Differential expression of integrin subunits on adherent and nonadherent mast cells

Mast cell progenitors arise in bone marrow and then migrate to peripheral tissues where they mature. It is presumed that integrin receptors are involved in their migration and homing. In the present study, the expression of various integrin subunits was investigated in three systems of adherent and nonadherent mast cells. Mesentery mast cells, freshly isolated bone marrow-derived mast cells (BMMC) and RBL-2H3 cells grown attached to tissue culture flasks are all adherent mast cells and peritoneal mast cells, and cultured BMMC and RBL-2H3 cells grown in suspension represent nonadherent mast cell populations. Pure populations of mast cells were immunomagnetically isolated from bone marrow, mesentery and peritoneal lavage using the mast cell-specific monoclonal antibody AA4. By immunomicroscopy, we could demonstrate that all of these mast cells expressed alpha4, alpha5, alpha6, ß1 and ß7 integrin subunits. The expression of the alpha4 integrin subunit was 25% higher in freshly isolated mesentery mast cells and BMMC. Consistent with the results obtained by immunomicroscopy, mesentery mast cells expressed 65% more mRNA for the alpha4 integrin subunit than peritoneal mast cells. In vitro studies were also conducted using the rat mast cell line RBL-2H3. RBL-2H3 cells grown attached to the tissue culture flasks or as suspension cultures expressed the same integrin subunits identified in bone marrow, mesenteric and peritoneal mast cells ex vivo. Similarly, the expression of alpha4 integrin was higher in adherent cells. Therefore, alpha4 integrins may play a critical role in the anchorage of mast cells to the extracellular matrix in bone marrow and in peripheral tissues.

Interleukin-5 mediates peritoneal eosinophilia induced by the F1 cell wall fraction of Histoplasma capsulatum

An alkali-insoluble fraction 1 (F1), which contains mainly ß-glucan isolated from the cell wall of Histoplasma capsulatum, induces eosinophil recruitment into the peritoneal cavity of mice. The present study was carried out to determine the participation of interleukin-5 (IL-5) in this process. Inbred C57BL/6 male mice weighing 15-20 g were treated ip with 100 µg of anti-IL-5 monoclonal antibody (TRFK-5, N = 7) or an isotype-matched antibody (N = 7), followed by 300 µg F1 in 1 ml PBS ip 24 h later. Controls (N = 5) received only 1 ml PBS. Two days later, cells from the peritoneal cavity were harvested by injection of 3 ml PBS and total cell counts were determined using diluting fluid in a Neubauer chamber. Differential counts were performed using Rosenfeld-stained cytospin preparations. The F1 injection induced significant (P < 0.01) leukocyte recruitment into the peritoneal cavity (8.4 x 10(6) cells/ml) when compared with PBS alone (5.5 x 10(6) cells/ml). Moreover, F1 selectively (P < 0.01) induced eosinophil recruitment (1 x 10(6) cells/ml) when compared to the control group (0.07 x 10(6) cells/ml). Treatment with TRFK-5 significantly (P < 0.01) inhibited eosinophil recruitment (0.18 x 10(6) cells/ml) by F1 without affecting recruitment of mononuclear cells or neutrophils. We conclude that the F1 fraction of the cell wall of H. capsulatum induces peritoneal eosinophilia by an IL-5-dependent mechanism. Depletion of this cytokine does not have effect on the recruitment of other cell types induced by F1.

Procoagulant properties of human MV3 melanoma cells

A correlation between cancer and prothrombotic states has long been described. More recently, a number of studies have focused on the procoagulant mechanisms exhibited by tumor cells. In the present study, we dissected the molecular mechanisms responsible for the procoagulant activity of MV3, a highly aggressive human melanoma cell line. It was observed that tumor cells strongly accelerate plasma coagulation as a result of: i) expression of the blood clotting initiator protein, a tissue factor, as shown by flow cytometry and functional assays (factor Xa formation in the presence of cells and factor VIIa), and ii) direct activation of prothrombin to thrombin by cells, as evidenced by hydrolysis of the synthetic substrate, S-2238, and the natural substrate, fibrinogen. This ability was highly potentiated by the addition of exogenous factor Va, which functions as a co-factor for the enzyme factor Xa. In contrast, prothrombin activation was not observed when cells were previously incubated with DEGR-factor Xa, an inactive derivative of the enzyme. Moreover, a monoclonal antibody against bovine factor Xa reduced the prothrombin-converting activity of tumor cells. In conclusion, the data strongly suggest that MV3 cells recruit factor Xa from the culture medium, triggering an uncommon procoagulant mechanism.

