Mechanisms of functional T-cell deficiency in melanoma patients

SUMMARYAs a result of evolution, humans are equipped with an intricate but very effective immune system with multiple defense mechanisms primarily providing protection from infections. This system comprises various cell types, including T-lymphocytes, which are able to recognize and directly kill infected cells. T-cells are not only able to recognize cells carrying foreign antigens, such as virus-infected cells, but also autologous cells. In autoimmune diseases, e.g. multiple sclerosis, T- cells attack autologous cells and cause the destruction of healthy tissue. To prevent aberrant immune reactions, but also to prevent damage caused by an overreacting immune response against foreign targets, there are multiple systems in place that attenuate T-cell responses.By contrast, anti-self immune responses may be highly welcome in malignant diseases. It has been demonstrated that activated T-cells are able to recognize and lyse tumor cells, and may even lead to successful cure of cancer patients. Through vaccination, and especially with the help of powerful adjuvants, frequencies of tumor-reactive T-cells can be augmented drastically. However, the efficacy of anti-tumor responses is diminished by the same checks and balances preventing the human body from harm induced by overly activated T-cells in infections.In the context of my thesis, we studied spontaneous and vaccination induced T-cell responses in melanoma patients. The aim of my studies was to identify situations of T-cell suppression, and pinpoint immune suppressive mechanisms triggered by malignant diseases. We applied recently developed techniques such as multiparameter flow cytometry and gene arrays, allowing the characterization of tumor-reactive T-cells directly ex vivo. In our project, we determined functional capabilities, protein expression, and gene expression profiles of small numbers of T- cells from metastatic tissue and blood obtained from healthy donors and melanoma patients. We found evidence that tumor-specific T-cells were functionally efficient effector cells in peripheral blood, but severely exhausted in metastatic tissue. Our molecular screening revealed the upregulation of multiple inhibitory receptors on tumor-specific T-cells, likely implied in T-cell exhaustion. Functional attenuation of tumor-specific T-cells via inhibitory receptors depended on the anatomical location and immune suppressive mechanisms in the tumor microenvironment, which appeared more important than self-tolerance and anergy mechanisms. Our data reveal novel potential targets for cancer therapy, and contribute to the understanding of cancer biology.RÉSUMÉAu cours de l'évolution, les êtres humains se sont vus doter d'un système immunitaire complexe mais très efficace, avec de multiples mécanismes de défense, principalement contre les infections. Ce système comprend différents types de cellules, dont les lymphocytes Τ qui sont capables de reconnaître et de tuer directement des cellules infectées. Les cellules Τ reconnaissent non seulement des cellules infectées par des virus, mais également des cellules autologues. Dans le cas de maladies auto-immunes, comme par exemple la sclérose en plaques, les cellules Τ s'attaquent à des cellules autologues, ce qui engendre la destruction des tissus sains. Il existe plusieurs systèmes de contrôle des réponses Τ afin de minimiser les réactions immunitaires aberrantes et d'empêcher les dégâts causés par une réponse immunitaire trop importante contre une cible étrangère.Dans le cas de maladies malignes en revanche, une réponse auto-immune peut être avantageuse. Il a été démontré que les lymphocytes Τ étaient également capables de reconnaître et de tuer des cellules tumorales, pouvant même mener à la guérison d'un patient cancéreux. La vaccination peut augmenter fortement la fréquence des cellules Τ réagissant contre une tumeur, particulièrement si elle est combinée avec des adjuvants puissants. Cependant, l'efficacité d'une réponse antitumorale est atténuée par ces mêmes mécanismes de contrôle qui protègent le corps humain des dégâts causés par des cellules Τ activées trop fortement pendant une infection.Dans le cadre de ma recherche de thèse, nous avons étudié les réponses Τ spontanées et induites par la vaccination dans des patients atteints du mélanome. Le but était d'identifier des conditions dans lesquelles les réponses des cellules Τ seraient atténuées, voire inhibées, et d'élucider les mécanismes de suppression immunitaire engendrés par le cancer. Par le biais de techniques nouvelles comprenant la cryométrie de flux et l'analyse globale de l'expression génique à partir d'un nombre minimal de cellules, il nous fut possible de caractériser des cellules Τ réactives contre des tumeurs directement ex vivo. Nous avons examiné les profiles d'expression de gènes et de protéines, ainsi que les capacités fonctionnelles des cellules Τ isolées à partir de tissus métastatiques et à partir du sang de patients. Nos résultats indiquent que les cellules Τ spécifiques aux antigènes tumoraux sont fonctionnelles dans le sang, mais qu'elles sont épuisées dans les tissus métastatiques. Nous avons découvert dans les cellules Τ antitumorales une augmentation de l'expression des récepteurs inhibiteurs probablement impliqués dans l'épuisement de ces lymphocytes T. Cette expression particulière de récepteurs inhibiteurs dépendrait donc de leur localisation anatomique et des mécanismes de suppression existant dans l'environnement immédiat de la tumeur. Nos données révèlent ainsi de nouvelles cibles potentielles pour l'immunothérapie du cancer et contribuent à la compréhension biologique du cancer.

Human melanoma-specific CD8(+) T-cells from metastases are capable of antigen-specific degranulation and cytolysis directly ex vivo.

