorps et impact des protéines virales Nef et Vpu

Alors que d’énormes efforts sont mis de l’avant pour mettre en place des stratégies thérapeutiques contre l’infection au VIH-1, il est nécessaire de mieux cerner les déterminants viraux qui aideront à l’efficacité de celles-ci. En ce sens, une volumineuse littérature scientifique suggère que les anticorps contre le VIH-1 possédant une capacité à induire une réponse effectrice dépendante de leur portion Fc puissent jouer un rôle important dans la prévention de l’infection et dans la progression de la maladie. Cependant, peu d’information est disponible concernant les déterminants reconnus par ces anticorps et comment le virus s’en protège. Le but des travaux présentés dans cette thèse est donc d’élucider les mécanismes viraux contrôlant la reconnaissance des cellules infectées par ces anticorps capables d’induire une réponse effectrice. De par les corrélats de protection identifiés au cours de l’essai vaccinal RV144, les travaux présentés ici se concentrent sur la réponse cytotoxique dépendante des anticorps (ADCC), puisqu’il s’agit d’une réponse effectrice suggérée pour avoir joué un rôle dans la protection observée dans le RV144, seul essai vaccinal anti-VIH à avoir démontré un certain degré de protection. De plus, plusieurs anticorps capables d’induire cette réponse contre le VIH sont connus pour reconnaître les glycoprotéines de surface du virus (Env) dans une conformation dite ouverte, c’est-à-dire la conformation adoptée lors de la liaison d’Env avec son récepteur CD4 (épitopes CD4i). Nous avons mis au point deux techniques in vitro permettant d’étudier ces changements de conformation ainsi que leur impact sur la réponse ADCC. Les techniques mises au point, un ÉLISA sur base cellulaire pour mesurer les changements de conformation d’Env ainsi que la mesure de la réponse ADCC par cytométrie en flux, nous ont permis de démontrer comment le virus empêche l’exposition des épitopes d’Env CD4i. L’activité simultanée des protéines accessoires virales Nef et Vpu sur le retrait du récepteur CD4 de la surface des cellules infectées et l’inhibition du facteur de restriction Tétherine / BST-2 par Vpu contrôlent à la fois les niveaux d’Env et de CD4 à la surface cellulaire et donc modulent l’interaction Env-CD4 et ultimement la susceptibilité à la réponse ADCC contre les épitopes CD4i reconnus par des anticorps hautement prévalents lors de l’infection au VIH. Également, nous démontrons comment de petits composés mimant la liaison de CD4 sur Env sont capables de forcer l’exposition des épitopes CD4i, même en présence des protéines Nef et Vpu, et donc d’augmenter la susceptibilité des cellules infectées à la réponse ADCC. Une autre découverte présentée ici est la démonstration que la portion soluble d’Env produite par les cellules infectées peut interagir avec le récepteur CD4 des cellules non-infectées avoisinantes et induire leur reconnaissance et élimination par la réponse ADCC contre Env. Somme toute, la modulation de la réponse ADCC par l’interaction Env–CD4 représente un important pilier de la relation hôte – pathogène du VIH-1 de la perspective des réponses Fc-dépendantes. Les travaux présentés dans cette thèse ont le potentiel d’être utilisés dans l’élaboration de nouvelles stratégies antivirales tout en élargissant les connaissances fondamentales de cette interaction hôte – pathogène.

Rôle de la conformation des glycoprotéines de l’enveloppe du VIH-1 dans la réponse cytotoxique cellulaire dépendante des anticorps et impact des protéines virales Nef et Vpu