Antibodies against electronegative LDL inhibit atherosclerosis in LDLr-/- mice

In order to determine the effect of antibodies against electronegative low-density lipoprotein LDL(-) on atherogenesis, five groups of LDL low receptor-deficient (LDLr-/-) mice (6 per group) were immunized with the following antibodies (100 µg each): mouse anti-LDL(-) monoclonal IgG2b, rabbit anti-LDL(-) polyclonal IgG or its Fab fragments and mouse irrelevant monoclonal IgG and non-immunized controls. Antibodies were administered intravenously one week before starting the hypercholesterolemic diet (1.25% cholesterol) and then every week for 21 days. The passive immunization with anti-LDL(-) monoclonal IgG2b, polyclonal antibody and its derived Fab significantly reduced the cross-sectional area of atherosclerotic lesions at the aortic root of LDLr-/- mice (28.8 ± 9.7, 67.3 ± 17.02, 56.9 ± 8.02 µm² (mean ± SD), respectively) compared to control (124.9 ± 13.2 µm²). Vascular cell adhesion molecule-1 protein expression, quantified by the KS300 image-analyzing software, on endothelium and the number of macrophages in the intima was also decreased in aortas of mice treated with anti-LDL(-) monoclonal antibody (3.5 ± 0.70 per field x 10) compared to controls (21.5 ± 3.5 per field x 10). Furthermore, immunization with the monoclonal antibody decreased the concentration of LDL(-) in blood plasma (immunized: 1.0 ± 1.4; control: 20.5 ± 3.5 RLU), the amount of cholesterol oxides in plasma (immunized: 4.7 ± 2.7; control: 15.0 ± 2.0 pg COx/mg cholesterol) and liver (immunized: 2.3 ± 1.5; control: 30.0 ± 26.0 pg COx/mg cholesterol), and the hepatic content of lipid hydroperoxides (immunized: 0.30 ± 0.020; control: 0.38 ± 0.15 ng/mg protein). In conclusion, antibodies against electronegative LDL administered intravenously may play a protective role in atherosclerosis.

Muscle strength but not functional capacity is associated with plasma interleukin-6 levels of community-dwelling elderly women

The association of plasma interleukin-6 (IL-6) levels, muscle strength and functional capacity was investigated in a cross-sectional study of community-dwelling elderly women from Belo Horizonte, Brazil. Elderly people who present controlled chronic diseases with no negative impact on physical, psychosocial and mental functionality are considered to be community-dwelling. Psychological and social stress due to unsuccessfully aging can represent a risk for immune system disfunctions. IL-6 levels, isokinetic muscle strength of knee flexion/extension, and functional tests to determine time required to rise from a chair and gait velocity were measured in 57 participants (71.21 ± 7.38 years). Serum levels of IL-6 were measured in duplicate and were performed within one single assay (mouse monoclonal antibody against IL-6; High-Sensitivity, Quantikine®, R & D Systems, USA; intra-assay coefficient of variance = 6.9-7.4%; interassay coefficient of variance = 9.6-6.5%; sensitivity = 0.016-0.110 pg/mL; mean = 0.039 pg/mL). Muscle strength was assessed with the isokinetic dynamometer Biodex System 3 Pro®. After the Shapiro-Wilk normality test was applied, correlations were investigated using Spearman and Kruskal-Wallis tests. Post hoc analysis was performed using the Dunn test. A significant negative correlation was observed between plasma IL-6 levels (1.95 ± 1.77 pg/mL) and muscle strength for knee flexion (70.70 ± 21.14%; r = -0.265; P = 0.047) and extension (271.84 ± 67.85%; r = -0.315; P = 0.017). No significant correlation was observed between IL-6 levels and the functional tests (time to rise from a chair = 14.65 ± 2.82 s and gait velocity = 0.95 ± 0.14 m/s). These results suggest that IL-6 is associated with reduced muscle strength.