The relatively low frequencies of tumor Ag-specific T-cells in PBMC and metastases from cancer patients have long precluded the analysis of their direct ex vivo cytolytic capacity. Using a new composite technique that works well with low cell numbers, we aimed at determining the functional competence of melanoma-specific CD8(+) T-cells. A multiparameter flow cytometry based technique was applied to assess the cytolytic function, degranulation and IFNγ production by tumor Ag-specific CD8(+) T-cells from PBMC and tumor-infiltrated lymph nodes (TILN) of melanoma patients. We found strong cytotoxicity by T-cells not only when they were isolated from PBMC but also from TILN. Cytotoxicity was observed against peptide-pulsed target cells and melanoma cells presenting the naturally processed endogenous antigen. However, unlike their PBMC-derived counterparts, T-cells from TILN produced only minimal amounts of IFNγ, while exhibiting similar levels of degranulation, revealing a critical functional dichotomy in metastatic lesions. Our finding of partial functional impairment fits well with the current knowledge that T-cells from cancer metastases are so-called exhausted, a state of T-cell hyporesponsiveness also found in chronic viral infections. The identification of responsible mechanisms in the tumor microenvironment is important for improving cancer therapies.

Mechanisms of CYR61 mediated breast cancer metastasis to the lung

CYR61 (Cysteine-rich angiogenic inducer 61) is a matricellular protein that regulates cell proliferation, adhesion, migration and cell survival through interaction with various types of integrin cell adhesion receptors. At tissue level it is implicated in the regulation of embryonic development, wound healing and angiogenesis. CYR61 has also been involved in cancer progression, however its role appears to be diverse and complex depending on the cancer type and stage. Its contribution to metastasis formation is still unclear. Previous findings reported by our laboratory demonstrated that CYR61 cooperates with avßs integrin to promote invasion and metastasis of cancers growing in a pre-irradiated microenvironment. In this work, we used an orthotopic model of breast cancer to show for the first time that silencing of CYR61 in breast cancer cells suppresses lung metastasis formation. Silencing of MDA-MB-231 reduced both local growth and lung metastasis formation of tumor cells implanted in a pre-irradiated mammary fat pad. CYR61 silencing in tumors growing in non-irradiated mammary fat pads did not impact primary tumor growth but decreased lung metastasis formation. The effect of CYR61 on spontaneous lung metastasis formation during natural cancer progression was further examined by using an experimental model of metastasis. Results from these experiments indicate that CYR61 is critically involved in promoting cancer cells entry into lung parenchyma rather than later steps of colonization. In vitro experiments showed that CYR61 promotes tumor cell spreading, migration and transendothelial migration. CYR61 also supported colony formation under anchorage-independent condition and promotes resistance to anoikis through the involvement of ß1 and ß3 integrin. These results indicate that CYR61 promotes lung metastasis of breast cancer by facilitating extravasation into lung parenchyma through enhanced motility, transendothelial migration and resistance to anoikis. - CYR61 (Cysteine-rich angiogenic inducer 61) est une protéine matricellulaire qui régule la prolifération, l'adhérence, la migration et la survie des cellules par son interaction avec différents types de récepteurs d'adhésion cellulaire de la famille des intégrine. Au niveau des tissus, CYR61 est impliquée dans la régulation du développement embryonnaire, de la cicatrisation et de l'angiogenèse. CYR61 a également été impliquée dans le cancer, mais son rôle semble être divers et complexe en fonction du type du cancer et de son stade. Son rôle dans la formation des métastases n'est pas encore clair. Des résultats antérieurs rapportés par notre laboratoire ont montré que CYR61 coopère avec l'intégrine avß5 pour favoriser l'invasion et la métastase de tumeurs se développant dans un micro-environnement pré-irradié. Dans ce travail, nous avons utilisé un modèle orthotopique de cancer du sein pour démontrer pour la première fois que l'extinction (silencing) du gène CYR61 dans le cancer du sein réduit la formation de métastases pulmonaires. L'extinction de CYR61 dans la lignée cellulaire de cancer du sein humain MDA-MB- 231 réduit à la fois la croissance local ainsi que la formation de métastases pulmonaires à partir de cellules implantés dans les coussinets adipeux mammaires pré-irradié. L'extinction de CYR61 dans des tumeurs grandissant dans les coussinets adipeux mammaires non irradiées n'a pas d'incidence sur la croissance tumorale primaire mais réduit la formation des métastases pulmonaires. Par la suite nous avons examiné l'effet de CYR61 sur la formation de métastases pulmonaires en utilisant un modèle expérimental de métastase. Les résultats de ces expériences indiquent que CYR61 est impliquée de manière cruciale dans les étapes précoces de la formation de métastases, plutôt que dans les étapes tardives de colonisation du poumon. Des expériences in vitro ont montré que CYR61 favorise l'étalement, la migration et la transmigration endothéliale des cellules tumorales. CYR61 favorise également la formation de colonies dans des conditions indépendante de l'ancrage et la résistance à l'anoïkis par l'engagement des intégrines ß1 et ß3. Ces résultats indiquent que CYR61 favorise les métastases pulmonaires du cancer du sein en facilitant l'extravasation dans le parenchyme pulmonaire grâce à la stimulation de la motilità, de la migration transmigration endothéliale et de la résistance à l'anoïkis.