Alors que d’énormes efforts sont mis de l’avant pour mettre en place des stratégies thérapeutiques contre l’infection au VIH-1, il est nécessaire de mieux cerner les déterminants viraux qui aideront à l’efficacité de celles-ci. En ce sens, une volumineuse littérature scientifique suggère que les anticorps contre le VIH-1 possédant une capacité à induire une réponse effectrice dépendante de leur portion Fc puissent jouer un rôle important dans la prévention de l’infection et dans la progression de la maladie. Cependant, peu d’information est disponible concernant les déterminants reconnus par ces anticorps et comment le virus s’en protège. Le but des travaux présentés dans cette thèse est donc d’élucider les mécanismes viraux contrôlant la reconnaissance des cellules infectées par ces anticorps capables d’induire une réponse effectrice. De par les corrélats de protection identifiés au cours de l’essai vaccinal RV144, les travaux présentés ici se concentrent sur la réponse cytotoxique dépendante des anticorps (ADCC), puisqu’il s’agit d’une réponse effectrice suggérée pour avoir joué un rôle dans la protection observée dans le RV144, seul essai vaccinal anti-VIH à avoir démontré un certain degré de protection. De plus, plusieurs anticorps capables d’induire cette réponse contre le VIH sont connus pour reconnaître les glycoprotéines de surface du virus (Env) dans une conformation dite ouverte, c’est-à-dire la conformation adoptée lors de la liaison d’Env avec son récepteur CD4 (épitopes CD4i). Nous avons mis au point deux techniques in vitro permettant d’étudier ces changements de conformation ainsi que leur impact sur la réponse ADCC. Les techniques mises au point, un ÉLISA sur base cellulaire pour mesurer les changements de conformation d’Env ainsi que la mesure de la réponse ADCC par cytométrie en flux, nous ont permis de démontrer comment le virus empêche l’exposition des épitopes d’Env CD4i. L’activité simultanée des protéines accessoires virales Nef et Vpu sur le retrait du récepteur CD4 de la surface des cellules infectées et l’inhibition du facteur de restriction Tétherine / BST-2 par Vpu contrôlent à la fois les niveaux d’Env et de CD4 à la surface cellulaire et donc modulent l’interaction Env-CD4 et ultimement la susceptibilité à la réponse ADCC contre les épitopes CD4i reconnus par des anticorps hautement prévalents lors de l’infection au VIH. Également, nous démontrons comment de petits composés mimant la liaison de CD4 sur Env sont capables de forcer l’exposition des épitopes CD4i, même en présence des protéines Nef et Vpu, et donc d’augmenter la susceptibilité des cellules infectées à la réponse ADCC. Une autre découverte présentée ici est la démonstration que la portion soluble d’Env produite par les cellules infectées peut interagir avec le récepteur CD4 des cellules non-infectées avoisinantes et induire leur reconnaissance et élimination par la réponse ADCC contre Env. Somme toute, la modulation de la réponse ADCC par l’interaction Env–CD4 représente un important pilier de la relation hôte – pathogène du VIH-1 de la perspective des réponses Fc-dépendantes. Les travaux présentés dans cette thèse ont le potentiel d’être utilisés dans l’élaboration de nouvelles stratégies antivirales tout en élargissant les connaissances fondamentales de cette interaction hôte – pathogène.

Produção de novos anticorpos Anti-CD20 na forma de FvFc em células de mamíferos

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2015.

DNA strand breakage, activation of poly (ADP-ribose) synthetase, and cellular energy depletion are involved in the cytotoxicity of macrophages and smooth muscle cells exposed to peroxynitrite.

The free radicals nitric oxide and superoxide anion react to form peroxynitrite (ONOO-), a highly toxic oxidant species. In vivo formation of ONOO- has been demonstrated in shock and inflammation. Herein we provide evidence that cytotoxicity in cells exposed to ONOO- is mediated by DNA strand breakage and the subsequent activation of the DNA repair enzyme poly(ADP ribose) synthetase (PARS). Exposure to ONOO- (100 microM to 1 mM) inhibited mitochondrial respiration in cultured J774 macrophages and in rat aortic smooth muscle cells. The loss of cellular respiration was rapid, peaking 1-3 h after ONOO- exposure, and reversible, with recovery after a period of 6-24 h. The inhibition of mitochondrial respiration was paralleled by a dose-dependent increase in DNA strand breakage, reaching its maximum at 20-30 min after exposure to ONOO-. We observed a dose-dependent increase in the activity of PARS in cells exposed to ONOO-. Inhibitors of PARS such as 3-aminobenzamide (1 mM) prevented the inhibition of cellular respiration in cells exposed to ONOO-. Activation of PARS by ONOO--mediated DNA strand breakage resulted in a significant decrease in intracellular energy stores, as reflected by a decline of intracellular NAD+ and ATP content. 3-Aminobenzamide prevented the loss of NAD+ and ATP in cells exposed to ONOO-. In contrast, impairment of cellular respiration by the addition of the nitric oxide donors S-nitroso-N-acetyl-DL-penicillamine or diethyltriamine nitric oxide complex, was not associated with the development of DNA strand breaks, in concentrations up to 1 mM, and was largely refractory to PARS inhibition. Our results suggest that DNA damage and activation of PARS, an energy-consuming futile repair cycle, play a central role in ONOO--mediated cellular injury.