High levels of serum mannose-binding lectin are associated with the severity of clinical signs of leptospirosis

The clinical heterogeneity observed in leptospirosis may be associated with host factors or bacteria virulence. Human serum mannose-binding lectin (MBL) recognizes many pathogens, and low levels of this lectin are associated with susceptibility to infection. MBL is also implicated in the modulation of the inflammatory process. We determined the levels of serum MBL during leptospirosis infection. A double-antibody sandwich ELISA was used to detect the immunoreactive serum MBL. The ELISA plates were coated with monoclonal antibody to MBL and bound MBL or recombinant human MBL were detected by rabbit anti-human MBL serum. HRPO-conjugated goat anti-rabbit antibody was used for detection of the reaction. Two groups of patients seen at referral hospitals in Recife, PE, Brazil, were divided according to the year of infection, 2001 (N = 61) or 2002 (N = 57) and compared in terms of disease severity and levels of serum MBL. A group of healthy volunteers (N = 97) matched by age, gender, and ethnic background was used as control. Patients infected in 2001 had more severe outcomes than those infected in 2002, including jaundice, hemorrhage, respiratory alteration, and renal complication (P = 0.0009; chi-square test). The frequency of patients producing serum MBL >1000 ng/mL was higher in the 2001 group than in the 2002 and control groups (P < 0.01), suggesting an association of MBL level with disease severity. The involvement of MBL and genetic variation of the MBL2 gene should be further evaluated to establish the role of this lectin in the pathogenesis of leptospirosis.

Comparison of blood neoangiogenesis and lymphatic vascularization in colorectal adenomas from patients with and without concomitant colorectal cancer

Blood and lymphatic vessel proliferation is essential for tumor growth and progression. Most colorectal carcinomas develop from adenomas (adenoma-carcinoma sequence) in a process due to accumulation of molecular genetic alterations. About 5% of adenomatous polyps are expected to become malignant, but data on the differential angiogenic patterns of these lesions in patients with and without concomitant cancer are missing. The aim of the present study is to compare the angiogenic and lymphatic patterns of adenomatous polyps from patients with and without sporadic cancer. Thirty adenomatous polyps (15 from patients with another principal malignant lesion, and 15 from patients without cancer) were submitted to immunohistochemical staining for CD105 (marker for neoangiogenesis) and D2-40 (marker for lymphatic endothelium). Microvessel density and total vascular area were determined by computer image analysis to quantify the immunostained and total areas, and to assess the number of microvessels. Adenomas from patients with carcinoma showed significantly higher values of total vascular area determined by immunostaining for CD105 (cutoff value = 4386 µm²; P = 0.019) and of lymphatic microvessel density determined by immunostaining with D2-40 (cutoff value = 11.5; P = 0.041) when compared with those from patients without cancer. The present data indicate a significant increase in blood microvascular area and in lymphatic microvascular counts in adenomas removed from patients with cancer.

The role of the SLAM-SAP signaling pathway in the modulation of CD4+ T cell responses

The signaling lymphocytic activation molecule (SLAM), present on the surface of hematopoietic cells, can regulate some events of the immune responses. This modulatory action is associated with the capacity of SLAM to interact with an intracytoplasmic adapter, such as SLAM-associated protein (SAP). SLAM is constitutively expressed in most of these cells, is rapidly induced after antigenic or inflammatory stimuli, and participates in the immunological synapse. Defects in the function of the SLAM-SAP pathway contribute to immunological abnormalities, resulting in autoimmune diseases, tumors of the lymphoid tissues and inadequate responses to infectious agents. Initially, the role of SLAM was investigated using an anti-SLAM monoclonal antibody (α-SLAM mAb) identified as an agonist of the SLAM-SAP pathway, which could induce the production of interferon-γ and could redirect the immune response to a T helper 1 (Th1) cell profile. However, in this review we postulate that the SLAM-SAP pathway primarily induces a Th2 response and secondarily suppresses the Th1 response.

A novel noninvasive method to detect rejection after heart transplantation

Prompt and accurate detection of rejection prior to pathological changes after organ transplantation is vital for monitoring rejections. Although biopsy remains the current gold standard for rejection diagnosis, it is an invasive method and cannot be repeated daily. Thus, noninvasive monitoring methods are needed. In this study, by introducing an IL-2 neutralizing monoclonal antibody (IL-2 N-mAb) and immunosuppressants into the culture with the presence of specific stimulators and activated lymphocytes, an activated lymphocyte-specific assay (ALSA) system was established to detect the specific activated lymphocytes. This assay demonstrated that the suppression in the ALSA test was closely related to the existence of specific activated lymphocytes. The ALSA test was applied to 47 heart graft recipients and the proliferation of activated lymphocytes from all rejection recipients proven by endomyocardial biopsies was found to be inhibited by spleen cells from the corresponding donors, suggesting that this suppression could reflect the existence of activated lymphocytes against donor antigens, and thus the rejection of a heart graft. The sensitivity of the ALSA test in these 47 heart graft recipients was 100%; however, the specificity was only 37.5%. It was also demonstrated that IL-2 N-mAb was indispensible, and the proper culture time courses and concentrations of stimulators were essential for the ALSA test. This preliminary study with 47 grafts revealed that the ALSA test was a promising noninvasive tool, which could be used in vitro to assist with the diagnosis of rejection post-heart transplantation.