Foxm1 expression in prostate epithelial cells is essential for prostate carcinogenesis.

The treatment of advanced prostate cancer (PCa) remains a challenge. Identification of new molecular mechanisms that regulate PCa initiation and progression would provide targets for the development of new cancer treatments. The Foxm1 transcription factor is highly up-regulated in tumor cells, inflammatory cells, and cells of tumor microenvironment. However, its functions in different cell populations of PCa lesions are unknown. To determine the role of Foxm1 in tumor cells during PCa development, we generated two novel transgenic mouse models, one exhibiting Foxm1 gain-of-function and one exhibiting Foxm1 loss-of-function under control of the prostate epithelial-specific Probasin promoter. In the transgenic adenocarcinoma mouse prostate (TRAMP) model of PCa that uses SV40 large T antigen to induce PCa, loss of Foxm1 decreased tumor growth and metastasis. Decreased prostate tumorigenesis was associated with a decrease in tumor cell proliferation and the down-regulation of genes critical for cell proliferation and tumor metastasis, including Cdc25b, Cyclin B1, Plk-1, Lox, and Versican. In addition, tumor-associated angiogenesis was decreased, coinciding with reduced Vegf-A expression. The mRNA and protein levels of 11β-Hsd2, an enzyme playing an important role in tumor cell proliferation, were down-regulated in Foxm1-deficient PCa tumors in vivo and in Foxm1-depleted TRAMP C2 cells in vitro. Foxm1 bound to, and increased transcriptional activity of, the mouse 11β-Hsd2 promoter through the -892/-879 region, indicating that 11β-Hsd2 was a direct transcriptional target of Foxm1. Without TRAMP, overexpression of Foxm1 either alone or in combination with inhibition of a p19(ARF) tumor suppressor caused a robust epithelial hyperplasia, but was insufficient to induce progression from hyperplasia to PCa. Foxm1 expression in prostate epithelial cells is critical for prostate carcinogenesis, suggesting that inhibition of Foxm1 is a promising therapeutic approach for prostate cancer chemotherapy.

The parallel lives of angiogenesis and immunosuppression: cancer and other tales.

Emerging evidence indicates that angiogenesis and immunosuppression frequently occur simultaneously in response to diverse stimuli. Here, we describe a fundamental biological programme that involves the activation of both angiogenesis and immunosuppressive responses, often through the same cell types or soluble factors. We suggest that the initiation of these responses is part of a physiological and homeostatic tissue repair programme, which can be co-opted in pathological states, notably by tumours. This view can help to devise new cancer therapies and may have implications for aseptic tissue injury, pathogen-mediated tissue destruction, chronic inflammation and even reproduction.

Tumor-host interactions Part 1: Stromal signatures of breast and prostate cancer Part 2: GLG1 and the control of the secretory pathway in tumor cells