Biological activity and cellular uptake of [Ru(eta(5)-C5H5)(PPh3)(Me(2)bpy)][CF3SO3] complex

Anticancer activity of the new [Ru(eta(5)-C5H5)(PPh3)(Me(2)bpy)][CF3SO3] (Me(2)bpy = 4,4'-dimethyl-2,2'-bipyridine) complex was evaluated in vitro against several human cancer cell lines, namely A2780, A2780CisR, HT29, MCF7, MDAMB231 and PC3. Remarkably, the IC50 values, placed in the nanomolar and sub-micromolar range, largely exceeded the activity of cisplatin. Binding to human serum albumin, either HSA (human serum albumin) or HSA(faf) (fatty acid-free human serum albumin) does not affect the complex activity. Fluorescence studies revealed that the present ruthenium complex strongly quench the intrinsic fluorescence of albumin. Cell death by the [Ru(eta(5)-C5H5)(PPh3)(Me(2)bpy)][CF3SO3] complex was reduced in the presence of endocytosis modulators and at low temperature, suggesting an energy-dependent mechanism consistent with endocytosis. On the whole, the biological activity evaluated herein suggests that the complex could be a promising anticancer agent. (C) 2013 Elsevier Inc. All rights reserved.

Stochastic time-concentration activity models for cytotoxicity in 3D brain cell cultures.

BACKGROUND: In vitro aggregating brain cell cultures containing all types of brain cells have been shown to be useful for neurotoxicological investigations. The cultures are used for the detection of nervous system-specific effects of compounds by measuring multiple endpoints, including changes in enzyme activities. Concentration-dependent neurotoxicity is determined at several time points. METHODS: A Markov model was set up to describe the dynamics of brain cell populations exposed to potentially neurotoxic compounds. Brain cells were assumed to be either in a healthy or stressed state, with only stressed cells being susceptible to cell death. Cells may have switched between these states or died with concentration-dependent transition rates. Since cell numbers were not directly measurable, intracellular lactate dehydrogenase (LDH) activity was used as a surrogate. Assuming that changes in cell numbers are proportional to changes in intracellular LDH activity, stochastic enzyme activity models were derived. Maximum likelihood and least squares regression techniques were applied for estimation of the transition rates. Likelihood ratio tests were performed to test hypotheses about the transition rates. Simulation studies were used to investigate the performance of the transition rate estimators and to analyze the error rates of the likelihood ratio tests. The stochastic time-concentration activity model was applied to intracellular LDH activity measurements after 7 and 14 days of continuous exposure to propofol. The model describes transitions from healthy to stressed cells and from stressed cells to death. RESULTS: The model predicted that propofol would affect stressed cells more than healthy cells. Increasing propofol concentration from 10 to 100 μM reduced the mean waiting time for transition to the stressed state by 50%, from 14 to 7 days, whereas the mean duration to cellular death reduced more dramatically from 2.7 days to 6.5 hours. CONCLUSION: The proposed stochastic modeling approach can be used to discriminate between different biological hypotheses regarding the effect of a compound on the transition rates. The effects of different compounds on the transition rate estimates can be quantitatively compared. Data can be extrapolated at late measurement time points to investigate whether costs and time-consuming long-term experiments could possibly be eliminated.

IL-12 controls cytotoxicity of a novel subset of self-antigen-specific human CD28+ cytolytic T cells.

Activated CD8 T cells develop cytotoxicity against autologous cells bearing foreign Ags and self/tumor Ags. However, self-specific cytolysis needs to be kept under control to avoid overwhelming immunopathology. After peptide vaccination of melanoma patients, we studied molecular and functional properties of T cell subsets specific for the self/tumor Ag Melan-A/MART-1. Ex vivo analysis revealed three Ag-specific effector memory (EM) populations, as follows: CD28-negative EM (EM28(-)) T cells strongly expressing granzyme/perforin, and two EM28(+) subsets, one with high and the other with low level expression of these cytotoxic proteins. For further functional characterization, we generated 117 stable CD8 T cell clones by ex vivo flow cytometry-based sorting of these subsets. All EM28(-)-derived clones lysed target cells with high efficacy. In contrast, EM28(+)-derived clones were heterogenous, and could be classified in two groups, one with high and the other with low killing capacity, correlating with granzyme/perforin expression. High and low killer phenotypes remained surprisingly stable for several months. However, strongly increased granzyme expression and cytotoxicity were observed after exposure to IL-12. Thus, the data reveal a newly identified subset of CD28(+) conditional killer T cells. Because CD28 can mediate strong costimulatory signals, tight cytotoxicity control, as shown in this study through IL-12, may be particularly important for subsets of T cells expressing CD28.