Trypan blue exclusion assay by flow cytometry

Dye exclusion tests are used to determine the number of live and dead cells. These assays are based on the principle that intact plasma membranes in live cells exclude specific dyes, whereas dead cells do not. Although widely used, the trypan blue (TB) exclusion assay has limitations. The dye can be incorporated by live cells after a short exposure time, and personal reliability, related to the expertise of the analyst, can affect the results. We propose an alternative assay for evaluating cell viability that combines the TB exclusion test and the high sensitivity of the flow cytometry technique. Previous studies have demonstrated the ability of TB to emit fluorescence when complexed with proteins. According to our results, TB/bovine serum albumin and TB/cytoplasmic protein complexes emit fluorescence at 660 nm, which is detectable by flow cytometry using a 650-nm low-pass band filter. TB at 0.002% (w/v) was defined as the optimum concentration for distinguishing unstained living cells from fluorescent dead cells, and fluorescence emission was stable for 30 min after cell treatment. Although previous studies have shown that TB promotes green fluorescence quenching, TB at 0.002% did not interfere with green fluorescence in human live T-cells stained with anti-CD3/fluorescein isothiocyanate (FITC) monoclonal antibody. We observed a high correlation between the percentage of propidium iodide+CD3/FITC+ and TB+CD3/FITC+ cells, as well as similar double-stained cell profiles in flow cytometry dot-plot graphs. Taken together, the results indicate that a TB exclusion assay by flow cytometry can be employed as an alternative tool for quick and reliable cell viability analysis.

Élaboration d’un anticorps chimère anti-gp350 comme traitement prophylactique éventuel des syndromes lymphoprolifératifs B chez les greffés

Le virus Epstein-Barr (VEB) est fortement associé au développement de syndromes lymphoprolifératifs (SLP) en greffe pédiatrique. Ce virus a la capacité d’immortaliser les lymphocytes B et de provoquer leur prolifération incontrôlée chez l’hôte immunodéprimé. Plusieurs études démontrent que le cycle lytique du virus jouerait un rôle primordial dans la genèse des SLP en produisant des particules virales pouvant infecter les cellules B adjacentes. Chez un individu immunodéprimé, ces cellules B nouvellement infectées peuvent donner naissance à une expansion lymphocytaire. Le projet présenté dans ce mémoire fait partie d’un programme de recherche visant à élucider le rôle de l’infection productive par le VEB dans le développement des SLP. L’objectif précis de ce projet est de développer un anticorps monoclonal chimère contre la glycoprotéine gp350 du VEB dans le but de neutraliser le virus et d’ainsi prévenir son entrée dans les cellules B. Notre laboratoire a construit une version chimère de l’anticorps monoclonal murin 72A1, lequel se lie à la gp350 et bloque l’infection. Les premiers essais ont révélé la présence de chaînes non fonctionnelles (aberrantes) dans l’hybridome produisant l’anticorps 72A1. La construction de la chaîne légère authentique est maintenant complète alors que celle de la chaîne lourde est toujours en cours. Le processus de caractérisation de l’anticorps chimère inclura des essais de cytotoxicité à médiation cellulaire dépendante des anticorps (ADCC). Dans cette optique, une lignée cellulaire exprimant de façon stable la gp350 a été établie. Notre anticorps chimère anti-gp350 pourrait éventuellement être utilisé comme thérapie préventive chez les greffés présentant un risque élevé de SLP en empêchant l’infection des cellules B adjacentes.

