Peroxisome proliferator activated receptor BETA/DELTA as a central player in the skin response to ultra-violets radiation

Previous studies in the lab of Dr. Liliane Michalik, have shown thai the nuclear hormone receptor Peroxisome Proliferator Activated Receptor beta/delta (PPARß/ö) is an important regulator of skin homeostasis, being involved in the regulation of keratinocyte differentiation, inflammation, apoptosis, arid mouse skin wound healing. Studies of PPARß/ö knock out mice have suggested a possible role for this receptor in cancer. However, contradictory observations of the role for PPARß/ö on tumor growth have been published, depending on cellular contexts and biological models. Given the controversial role of PPARß/ö in skin carcinoma development, the main aim of this PhD work has been to further explore the implication of PPARß/ö in skin response to UV and skin tumor growth. This PhD dissertation is divided in four chapters. The first chapter describes the core part of the project, where I explored the changes in miRNA expression in the skin upon chronic UV irradiation of PPARß/ö wild type and knock-out mice. This analysis shed light on a miRNA- PPARß/ö signature and also predicted thai miR-21-3p (previously named miR-21*) is a key regulator of the PPARß/ö-dependent UV response in the pre-lesiona! skin. Using mice acutely UV-irradiated, ! further demonstrated that miR-21-3p is indirectly regulated by PPARß/ö through activation of Transforming Growth Factor (TGFß)-1 under UV exposure. I also show that miR-21-3p is deregulated in human cutaneous squamous celi carcinoma. In cultured keratinocytes, application of a miR-21 -3p mimic oligonucleotide sequence leads to the regulation of lipid metabolism-related pathway. In the second chapter, I demonstrate that the usage of an mRNA/miRNA combined bioinformatics analysis leads to the discovery of important pathways involved in the PPARß/ö-miRNA response of the skin to chronic UV irradiation, indeed, I validated angiogenesis and lipid metabolism as important functions regulated by PPARß/ö in this context. In the third chapter, we demonstrate that PPARß/5 knockout mice have decreased cutaneous squamous cell carcinomas incidence compared to wild type mice and that PPARß/5 directly activates the cSrc kinase gene. In the last chapter, we review novel insights into PPAR functions in keratinocytes and liver, with emphasis on PPARß/ö but also on PPARa. In summary, this PhD study shows that i) PPARß/5 is able to regulate biological function through regulation of miRNAs, and specifically through miR-21-3p, the passenger miRNA of the oncomiR miR-21, and that ii) the PPARß/5-dependent skin response to UV involves the regulation of angiogenesis and lipid metabolism. Furthermore, the bioinformatics study highlights the relevance of performing integrated mRNA and miRNA genome-wide studies in order to better screen mRNAs and/or miRNAs of interest in the biological context of diseases. - Des études préalables dans le laboratoire du Dr. Liliane Michalik ont démontré que le récepteur nucléaire PPARß/5 est un régulateur important de l'homéostasie de la peau, étant impliqué dans la régulation de la différenciation des keratinocytes, dans l'inflammation, dans l'apoptose et dans la cicatrisation de la peau chez !a souris. L'étude de souris knock-out pour le gène PPARß/5, ont suggérées un rôle possible de ce récepteur dans le cancer. Cependant, des observations opposées ont été publiées suggérant un rôle pro- ou anti- cancer selon le tissue impliqué et le type- cellulaire. En considérant cette controverse autour du rôle de PPARß/5 dans le développement des cancers de la peau, le but principal de mon projet de recherche aura été d'approfondir l'exploration du rôle de PPARß/5 dans la réponse de la peau aux UVs et dans le développement du cancer. Cette dissertation de thèse est divisée en quatre parties. Une première partie, représentant le coeur de mon travail de recherche, décrit la découverte de l'implication des microRNAs (rniRNAs) dans la réponse aux UVs de PPARß/ö et plus spécifiquement l'implication du miRNA miR- 21 -3p (précédemment nommé miR-21*). En étudiant un modèle de souris irradiées de manière aigüe aux UVs, nous montrons que ia régulation de miR-21-3p est PPARß/ö-däpenaante et que cette régulation à lieu par l'intermédiaire du facteur de transcription TGFß-1. Dans des cultures de keratinocytes Humains, la transfecticn d'une séquence oligonucléotidique similaire à celle de miR-21-3p (mimic), montre l'implication de rniR-21-3p dans des fonctions importantes pour le développement des cancers telles que le métabolisme des lipides. Dans un second chapitre, nous montrons que l'usage d'une méthode bioinformatique combinant l'expression des ARN messagers et des miRNAs permet de mettre en évidence des fonctions biologiques importantes lors de ia réponse de PPARß/ö à l'irradiation chronique. L'angiogenèse, le stress oxydatif et le métabolisme des lipides font partie de ces fonctions régulées par PPARß/5 dans la peau irradiée aux UVs. Nous mettons également en évidence la régulation du gène LpcatS par PPARß/5 dans la peau irradiée aux UV ainsi que dans des keratinocytes humains suggérant un rôle pour PPARß/5 dans le remodelage des lipides membranaires. Dans une troisième partie, nous établissons un lien entre la régulation de l'oncogène Src et l'activation de PPARß/5 dans les carcinomes spinocellulaires de la peau. Finalement dans un quatrième chapitre, nous faisons une revue des dernières recherches portées sur le rôle de PPARß/5 et de PPARa dans le foie et ia peau. En résumé ce projet de thèse représente un avancement pour la recherche sur rimplication de PPARß/5 dans la réponse aux UVs de la peau. Pour la première fois, un lien est établi entre ce facteur de transcription et la régulation de microRNAs dans le cadre du carcinome spinocellulare. Jusqu'alors resté dans l'ombre de rniR-21-5p, miR-21-3p est en fait fortement augmenté à la fois dans un modèle de souris d'irradiation aux UVs ainsi que dans ie carcinome spinocellulare chez i'humain. De nouvelles fonctions biologiques pour PPARß/5 ont été également mises en évidence dans ce travail, comme la régulation de l'angiogenèse ou du métabolisme des lipides dans Sa peau. De plus cette dissertation valorise l'intérêt d'une association entre le travail de laboratoire et celui de la bioinformatique.