Matrix metalloproteinase 9 (MMP-9/gelatinase B) proteolytically cleaves ICAM-1 and participates in tumor cell resistance to natural killer cell-mediated cytotoxicity.

Shedding of intercellular adhesion molecule 1 (ICAM-1) is believed to play a role in tumor cell resistance to cell-mediated cytotoxicity. However, the mechanism whereby ICAM-1 is shed from the surface of tumor cells remains unclear. In this study, we have addressed the possibility that matrix metalloproteinases are implicated in ICAM-1 shedding. Our observations suggest a functional relationship between ICAM-1 and matrix metalloproteinase 9 (MMP-9) whereby ICAM-1 provides a cell surface docking mechanism for proMMP-9, which, upon activation, proteolytically cleaves the extracellular domain of ICAM-1 leading to its release from the cell surface. MMP-9-dependent shedding of ICAM-1 is found to augment tumor cell resistance to natural killer (NK) cell-mediated cytotoxicity. Taken together, our observations propose a mechanism for ICAM-1 shedding from the cell surface and provide support for MMP involvement in tumor cell evasion of immune surveillance.

Comparative sensitivity of tumor and non-tumor cell lines as reliable approach for in vitro cytotoxicity screening of lysine-based surfactants with potential pharmaceutical applications

Surfactants are used as additives in topical pharmaceuticals and drug delivery systems. The biocompatibility of amino acid-based surfactants makes them highly suitable for use in these fields, but tests are needed to evaluate their potential toxicity. Here we addressed the sensitivity of tumor (HeLa, MCF-7) and non-tumor (3T3, 3T6, HaCaT, NCTC 2544) cell lines to the toxic effects of lysine-based surfactants by means of two in vitro endpoints (MTT and NRU). This comparative assay may serve as a reliable approach for predictive toxicity screening of chemicals prior to pharmaceutical applications. After 24-h of cell exposure to surfactants, differing toxic responses were observed. NCTC 2544 and 3T6 cell lines were the most sensitive, while both tumor cells and 3T3 fibroblasts were more resistant to the cytotoxic effects of surfactants. IC50-values revealed that cytotoxicity was detected earlier by MTT assay than by NRU assay, regardless of the compound or cell line. The overall results showed that surfactants with organic counterions were less cytotoxic than those with inorganic counterions. Our findings highlight the relevance of the correct choice and combination of cell lines and bioassays in toxicity studies for a safe and reliable screen of chemicals with potential interest in pharmaceutical industry.

Cellular delivery of pyrenyl-arene ruthenium complexes by a water-soluble arene ruthenium metalla-cage.

Three pyrenyl-arene ruthenium complexes (M(1)-M(3)) of the general formula [Ru(η(6)-arene-pyrenyl)Cl(2)(pta)] (pta = 1,3,5-triaza-7-phosphaadamantane) have been synthesised and characterised. Prior to the coordination to ruthenium, pyrene was connected to the arene ligand via an alkane chain containing different functional groups: ester (L(1)), ether (L(2)) and amide (L(3)), respectively. Furthermore, the pyrenyl moieties of the M(n) complexes were encapsulated within the hydrophobic cavity of the water soluble metalla-cage, [Ru(6)(η(6)-p-cymene)(6)(tpt)(2)(donq)(3)](6+) (tpt = 2,4,6-tri-(pyridin-4-yl)-1,3,5-triazine; donq = 5,8-dioxydo-1,4-naphthoquinonato), while the arene ruthenium end was pointing out of the cage, thus giving rise to the corresponding host-guest systems [M(n)⊂Ru(6)(η(6)-p-cymene)(6)(tpt)(2)(donq)(3)](6+) ([M(n)⊂cage](6+)). The antitumor activity of the pyrenyl-arene ruthenium complexes (M(n)) and the corresponding host-guest systems [M(n)⊂cage][CF(3)SO(3)](6) were evaluated in vitro in different types of human cancer cell lines (A549, A2780, A2780cisR, Me300 and HeLa). Complex M(2), which contains an ether group within the alkane chain, demonstrated at least a 10 times higher cytotoxicity than the reference compound [Ru(η(6)-p-cymene)Cl(2)(pta)] (RAPTA-C). All host-guest systems [M(n)⊂cage](6+) showed good anticancer activity with IC(50) values ranging from 2 to 8 μM after 72 h exposure. The fluorescence of the pyrenyl moiety allowed the monitoring of the cellular uptake and revealed an increase of uptake by a factor two of the M(2) complex when encapsulated in the metalla-cage [Ru(6)(η(6)-p-cymene)(6)(tpt)(2)(donq)(3)](6+).