Rôle de la molécule CD47 sur le lymphocyte T dans la régulation de la réponse immunitaire

L’importance respective des lymphocytes T régulateurs naturels générés dans le thymus ou induits en périphérie dans la régulation immunitaire et la résolution de l’inflammation est désormais bien établie. Nous avons contribué à mettre en évidence une nouvelle voie d’induction de lymphocytes T régulateurs périphériques à partir de cellules T humaines CD4+CD25- naïves et mémoires. Nous avons montré que l’engagement de la molécule ubiquitaire transmembranaire CD47 sur la cellule T par un anticorps monoclonal ou par le peptide 4N1K (peptide dérivé du domaine carboxy-terminal de la thrombospondine-1 et spécifique du site de liaison à CD47) induisait des lymphocytes T CD4+ régulateurs exerçant une fonction suppressive sur les lymphocytes T effecteurs. Les propriétés suppressives induites par la thrombospondine-1 confortent les fonctions anti-inflammatoires de cette protéine de la matrice extracellulaire. L’inhibition exercée par les lymphocytes T régulateurs induits dépend du contact intercellulaire entre les cellules T régulatrices et leurs cibles, et est indépendante du TGF-. Nos résultats démontrent également le rôle de CD47 sur le lymphocyte T CD4+ dans la réponse immunitaire spécifique de l’antigène in vivo. En effet, les souris BALB/c déficientes pour CD47 présentent un biais de la sécrétion d’anticorps et de cytokines de type Th1, alors que les souris BALB/c sont décrites comme exprimant un profil de production de cytokines de type Th2. Nos travaux mettent en évidence le rôle de CD47 dans l’inhibition du développement d’une réponse cellulaire et humorale de type Th1 in vivo, confirmant de précédentes études in vitro réalisées avec des cellules T CD4+ humaines. Nous présentons également le rôle inhibiteur de l’engagement de CD28 in vitro sur la différenciation en cellules Th17 des lymphocytes T CD4+ naïfs isolés de souris BALB/c. Le mécanisme proposé est dépendant de la production de l’IL-2 et de l’IFN- et indépendant de la présence de lymphocytes T régulateurs. Notre étude du rôle de deux molécules transmembranaires CD47 et CD28 exprimées sur la cellule T CD4+, contribue à une meilleure connaissance des mécanismes impliqués dans la tolérance immunologique, la résolution de l’inflammation et la différenciation des cellules T "helper" CD4+.

Polymeric micelles as versatile carriers for drugs and nucleic acids

Le cancer est la principale cause de mortalité au Canada. Les taxanes (e.g. le paclitaxel et le docétaxel (DCTX)) constituent des remèdes efficaces contre une série de tumeurs solides telles que les cancers du sein, du poumon et de l’ovaire. Par ailleurs, des acides nucléiques (e.g. les oligonucléotides antisens (AON) ou les petits ARN interférents (siRNAs)), capables de supprimer sélectivement certains oncogènes impliqués dans la carcinogénèse, sont actuellement étudiés pour traiter une large gamme de cancers. Bien que l’activité des taxanes et des acides nucléiques soit bien établie sur des modèles humains et/ou animaux, plusieurs aspects physico-chimiques et cliniques restent encore à améliorer. Leur solubilité limitée (pour les taxanes), leur dégradation rapide dans le sang (pour les acides nucléiques), leur élimination précoce, leur absence de sélectivité et leur toxicité envers les tissus sains sont les principaux facteurs limitant leur efficacité. C’est pourquoi de nombreux efforts ont porté sur l’élaboration de systèmes de vectorisation ciblés à base de polymères, dans le but de surmonter les problèmes associés aux thérapies actuelles. Dans cette thèse, deux types de micelles polymères ont été développés pour la vectorisation de DCTX et d’acides nucléiques. D’une part, des micelles de poly(oxyde d’éthylène)-bloc-poly(oxyde de butylène/styrène) ont été étudiées pour la première fois pour solubiliser le DCTX et le protéger de l’hydrolyse. Ces polymères se sont révélés moins toxiques que le surfactant utilisé commercialement pour solubiliser le DCTX (i.e. polysorbate 80) et ont permis une libération prolongée du principe actif. D’autre part, deux systèmes différents de micelles polyioniques (PICM) ont été mis au point pour la vectorisation d’acides nucléiques. De nouveaux conjugués de poly(éthylène glycol) (PEG)-oligonucléotide ont été proposés pour la protection et la libération contrôlée d’AON. Lorsque ces conjugués ont été formulés avec des dendrimères de poly(amidoamine) (PAMAM), des complexes de taille homogène ont été obtenus. Ces PICM ont permis de prolonger la libération de l’AON et de le protéger efficacement contre la dégradation enzymatique. De plus, des polymères de poly(oxyde d’éthylène)-bloc-poly(méthacrylate de propyle-co-acide méthacrylique) ont été incorporés afin de conférer des propriétés acido-sensibles aux PICM. Dans ces micelles, formées de ce dernier polymère formulé avec le dendrimère PAMAM, des oligonucléotides (AON et siRNA) ciblant l’oncogène Bcl-2 ont été encapsulés. L’internalisation cellulaire fut assurée par un fragment d’anticorps monoclonal (Fab’) situé à l’extrémité de la couronne de PEG. Après l’internalisation cellulaire et la protonation des unités d’acide méthacrylique sous l’effet de l’acidification des endosomes, les micelles se sont affranchies de leur couronne. Elles ont ainsi exposé leur cœur composé d’acide nucléique et de dendrimère PAMAM, qui possède une charge positive et des propriétés endosomolytiques. En effet, ces PICM acido-sensibles ciblées ont permis d’augmenter la biodisponibilité des acides nucléiques vectorisés et se sont avérées plus efficaces pour silencer l’oncoprotéine Bcl-2 que les micelles non ciblées ou que le dendrimère de PAMAM commercial seul. Finalement, les nanovecteurs polymères présentés dans cette thèse se révèlent être des systèmes prometteurs pour la vectorisation des anticancéreux et des acides nucléiques.