Tumor-host interaction is a key determinant during cancer progression, from primary tumor growth to metastatic dissemination. At each step, tumor cells have to adapt to and subvert different types of microenvironment, leading to major phenotypic and genotypic alterations that affect both tumor and surrounding stromal compartments. Understanding the molecular mechanisms that govern tumor-host interplay may be essential for better comprehension of tumorigenesis in an effort to improve current anti-cancer therapies. The present work is composed of two projects that address tumor-host interactions from two different perspectives, the first focusing on the characterization of tumor-associated stroma and the second on membrane trafficking in tumor cells. Part 1. To selectively address stromal gene expression changes during cancer progression, oligonucleotide-based Affymetrix microarray technology was used to analyze the transcriptomes of laser-microdissected stromal cells derived from invasive human breast and prostate carcinoma. Comparison showed that invasive breast and prostate cancer elicit distinct, tumor-specific stromal responses, with a limited panel of shared induced and/or repressed genes. Both breast and prostate tumor-specific deregulated stromal gene sets displayed statistically significant survival-predictive ability for their respective tumor type. By contrast, a stromal gene signature common to both tumor types did not display prognostic value, although expression of two individual genes within this common signature was found to be associated with patient survival. Part 2. GLG1 is known as an E-selectin ligand and an intracellular FGF receptor, depending on cell type and context. Immunohistochemical and immunofluorescence analyses showed that GLG1 is primarily localized in the Golgi of human tumor cells, a central location in the biosynthetic/secretory pathways. GLG1 has been shown to interact with and to recruit the ARF GEF BIGI to the Golgi membrane. Depletion of GLG1 or BIGI markedly reduced ARF3 membrane localization and activation, and altered the Golgi structure. Interestingly, these perturbations did not impair constitutive secretion in general, but rather seemed to impair secretion of a specific subset of proteins that includes MMP-9. Thus, GLG1 coordinates ARF3 activation by recruiting BIGI to the Golgi membrane, thereby affecting secretion of specific molecules. - Les interactions tumeur-hôte constituent un élément essentiel à la progression tumorale, de la croissance de la tumeur primaire à la dissémination des métastases. A chaque étape, les cellules tumorales doivent s'adapter à différents types de microenvironnement et les détourner à leur propre avantage, donnant lieu à des altérations phénotypiques et génotypiques majeures qui affectent aussi bien la tumeur elle-même que le compartiment stromal environnant. L'étude des mécanismes moléculaires qui régissent les interactions tumeur-hôte constitue une étape essentielle pour une meilleure compréhension du processus de tumorigenèse dans le but d'améliorer les thérapies anti cancer existantes. Le travail présenté ici est composé de deux projets qui abordent la problématique des interactions tumeur-hôte selon différentes perspectives, le premier se concentrant sur la caractérisation du stroma tumoral et le second sur le trafic intracellulaire des cellules tumorales. Partie 1. Pour examiner les changements d'expression des gènes dans le stroma en réponse à la progression du cancer, des puces à ADN Affymetrix ont été utilisées afin d'analyser les transcriptomes des cellules stromales issues de carcinomes invasifs du sein et de la prostate et collectées par microdissection au laser. L'analyse comparative a montré que les cancers invasifs du sein et de la prostate provoquent des réponses stromales spécifiques à chaque type de tumeur, et présentent peu de gènes induits ou réprimés de façon similaire. L'ensemble des gènes dérégulés dans le stroma associé au cancer du sein, ou à celui de la prostate, présente une valeur pronostique pour les patients atteints d'un cancer du sein, respectivement de la prostate. En revanche, la signature stromale commune aux deux types de cancer n'a aucune valeur prédictive, malgré le fait que l'expression de deux gènes présents dans cette liste soit liée à la survie des patients. Partie 2. GLG1 est connu comme un ligand des sélectines E ainsi que comme récepteur intracellulaire pour des facteurs de croissances FGFs selon le type de cellule dans lequel il est exprimé. Des analyses immunohistochimiques et d'immunofluorescence ont montré que dans les cellules tumorales, GLG1 est principalement localisé au niveau de l'appareil de Golgi, une place centrale dans la voie biosynthétique et sécrétoire. Nous avons montré que GLG1 interagit avec la protéine BIGI et participe à son recrutement à la membrane du Golgi. L'absence de GLG1 ou de BIGI réduit drastiquement le pool d'ARF3 associé aux membranes ainsi que la quantité d'ARF3 activés, et modifie la structure de l'appareil de Golgi. Il est particulièrement intéressant de constater que ces perturbations n'ont pas d'effet sur la sécrétion constitutive en général, mais semblent plutôt affecter la sécrétion spécifique d'un sous-groupe défini de protéines comprenant MMP-9. GLG1 coordonne donc l'activation de ARF3 en recrutant BIGI à la membrane du Golgi, agissant par ce moyen sur la sécrétion de molécules spécifiques.

Current state of vaccine therapies in non-small-cell lung cancer.

A large variety of cancer vaccines have undergone extensive testing in early-phase clinical trials. A limited number have also been tested in randomized phase II clinical trials. Encouraging trends toward increased survival in the vaccine arms have been recently observed for 2 vaccine candidates in patients with non-small-cell lung cancer. These have provided the impetus for the initiation of phase III trials in large groups of patients with lung cancer. These vaccines target 2 antigens widely expressed in lung carcinomas: melanoma-associated antigen 3, a cancer testis antigen; and mucin 1, an antigen overexpressed in a largely deglycosylated form in advanced tumors. Therapeutic cancer vaccines aim at inducing strong CD8 and CD4 T-cell responses. The majority of vaccines recently tested in phase I clinical trials show efficacy in terms of induction of specific tumor antigen immunity. However, clinical efficacy remains to be determined but appears limited. Efforts are thus aimed at understanding the basis for this apparent lack of effect on tumors. Two major factors are involved. On one hand, current vaccines are suboptimal. Strong adjuvant agents and appropriate tumor antigens are needed. Moreover, dose, route, and schedule also need optimization. On the other hand, it is now clear that large tumors often present a tolerogenic microenvironment that hampers effective antitumor immunity. The partial understanding of the molecular pathways leading to functional inactivation of T cells at tumor sites has provided new targets for intervention. In this regard, blockade of cytotoxic T-lymphocyte antigen-4 and programmed death-1 with humanized monoclonal antibodies has reached the clinical testing stage. In the future, more potent cancer vaccines will benefit from intense research in antigen discovery and adjuvant agents. Furthermore, it is likely that vaccines need to be combined with compounds that reverse major tolerogenic pathways that are constitutively active at the tumor site. Developing these combined approaches to vaccination in cancer promises new, exciting findings and, at the same time, poses important challenges to academic research institutions and the pharmaceutical industry.

Hypoxia-inducible miR-210 regulates the susceptibility of tumor cells to lysis by cytotoxic T cells.

Hypoxia in the tumor microenvironment plays a central role in the evolution of immune escape mechanisms by tumor cells. In this study, we report the definition of miR-210 as a miRNA regulated by hypoxia in lung cancer and melanoma, documenting its involvement in blunting the susceptibility of tumor cells to lysis by antigen-specific cytotoxic T lymphocytes (CTL). miR-210 was induced in hypoxic zones of human tumor tissues. Its attenuation in hypoxic cells significantly restored susceptibility to autologous CTL-mediated lysis, independent of tumor cell recognition and CTL reactivity. A comprehensive approach using transcriptome analysis, argonaute protein immunoprecipitation, and luciferase reporter assay revealed that the genes PTPN1, HOXA1, and TP53I11 were miR-210 target genes regulated in hypoxic cells. In support of their primary importance in mediating the immunosuppressive effects of miR-210, coordinate silencing of PTPN1, HOXA1, and TP53I11 dramatically decreased tumor cell susceptibility to CTL-mediated lysis. Our findings show how miR-210 induction links hypoxia to immune escape from CTL-mediated lysis, by providing a mechanistic understanding of how this miRNA mediates immunosuppression in oxygen-deprived regions of tumors where cancer stem-like cells and metastatic cellular behaviors are known to evolve.