Merkel cells and the individuality of friction ridge skin

There is no definite theory yet for the mechanism by which the pattern of epidermal ridges on fingers, palms and soles forming friction ridge skin (FRS) patterns is created. For a long time growth forces in the embryonal epidermis have been believed to be involved in FRS formation. More recent evidence suggests that Merkel cells play an important part in this process as well. Here we suggest a model for the formation of FRS patterns that links Merkel cells to the epidermal stress distribution. The Merkel cells are modeled as agents in an agent based model that move anisotropically where the anisotropy is created by the epidermal stress tensor. As a result ridge patterns are created with pattern defects as they occur in real FRS patterns. As a consequence we suggest why the topology of FRS patterns is indeed unique as the arrangement of pattern defects is sensitive to the initial configuration of Merkel cells.

Antagonistic effect of the inflammasome on thymic stromal lymphopoietin expression in the skin.

BACKGROUND: Innate immune sensors control key cytokines that regulate T-cell priming and T-cell fate. This is particularly evident in allergic reactions, which represent ideal systems to study the interplay of innate and adaptive immunity. In patients with contact dermatitis, inflammasome-mediated IL-1 activation is responsible for a TH1 immune response. Surprisingly, the IL-1 signaling pathway was also proposed to control the activation of thymic stromal lymphopoietin (TSLP), a cytokine implicated in development of the TH2 response in patients with atopic dermatitis (AD) and asthma. OBJECTIVES: We sought to assess the effect of the inflammasome on TSLP expression levels and the development of AD. METHODS: We studied the effect of the inflammasome activator 2,4-dinitrofluorobenzene, and IL-1β on TSLP mRNA expression levels in mouse and human cell lines (in vitro assays), as well as in live mice and on human skin transplants. We also assessed the effect of 2,4-dinitrofluorobenzene on TSLP and the TH2 response in mice in which the inflammasome and IL-1 signaling pathways were blocked, either genetically or pharmacologically, in 2 models of AD. RESULTS: We provide in vitro and in vivo evidence that inflammasome activation has an inhibitory role on TSLP mRNA expression and TH2 cell fate in the skin. We also show that solvents influence the activation of TSLP and IL-1β and direct the T-cell fate to a given hapten. CONCLUSION: Our observations strongly suggest that the TH1 versus TH2 cell fate decision is regulated at multiple levels and starts with innate immune events occurring within peripheral epithelial tissues.