Systèmes vésiculaires colloïdaux pour la vectorisation de la 1-β-D-arabinofuranosylcytosine

La 1-β-D-arabinofuranosylcytosine (ara-C) demeure l’agent anticancéreux principalement utilisé dans le traitement de la leucémie myéloblastique aiguë (LMA), malgré sa dégradation et son élimination rapide après une administration parentérale. Son encapsulation dans des vecteurs pharmaceutiques, majoritairement des liposomes, a permis de surmonter ces inconvénients. L’objectif général de ce projet de doctorat était de développer deux systèmes à libération prolongée, à base de phospholipides, de cholestérol et de poly(éthylène glycol) (PEG) afin d’encapsuler l’ara-C et ultimement, d’améliorer son efficacité dans le traitement de la LMA. Des Sphérulites® (vésicules multilamellaires d’un type particulier) ont d’abord été étudiées pour leur forte capacité d’encapsulation, due à leur mode de préparation. Par la suite, une formulation liposomale capable, d’une part de cibler spécifiquement les cellules leucémiques et, d’autre part, de promouvoir la libération intracellulaire de l’ara-C grâce à sa sensibilité au pH, a été mise au point. Les deux formulations se devaient d’avoir un faible diamètre, une stabilité en présence de fluides biologiques et des temps de circulation prolongés chez l’animal. Une préparation de Sphérulites®, composée de Phospholipon 90G, de Solutol HS15 et de cholestérol, a permis d’obtenir des vésicules de 300 nm de diamètre. Un dérivé lipidique de PEG a pu être fixé à leur surface, sans modifier la disposition concentrique des lamelles, ni changer leur stabilité. Les Sphérulites® PEGylées ont été chargées d’ara-C et injectées chez le rat par la voie intraveineuse. Elles ont démontré des temps de circulation significativement prolongés comparativement aux Sphérulites® sans PEG. Cependant, l’ara-C s’est retrouvée éliminée de la circulation sanguine très rapidement, révélant une libération précoce du principe actif à partir de ces vésicules. Les liposomes sensibles au pH (~150 nm) ont été obtenus suite à l’insertion d’un copolymère à base de dioctadécyle, de N-isopropylacrylamide (NIPAM) et d’acide méthacrylique. L’anticorps anti-CD33, soit complet soit son fragment Fab’, a été fixé à la surface des liposomes afin de cibler les cellules leucémiques. Les essais in vitro ont démontré la spécificité de la formulation pour différentes cellules leucémiques (CD33+), sa stabilité en présence de protéines plasmatiques et la libération intracellulaire d’un marqueur fluorescent et de l’ara-C. Enfin, des études menées chez la souris saine et immunodéprimée inoculée de cellules HL60 ont montré que la formulation exposant le fragment Fab’ possédait un profil pharmacocinétique et une biodistribution semblables à ceux des liposomes contrôles non-ciblés. L’encapsulation de l’ara-C a permis d’améliorer grandement ses temps de circulation après une administration intraveineuse. Cependant, bien que les immunoliposomes ont permis de prolonger la survie des souris leucémiques comparativement à l’ara-C libre, l’addition du polymère sensible au pH n’a pas permis d’apporter de réel avantage à la formulation lorsque administrée in vivo. Les résultats obtenus dans ce travail de thèse ont, dans un premier temps, mis en évidence que les Sphérulites® pourraient s’avérer utiles dans la vectorisation d’agents anticancéreux si leur capacité à retenir le principe actif in vivo était améliorée. Dans un second temps, les données présentées avec les immunoliposomes suggèrent qu’ils pourraient apporter un bénéfice notable dans le traitement de la LMA.