An immune-competent model of spontaneous breast cancer metastasis to the brain

In breast cancer, brain metastases are often seen as late complications of recurrent disease and represent a particularly serious condition, since there are limited therapeutic options and patients have an unfavorable prognosis. The frequency of brain metastases in breast cancer is currently on the rise. This might be due to the fact that adjuvant chemotherapeutic and targeted anticancer drugs, while they effectively control disease progression in the periphery, they only poorly cross the blood-brain barrier and do not reach effectively cancer cells disseminated in the brain. It is therefore of fundamental clinical relevance to investigate mechanisms involved in breast cancer metastasis to the brain. To date experimental models of breast cancer metastasis to the brain described in literature are based on the direct intracarotid or intracardiac injection of breast cancer cells. We recently established a brain metastasis breast cancer model in immunocompetent mice based on the orthotopic injection of 4T1 murine breast carcinoma cells in the mammary gland of syngeneic BALB/c mice. 4T1-derived tumors recapitulate the main steps of human breast cancer progression, including epithelial-to-mesenchymal transition, local invasion and metastatic spreading to lung and lymph nodes. 4T1 cells were engineered to stably express firefly Luciferase allowing noninvasive in vivo and ex vivo monitoring of tumor progression and metastatic spreading to target organs. Bioluminescence imaging revealed the appearance of spontaneous lesions to the lung and lymph nodes and, at a much lower frequency, to the brain. Brain metastases were confirmed by macroscopic and microscopic evaluation of the brains at necropsy. We then isolated brain metastatic cells, re-injected them orthotopically in new mice and isolated again lines from brain metastases. After two rounds of selection we obtained lines metastasizing to the brain with 100% penetrance (named 4T1-BM2 for Brain Metastasis, 2nd generation) compared to lines derived after two rounds of in vivo growth from primary tumors (4T1-T2) or from lung metastases (4T1-LM2). We are currently performing experiments to unravel differences in cell proliferation, adhesion, migration, invasion and survival of the 4T1-BM2 line relative to the 4T1-T2 and 4T1-LM2 lines. Initial results indicate that 4T1-BM2 cells are not more invasive or more proliferative in vitro and do not show a more mesenchymal phenotype. Our syngeneic (BALB/c) model of spontaneous breast carcinoma metastasis to the brain is a unique and clinically relevant model to unravel the mechanisms of metastatic breast cancer colonization of the brain. Genes identified in this model represent potentially clinically relevant therapeutic targets for the prevention and the treatment of brain metastases in breast cancer patients.

Characterization of the effect of mammary gland irridiation on experimental brest cancer progression and analysis of the implicated mechanisms

SUMMARY Radiotherapy is commonly and efficiently used to treat solid cancer in the clinic. Experimental evidence however suggests that radiation can promote tumor progression by inducing chronic modifications of the tumor microenvironment. Clinically, these observations are highly relevant to aggressive tumoral lesions relapsing after radiation therapy, a leading cause of patients' death. The investigation and understanding of the biological mechanisms implicated in the malignant progression of post-radiation relapses are therefore of major importance. Here we used a syngeneic (immunocompetent) breast cancer orthotopic xenograft model, to show that local irradiation of the mammary gland promotes the appearance of an invasive and metastatic tumor phenotype. Previous studies in our laboratory revealed that inhibition of tumor-induced angiogenesis and consequent increase in tumor hypoxia promotes metastasis formation through the activation of pro-invasive programs in the tumor cells. Our results extend these observations suggesting that mammary gland irradiation induces the recruitment of CD11b+ cells to both the primary tumor and the lungs at pre-metastatic stages through the hypoxia-dependent induction of Kit-ligand (KITL) expression in primary tumors. Abrogation of KITL expression in tumor cells prevented CD11 b+ cells accumulation in both the primary tumor and lungs and significantly reduced metastases of tumors growing in irradiated mammary gland. Importantly, irradiated mammary gland enhanced tumor-induced mobilization of circulating CD11b+cKit+ myelomonocytic cells through a HIF1- and KITL-dependent process. By cell transfer experiments, mobilized circulating CD11b+cKit+ cells were shown to supply both tumor- and lungs infiltrating CD11b+ cells. Using a blocking antibody against cKit (the KITL receptor), the mobilization of CD11b+cKit+ ceils was prevented as well as lung metastases derived from tumors growing in irradiated mammary gland. Taken together, these results indicate that tumors growing in a pre-irradiated mammary gland partially promote their malignant progression through the distant mobilization of circulating myelomonocytic precursor cells. They identify KITL inhibition and/or cKit receptor neutralization as potentially promising therapeutic approaches for post-radiation relapses. RESUME La radiothérapie est largement utilisée comme traitement de choix de nombreux types de cancers. L'agressivité des récidives tumorales observée en clinique après radiothérapie suggère cependant que le recours à l'irradiation pourrait dans certains cas accélérer la progression tumorale. De récents travaux expérimentaux ont en effet permis d'appuyer cette hypothèse, en montrant notamment l'effet néfaste des modifications chroniques de l'environnement induites par l'irradiation sur la progression tumorale. A l'aide d'un modèle murin syngénique orthotopique de cancer de sein, nous avons pu montrer que l'irradiation locale de la glande mammaire facilite l'invasion et la dissémination métastatique des cellules tumorales en favorisant le recrutement de cellules myéloïdes CD11 b+ vers la tumeur primaire et les poumons à un stade pré-métastatique. Comme mécanisme impliqué dans le recrutement des cellules CD11b+, nous avons pu observer après irradiation locale de la glande mammaire une expression augmentée de Kit-ligand (KITL) dans la tumeur (induite par l'hypoxie) ainsi que la mobilisation de cellules myéloïdes circulantes exprimant le récepteur cKit et précurseurs des cellules CD11b+ infiltrant la tumeur et les poumons. En empêchant la mobilisation par la tumeur de cellules circulantes cKit+ par des approches à la fois génétique et pharmacologique nous avons pu prévenir l'accumulation de cellules myéloïdes CD11 b+ dans la tumeur primaire et les poumons ainsi que la dissémination métastatique induites par' l'irradiation de la glande mammaire. De façon générale, ces résultats montrent que la progression agressive des tumeurs qui se développent dans un environnement irradié repose à la fois sur l'expression tumorale de KITL et la mobilisation de cellules myéloïdes précurseurs cKit*. Ils auront permis d'identifier KITL et/ou cKit comme des cibles thérapeutiques potentielles intéressantes pour le traitement des récidives tumorales après radiothérapie.