Cellular immune responses against mycobacterium tuberculosis

Mycobacterium tuberculosis (Mtb) infection is known to have two main outcomes: latent infection (LTBI) where the pathogen is in a dormant form or active tuberculosis disease (TB), which is, most of the time, highly transmissible. Over one-third of the world's population asymptomatically harbours a latent form of Mtb with a 10% risk of disease reactivation. Efficient vaccine strategies remain unknown and the existing BCG vaccine is believed to protect against only some forms of TB (extra-pulmonary TB in children). Moreover, timely identification of TB remains complex with the actual diagnosis based on clinical observations associated to low efficient tests. Furthermore, current therapies are expensive, heavy and long for patients, and present lesser and lesser efficiency against new drug-resistant strains of Mtb. It is thus important to develop our knowledge on host -Mtb relationship to propose new vaccines, diagnosis tools and medications for the future. This thesis aims at improving our understanding of human immunology in the field of TB. All along this work, the same algorithm has been used and points towards the discovery of new correlates of protection through the comparison of T-cell immune responses in patients with LTBI or TB. We performed a comprehensive analysis of T-cell immune responses to Mtb using polychromatic flow cytometiy to study the functional profile of Μ/ό-specific CD4 Τ cells. We observed a polyfunctional profile in LTBI where CD4 Τ cells mainly co-produced IFN-γ, TNF-α and IL-2. In contrast, in TB, Mtó-specific CD4 Τ cells were mostly single TNF-a positive. Thus, analysis of the cytokine profiles was a strong immunological measure discriminating TB and LTBI. We next analyzed Thl7 cells. Mtò-specific Thl7 cells lacked immediate {i.e. ex vivo) IL-17A effector function in both LTBI and TB individuals. Moreover, they were also absent in bronchoalveolar lavages (BALs). Interestingly, we noticed that Mtb- specific Thl7 cells from LTBI but not from TB subjects acquired the ability to produce IL- 17A following Mtb-specific T-cell expansion. We finally performed a comprehensive characterization of Mfè-specific CD8 Τ cells that were detected in most (60%) TB patients and few (15%) LTBI subjects. We observed differences in the phenotype, the cytotoxicity and the proliferative capacities but not in the cytokine profile of Mtò-specific CD8 Τ cells between LTBI and TB. We concluded that the activity of Mtb infection (i.e. latent versus active) and the clinical presentation were associated to distinct profiles of Mtó-specific CD8 T-cell responses. To conclude, a multiparametric analysis including both CD4 and CD8 T-cell responses to Mtb lead to the development of a significantly improved diagnostic test discriminating between LTBI and TB. All together, these results provide new insights into the interaction between Mtb and the host immune response and expand upon our prior knowledge of tuberculosis. - L'infection par Mycobacterium tuberculosis peut résulter en une infection tuberculeuse latente et asymptomatique ou encore en une forme active et la plupart du temps contagieuse, la tuberculose. Un tiers de la population mondiale serait infectée de manière chronique avec 10 % de risques de développer la maladie durant la vie. Il n'existe actuellement aucun vaccin efficace, le BCG ne conférant qu'une protection partielle contre certaines formes extrapulmonaires de la maladie chez l'enfant. D'autre part, il n'existe pas de méthode diagnostique fiable et rapide, celle-ci se basant dans un premier temps sur l'analyse de la situation clinique des patients. Enfin, les thérapies actuelles sont couteuses et contraignantes pour les patients et tendent à ne plus être efficaces contre les souches émergentes de mycobactérie multi-résistantes. Aussi, il est important de bien comprendre la relation hôte-pathogène de manière à pouvoir proposer de nouveaux outils vaccinaux, diagnostiques et thérapeutiques. Ce manuscrit s'inscrit dans cette direction et vise à améliorer nos connaissances de la réponse immunitaire humaine dans le cadre de la tuberculose. Nous avons suivi un algorithme similaire tout au long des études proposées en comparant les réponses immunes des patients latents à celles des patients actifs, et ce, dans le but de mettre en évidence de potentiels corrélats de protection. Nous avons réalisé par cytométrie en flux une analyse du profil fonctionnel des cellules lymphocytaires