Studies on the exaggerated inflammatory response caused by streptococcus suis at systemic and central nervous system levels

Streptococcus suis de type 2 est un microorganisme pathogène d’importance chez le porc. Il est la cause de différentes pathologies ayant comme caractéristique commune la méningite. C’est également un agent émergeant de zoonose : des cas cliniques humains ont récemment été rapportés en Asie. Cependant, la pathogénèse de S. suis n’est pas encore complètement élucidée. Jusqu’à présent, la réponse pro-inflammatoire initiée par S. suis n’a été étudiée qu’in vitro. L’étude du choc septique et de la méningite requiert toujours des modèles expérimentaux appropriés. Au cours de cette étude, nous avons développé un modèle in vivo d’infection chez la souris qui utilise la voie d’inoculation intra-péritonéale. Ce modèle a servi à l’étude de la réponse pro-inflammatoire associée à ce pathogène, tant au niveau systémique qu’au niveau du système nerveux central (SNC). Il nous a également permis de déterminer si la sensibilité aux infections à S. suis pouvait être influencée par des prédispositions génétiques de l’hôte. Le modèle d’infection par S. suis a été mis au point sur des souris de lignée CD1. Les résultats ont démontré une bactériémie élevée pendant les trois jours suivant l’infection. Celle-ci était accompagnée d’une libération rapide et importante de différentes cytokines pro-inflammatoires (TNF-α, IL-6, IL-12p40/p70, IFN-ɣ) et de chémokines (KC, MCP-1 and RANTES), qui ont entraîné un choc septique et la mort de 20 % des animaux. Ensuite, pour confirmer le rôle de l’inflammation sur la mortalité et pour déterminer si les caractéristiques génétiques de l’hôte pouvaient influencer la réponse inflammatoire et l’issue de la maladie, le modèle d’infection a été étendu à deux lignées murines consanguines différentes considérées comme résistante : la lignée C57BL/6 (B6), et sensible : la lignée A/J. Les résultats ont démontré une importante différence de sensibilité entre les souris A/J et les souris B6, avec un taux de mortalité atteignant 100 % à 20 h post-infection (p.i.) pour la première lignée et de seulement 16 % à 36 h p.i. pour la seconde. La quantité de bactéries dans le sang et dans les organes internes était similaire pour les deux lignées. Donc, tout comme dans la lignée CD1, la bactériémie ne semblait pas être liée à la mort des souris. La différence entre les taux de mortalité a été attribuée à un choc septique non contrôlé chez les souris A/J infectées par S. suis. Les souris A/J présentaient des taux exceptionnellement élevés de TNF-α, IL-12p40/p70, IL-1β and IFN- γ, significativement supérieurs à ceux retrouvés dans la lignée B6. Par contre, les niveaux de chémokines étaient similaires entre les lignées, ce qui suggère que leur influence est limitée dans le développement du choc septique dû à S. suis. Les souris B6 avaient une production plus élevée d’IL-10, une cytokine anti-inflammatoire, ce qui suppose que la cascade cytokinaire pro-inflammatoire était mieux contrôlée, entraînant un meilleur taux de survie. Le rôle bénéfique potentiel de l’IL-10 chez les souris infectées par S. suis a été confirmé par deux approches : d’une part en bloquant chez les souris B6 le récepteur cellulaire à l’IL-10 (IL-10R) par un anticorps monoclonal anti-IL-10R de souris et d’autre part en complémentant les souris A/J avec de l’IL-10 de souris recombinante. Les souris B6 ayant reçu le anticorps monoclonal anti-IL-10R avant d’être infectées par S. suis ont développé des signes cliniques aigus similaires à ceux observés chez les souris A/J, avec une mortalité rapide et élevée et des taux de TNF-α plus élevés que les souris infectées non traitées. Chez les souris A/J infectées par S. suis, le traitement avec l’IL-10 de souris recombinante a significativement retardé l’apparition du choc septique. Ces résultats montrent que la survie au choc septique dû à S. suis implique un contrôle très précis des mécanismes pro- et anti-inflammatoires