Aberrant repair and fibrosis development in skeletal muscle

The repair process of damaged tissue involves the coordinated activities of several cell types in response to local and systemic signals. Following acute tissue injury, infiltrating inflammatory cells and resident stem cells orchestrate their activities to restore tissue homeostasis. However, during chronic tissue damage, such as in muscular dystrophies, the inflammatory-cell infiltration and fibroblast activation persists, while the reparative capacity of stem cells (satellite cells) is attenuated. Abnormal dystrophic muscle repair and its end stage, fibrosis, represent the final common pathway of virtually all chronic neurodegenerative muscular diseases. As our understanding of the pathogenesis of muscle fibrosis has progressed, it has become evident that the muscle provides a useful model for the regulation of tissue repair by the local microenvironment, showing interplay among muscle-specific stem cells, inflammatory cells, fibroblasts and extracellular matrix components of the mammalian wound-healing response. This article reviews the emerging findings of the mechanisms that underlie normal versus aberrant muscle-tissue repair.

Paracentèse abdominale [Abdominal paracentesis]

La paracentèse abdominale est un geste fréquemment réalisé en pratique clinique. Il est indispensable de procéder à ce geste dans un but diagnostique en cas d'ascite nouvellement mise en évidence. Chez un patient connu pour une ascite, chaque détérioration clinique ou des paramètres biologiques nécessite une nouvelle paracentèse. Ce geste peut être également réalisé dans un but thérapeutique en cas d'ascite réfractaire, d'inconfort abdominal ou de dyspnée. Comme pour toute procédure invasive, il convient d'en connaître les indications et contre-indications, le matériel nécessaire ainsi que les complications et leur traitement. Abdominal paracentesis is frequently performed in the clinical setting. Every newly developed ascites need to be investigated by abdominal paracentesis. Any clinical or biological deterioration in patients with chronic ascites also requires a new paracentesis. Therapeutically abdominal paracentesis is performed for refractory or symptomatic ascites. As other invasive procedures, it is critical to master its indications, contra-indications and complications. The aim of this article is to review the basics of abdominal paracentesis in order to help physicians to carry out this technical skill

Characteristics of patients with chronic hepatitis C who develop hepatocellular carcinoma.

BACKGROUND AND AIM: Hepatocellular carcinoma (HCC) is the most frequent form of primary liver cancer and chronic infection with hepatitis C virus is one of the main risk factors for HCC. This study analyses the characteristics of the patients with chronic hepatitis C participating in the Swiss Hepatitis C Cohort Study who developed HCC. METHODS: Analysis of the database of the Swiss Hepatitis C Cohort Study, a multicentre study that is being carried out in eight major Swiss hospitals since the year 2000. Patients with chronic hepatitis C and HCC were regrouped and compared to the patients without HCC. RESULTS: Among the 3,390 patients of the cohort, 130 developed an HCC. Age was one of the determining factors. Cirrhosis and its complications ascites and porto-systemic encephalopathy were associated with HCC. Males presented a higher risk for HCC than females. Alcohol consumption was associated with HCC. Diabetes mellitus was an important risk factor, especially in patients with low fibrosis. Patients with Hepatitis C genotype 2 had significantly less HCC than patients with other genotypes. A low socioeconomic status (income, education, profession) was associated with HCC. CONCLUSIONS: Beside the expected characteristics (age, gender, cirrhosis, alcohol), these data stress the role of diabetes mellitus and reveal the importance of low socioeconomic status as a risk factor for HCC in Swiss patients infected with hepatitis C virus. This vulnerable population should be closely monitored.