CD4 dans la réponse au pathogène. Dans le cas de la tuberculose active, les cellules CD4 sécrètent majoritairement du TNF-α quand, au contraire, elles sécrètent à la fois du TNF-α, de l'IFN-γ et de l'IL-2 (poly-fonctionnalité) dans l'infection latente. Cette observation nous a permis de proposer un nouveau test diagnostique de la maladie active. Nous avons aussi étudié les cellules CD4 Thl7, impliquées dans la réponse immunitaire cellulaire contre les pathogènes extracellulaires et les champignons. Nous avons souligné une variation dans la production d'IL-17 entre infection latente et tuberculose active qui pourrait être impliquée dans la protection de l'individu contre le pathogène. D'autre part, ce manuscrit propose une caractérisation des cellules Τ CD8 dites cytotoxiques dans la tuberculose. Des divergences dans la fréquence des réponses observées, le phénotype mais aussi les capacités prolifératives et cytotoxiques ont pu être mises en évidence entre latence et tuberculose active. Ces observations soulignent le rôle important de ce groupe cellulaire dans l'évolution de la maladie et permettent de proposer une amélioration de l'outil diagnostic précédemment proposé et se basant à la fois sur le profil fonctionnel des cellules Τ CD4 ainsi que sur la présence potentielle d'une réponse CD8 spécifique au pathogène. Ces diverses études réalisées sur les cellules Τ humaines répondant spécifiquement à Mtb nous permettent de faire un pas supplémentaire dans la compréhension de notre réponse immunitaire face à ce pathogène particulièrement dangereux qui continue à l'heure actuelle à tuer chaque année des millions de personnes. - La tuberculose (TB) résulte d'une infection bactérienne par Mycobacterium tuberculosis (Mtb) et existe sous deux formes majeures: une forme latente, lorsque la bactérie est en phase de dormance ainsi qu'une forme active durant laquelle la bactérie se divise activement, entraînant les symptômes de la maladie. La personne infectée devient alors contagieuse dans la plupart des cas. Aujourd'hui des études épidémiologiques assument que plus d'un tiers de la population mondiale serait infectée par la forme latente de la bactérie et que 10% des cas réactiveront donnant lieu à diverses présentations de la maladie. Il n'existe actuellement aucun vaccin réellement efficace chez l'adulte. D'autre part, les traitements antibiotiques utilisés sont très lourds pour les patients et les cliniciens doivent faire face à l'émergence de nouvelles souches bactériennes multi-résistantes non affectées par les thérapies existantes. Les autorités sanitaires sont, d'autre part, confrontées à l'absence d'un outil diagnostique rapide, fiable et efficace. En effet, la méthode de référence reste la culture microbiologique du pathogène qui prend généralement plusieurs semaines, pendant lesquelles le patient pourra contaminer d'autres personnes. En résumé, la lutte contre la tuberculose doit passer par l'élaboration d'un vaccin efficace, de nouvelles thérapies, mais aussi par la mise en place de nouveaux tests diagnostics plus rapides afin d'éviter la dissémination de la maladie. Aussi, la relation hôte-bactérie qui n'est actuellement que peu comprise doit être investiguée. Ce travail de thèse a pour but d'étudier la réponse immunitaire chez l'homme infecté par Mtb et vise plus particulièrement l'étude d'une population clé de cellules immunitaires: les lymphocytes T. L'étude des cellules Τ CD4 nous a permis dans un premier temps de proposer un nouveau test diagnostic de la maladie active. Nous avons aussi analysé plus en détail une population spécifique des cellules Τ CD4 (les cellules Thl7), nous permettant d'associer leur fonction avec un possible état physiologique de protection contre le pathogène. En second lieu nous avons réalisé une caractérisation des cellules Τ CD8, à la fois chez les personnes avec des infections latentes et chez les personnes malades. Nous avons mis en évidence des différences fonctionnelles chez les deux groupes de patients, nous permettant ainsi une meilleure compréhension de l'immunité contre Mtb. Enfin, nous avons combiné les différents profils immunologiques obtenus pour développer un test diagnostic plus performant et sensible que celui proposé antérieurement. Ces diverses études réalisées sur les cellules Τ humaines nous permettent de faire un pas supplémentaire dans la compréhension de la réponse immunitaire face à ce pathogène particulièrement dangereux qui continue à tuer chaque année des millions de personnes.