et que la réponse anti-inflammatoire doit être activée simultanément ou très rapidement après le début de la réponse pro-inflammatoire. Grâce à ces expériences, nous avons donc fait un premier pas dans l’identification de gènes associés à la résistance envers S. suis chez l’hôte. Une des réussites les plus importantes du modèle d’infection de la souris décrit dans ce projet est le fait que les souris CD1 ayant survécu à la septicémie présentaient dès 4 jours p.i. des signes cliniques neurologiques clairs et un syndrome vestibulaire relativement similaires à ceux observés lors de méningite à S. suis chez le porc et chez l’homme. L’analyse par hybridation in situ combinée à de l’immunohistochimie des cerveaux des souris CD1 infectées a montré que la réponse inflammatoire du SNC débutait avec une augmentation significative de la transcription du Toll-like receptor (TLR)2 et du CD14 dans les microvaisseaux cérébraux et dans les plexus choroïdes, ce qui suggère que S. suis pourrait se servir de ces structures comme portes d’entrée vers le cerveau. Aussi, le NF-κB (suivi par le système rapporteur de l’activation transcriptionnelle de IκBα), le TNF-α, l’IL-1β et le MCP-1 ont été activés, principalement dans des cellules identifiées comme de la microglie et dans une moindre mesure comme des astrocytes. Cette activation a également été observée dans différentes structures du cerveau, principalement le cortex cérébral, le corps calleux, l’hippocampe, les plexus choroïdes, le thalamus, l’hypothalamus et les méninges. Partout, cette réaction pro-inflammatoire était accompagnée de zones extensives d’inflammation et de nécrose, de démyélinisation sévère et de la présence d’antigènes de S. suis dans la microglie. Nous avons mené ensuite des études in vitro pour mieux comprendre l’interaction entre S. suis et la microglie. Pour cela, nous avons infecté des cellules microgliales de souris avec la souche sauvage virulente (WT) de S. suis, ainsi qu’avec deux mutants isogéniques, un pour la capsule (CPS) et un autre pour la production d’hémolysine (suilysine). Nos résultats ont montré que la capsule était un important mécanisme de résistance à la phagocytose pour S. suis et qu’elle modulait la réponse inflammatoire, en dissimulant les composants pro-inflammatoires de la paroi bactérienne. Par contre, l’absence d’hémolysine, qui est un facteur cytotoxique potentiel, n’a pas eu d’impact majeur sur l’interaction de S. suis avec la microglie. Ces études sur les cellules microgliales ont permis de confirmer les résultats obtenus précédemment in vivo. La souche WT a induit une régulation à la hausse du TLR2 ainsi que la production de plusieurs médiateurs pro-inflammatoires, dont le TNF-α et le MCP-1. S. suis a induit la translocation du NF-kB. Cet effet était plus rapide dans les cellules stimulées par le mutant déficient en CPS, ce qui suggère que les composants de la paroi cellulaire représentent de puissants inducteurs du NF-kB. De plus, la souche S. suis WT a stimulé l’expression de la phosphotyrosine, de la PKC et de différentes cascades liées à l’enzyme mitogen-activated protein kinase (MAPK). Cependant, les cellules microgliales infectées par le mutant déficient en CPS ont montré des profils de phosphorylation plus forts et plus soutenus que celles infectées par le WT. Finalement, la capsule a aussi modulé l’expression de l’oxyde nitrique synthétase inductible (iNOS) induite par S. suis et par la production subséquente d’oxyde nitrique par la microglie. Ceci pourrait être lié in vivo à la neurotoxicité et à la vasodilatation. Nous pensons que ces résultats contribueront à une meilleure compréhension des mécanismes sous-tendant l’induction de l’inflammation par S. suis, ce qui devrait permettre, d’établir éventuellement des stratégies plus efficaces de lutte contre la septicémie et la méningite. Enfin, nous pensons que ce modèle expérimental d’infection chez la souris pourra être utilisé dans l’étude de la pathogénèse d’autres bactéries ayant le SNC pour cible.