Cell viability and noninvasive in vivo MRI tracking of 3D cell encapsulating self-assembled microcontainers.

Several molecular therapies require the implantation of cells that secrete biotherapeutic molecules and imaging the location and microenvironment of the cellular implant to ascertain its function. We demonstrate noninvasive in vivo magnetic resonance imaging (MRI) of self-assembled microcontainers that are capable of cell encapsulation. Negative contrast was obtained to discern the microcontainer with MRI; positive contrast was obtained in the complete absence of background signal. MRI on a clinical scanner highlights the translational nature of this research. The microcontainers were loaded with cells that were dispersed in an extracellular matrix, and implanted both subcutaneously and in human tumor xenografts in SCID mice. MRI was performed on the implants, and microcontainers retrieved postimplantation showed cell viability both within and proximal to the implant. The microcontainers are characterized by their small size, three dimensionality, controlled porosity, ease of parallel fabrication, chemical and mechanical stability, and noninvasive traceability in vivo.

Role of neutrophils in "Leishmania" infection

Résumé : Dans le modèle murin d'infection avec le parasite protozoaire Leishmania major (L. major), la souche de souris C57BL/6 est résistante a |'infection et développe une réponse protectrice Thelper (Th) 1. Inversement, les souris de la souche BALB/c développent une réponse Th2 et sont sensibles a cette infection. A la suite d'une infection avec ce parasite, les neutrophiles sont les premières cellules présentes au site d'infection et sont recrutées de manière égale dans les souches résistantes et sensibles à L. major, Néanmoins, trois jours après l'infection, la majorité des neutrophiles disparaissent du site d'infection chez les souris C57BL/6, tandis que ils restent jusqu'a dix jours chez les souris BALB/c. Un rôle crucial des neutrophiles a été démontré durant l'infection avec L. major. En effet, la déplétion de ces cellules avant |'infection dans les souris BALB/c, conduit a une réduction du développement des lésions, associée à une baisse de la charge parasitaire et a une modification de la réponse immunitaire vers une réponse Th1 dans des souris normalement sensibles a |'infection, suggérant un rôle immunorégulateur de ces neutrophiles durant les premiers jours de l'infection. Dans la première partie de cette thèse, nous avons étudié le rôle des neutrophiles suite à l'infection avec L. major. Nous avons démontré que le parasite induisait des phénotypes de neutrophiles distincts chez les souris résistantes ou sensibles à L. major. Suite à l'exposition au parasite, les neutrophiles de souris C57BL/6 ont montré une expression élevée des récepteurs Toll-like 2, 7 et 9 ainsi que la sécrétion d'lL-12p7O et d'lL-10, alors que ceux de souris BALB/c sécrétaient de l'IL-12p40 et du TGFB. Nous avons ensuite démontré qu'en réponse à L. major, au contraire des neutrophiles de BALB/c, les neutrophiles de souris résistantes C57BL/6, libéraient la chimiokine CCL3 attirant les cellules dendritiques. Le rôle crucial de cette chimiokine dans la migration de la première de vague de cellules dendritiques au site d'infection ainsi que son rôle dans le développement de la réponse immunitaire subséquente a été établi. Ces résultats démontrent que les neutrophiles, suite a |'infection avec le parasite L. major, créent un microenvironnement capable de déterminer le développement d'une réponse immunitaire spécifique a un antigène. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés au rôle des neutrophiles suite a l'infection avec d'autres espèces de Leishmania: L, doriovani et L. mexicaria, agents responsables de leishmaniose viscérale et cutanée chronique respectivement. Un rôle crucial des neutrophiles a été démontré dans la réponse protectrice suite a l'infection avec L. donovani, l'absence de ces cellules amenant à une susceptibilité au parasite accrue, associée avec une induction préférentielle d'une réponse Th2. Inversement, la déplétion des neutrophiles lors de l'infection avec L. mexicaria aboutit a une résistance accrue, comme constaté par la baisse dela charge parasitaire, la hausse de la réponse Th1 ainsi la baisse de la réponse Th2 dans les souris déplétées en neutrophiles. Néanmoins, malgré le rôle délétère des neutrophiles sur le développement d'une réponse protectrice suite à |'infection avec L. mexicana, ces cellules sont nécessaires pour une résolution correcte dela réponse inflammatoire. En résumé, cette étude révèle un rôle majeur des neutrophiles lors de |'infection avec plusieurs especes de Leishmania. Résumé pour un large public : Les neutrophiles font partie de la famille des globules blancs. A la suite d'une infection, ces cellules sont les premières a être recrutées au site d'infection et sont impliquées dans |'élimination des pathogènes. Dans cette thèse, nous nous somme donc intéressés au rôle que pouvaient jouer ces neutrophiles durant l'infection avec le parasite protozoaire Leishmania major (L. major). Dans le modèle murin d'infection avec L. major, la majorité des souches de souris utilisées dans la recherche, dont les souris de la souche C57BL/6, développent de petites lésions qui guérissent spontanément après quelques semaines (souris résistantes). ll existe néanmoins, quelques souches de souris, dont la souche de souris BALB/c, qui développent des lésions qui ne guérissent pas (souris sensibles). Il a été observé que lors de l'lnfection avec ce parasites les neutrophiles étaient les premières cellules recrutées au site de l'lnfection dans toutes les souches de souris, toutefois trois jours après le début dela réaction immunitaire, la majorité des neutrophiles disparaissent chez les souris C57BL/6, tandis qu'ils restent jusqu'à dix jours chez les souris BALB/c. De plus, un rôle crucial des neutrophiles a été démontré durant l'infection avec L. major. En effet, l'absence de neutrophiles durant les trois premiers jours de l'infection chez les souris sensibles à |'infection, rend ces souris résistantes. Ces résultats suggèrent donc un rôle régulateur de la réponse immunitaire des neutrophiles durant les premiers jours de l'infection. Dans la première partie de cette thèse, nous avons étudié le rôle des neutrophiles suite à l'infection avec L. major. Nous avons donc analysé la sécrétion des cytokines, molécules essentielles qui déterminent la réponse immunitaire, par les neutrophiles. Nous avons démontré que le parasite induisait une sécrétion de cytokines différente entre les souris résistantes ou sensibles a L. major. Nous avons ensuite démontré que seule la souche de souris résistante sécrétait la chimiokine CCL3, connue pour être impliquée dans le recrutement de différentes cellules au site d'infecti0n, dont les cellules dendritiques. Les cellules dendritiques sont un élément fondamental pour un bon déroulement d'une réponse immunitaire, de par leur rôle décisif de liaison entre une réponse précoce non-spécifique au pathogène et une réponse plus tardive spécifique au pathogène et nécessaire pour |'élimination de dernier. Nous avons démontré que les neutrophiles de souris résistantes sécrétaient CCL3 et recrutaient les cellules dendritiques au site d'infecti0n, jouant de ce fait un rôle essentiel dans le développement de la réponse immunitaire. Ces résultats démontrent que les neutrophiles, suite à l'infection avec le parasite L. major, créent un microenvironnement capable de déterminer le développement d'une réponse immunitaire. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés au rôle des neutrophiles suite à l'lnfection avec d'autres espèces de Leishmania, L. donovani et L. mexicana. Nous avons pu montrer un rôle crucial de ces cellules dans la réponse à ces deux parasites. En effet, suite à |'infection avec L. donovani, un rôle protecteur des neutrophiles a été observé, leur absence menant à une susceptibilité accrue aux parasites. Dans le cas de l'infection avec L. mexicana, une réduction de |'infection a été observée en absence de neutrophiles, avec néanmoins une augmentation de la lésion, suggérant un rôle important de ces cellules dans le développement de la réponse immunitaire ainsi que dans le contrôle de la réponse inflammatoire. En résumé, cette étude révèle un rôle majeur des neutrophiles lors de l'lnfection avec plusieurs membres de la famille Leishrnania. Summary : Upon infection with the protozoan parasite Leishmania major (L. major), C57BL/6 mice show a resistant phenotype, developing a protective Thelper (Th) 1 response. ln contrast, BALB/c mice develop a Th2 response and are susceptible to infection. Following inoculation with the parasite, neutrophils are the first cells migrating at the site of infection and are equally recruited in both L. major- resistant and susceptible mouse strains. However, after three days of infection, almost all neutrophils disappear from the site of infection in C57BL/6 mice, while they persist until ten days in BALB/c mice. Neutrophils were shown to play a crucial role during infection with L. major. indeed, depletion of these cells in BALB/c mice prior to infection with the parasite led to a lower Iesion development, associated with a lower parasite burden and a modification in the immune response towards a Th1 response in these otherwise susceptible mice, suggesting an immunomodulatory role for neutrophils during the first days of infection. ln the first part of this thesis, we were interested in better understanding the role of neutrophils in infection with L. major. \/\/e found that this parasite was inducing distinct neutrophil phenotypes in L. major-resistant and susceptible mice. Upon exposition with L. major, C57BL/6 neutrophils were reported to express high level of Toll-like receptors 2, 7, 9 mRNA and secrete IL-12p70 and IL-10, while BALB/c neutrophils secreted homodimers of IL-12p40, and TGFB. We then demonstrated that in response to L. major, neutrophils from L. major-resistant C57BL/6 mice release the CCL3 dendritic cell attracting chemokine, which is critical for the first wave of dendritic cell migration to the site of infection and in the development of the subsequent immune response. Altogether, these results demonstrated that upon infection with L. major, neutrophils create a microenvironment that can determine the development of an antigen-specific immune response. ln the second part of the thesis we were interested in understanding the role of neutrophils upon infection with of other species of Leishmania: L. donovani causing visceral leishmaniasis and L. mexicana, agent of chronic cutaneous leishmaniasis. Upon infection with L. donovani, neutrophils were found to play a crucial role in the early protective response, their absence leading to an increased susceptibility to the parasite, associated with the preferential induction of a Th2 response. ln contrast, depletion of these cells early in infection with L. mexicana was leading to an increased resistance, as observed by a decreased parasite burden, increased Th1 and decreased Th2 response in neutrophil-depleted mice. However, despite the deleterious role of neutrophils on the development of a protective immune response upon L. mexicana infection, these cells were required for the proper resolution of the inflammatory response. Altogether, these results highlight a major immunomodulatory role for neutrophils in infection with several species of Leishmania.