Role of the serine protease CAP1/Prss8 and its inhibitor in the skin

The skin is the largest organ of the human body and protects it from water loss and mechanical damage. This barrier function is mainly provided by the epidermis, the outermost layer of the skin. This balance is regulated by several factors, including serine proteases, serine protease inhibitors and protease target substrates, such as receptors. Any mutations or alterations in the expression of these factors can lead to skin diseases. One of the players in this skin balance is the serine protease CAP1/Prss8, whose over-expression causes ichthyosis, hyperplasia and inflammation. This phenotype can be completely restored in the absence of PAR2 (protease-activated receptor 2) (Frateschi et al., 2011). During my thesis, I demonstrated that CAP1/Prss8 induces skin disease even if its catalytic triad is mutated. Additionally, I demonstrated an inhibitory effect of the serine protease-inhibitor nexin-1 (also called serpinE2, PN-1) on CAP1/Prss8, since nexin-1 negated the effects of both catalytically active and inactive CAP1/Prss8 over-expression. Indeed, CAP1/Prss8 and nexin-1 interact in vitro, but independent of the catalytic triad of CAP1/Prss8. These results demonstrate a novel mechanism of interaction between CAP1/Prss8 and nexin-1, and indicate that the catalytic triad of CAP1/Prss8 is dispensable for nexin-1 inhibition and PAR2 activation. These observations in vivo and in vitro could be helpful to specifically target drugs to treat ichthyoses-like skin diseases, like e.g. atopic dermatitis. - La peau est l'un des organes les plus importants du corps humain au regard de sa surface et de sa masse. Ses principales fonctions sont de nous protéger contre l'entrée de pathogènes et de former une barrière imperméable qui empêche la déshydratation. Ces fonctions sont principalement assurées par l'épiderme, la couche la plus superficielle de la peau, et garanties par plusieurs "acteurs", comme par exemple les sérine-protéases, les inhibiteurs de sérine- protéases ou les protéases cibles comme les récepteurs. Toute mutation ou altération de l'un de ces "acteurs" peut aboutir au déclanchement de maladies de la peau. Pour mieux comprendre les conséquences biologiques résultant d'une altération d'expression de CAP1/Prss8, une serine-protéase normalement exprimée au niveau de l'épiderme, nous avons généré des souris transgéniques surexprimant CAP1/Prss8 au niveau de la peau. Ces dernières présentent une peau squameuse, un épiderme hypertrophique, des processus inflammatoires et des prurits conséquents. Ces symptômes disparaissent si le gène du récepteur PAR2, qui régule l'activité des cellules de l'épiderme, est inactivé. Dans le but de vérifier si le phénotype observé chez les souris CAP1/Prss8 résulte de l'action du site catalytique de CAP1/Prss8, nous avons généré des souris CAP1/Prss8 chez lesquelles nous avons muté les trois acides aminés du site catalytique en alanine. Etonnement ces souris ont développé les mêmes problèmes de peau que les souris CAP1/Prss8, démontrant que l'effet de CAP1/Prss8, dans ce modèle animal, n'est pas lié à son site catalytique. Nous avons également montré in vivo, que la sérine-protéase nexin-1 (aussi appelée SERPINE2, PN-1) est capable d'exercer un effet inhibiteur sur CAP1/Prss8 indépendamment de l'activité du site catalytique de CAP1/Prss8. De plus, nous avons remarqué in vitro que CAP1/Prss8 et nexin-1 interagissent bien que la triade catalytique de CAP1/Prss8 soit enzymatiquement inactivée. Ces observations, in vivo et in vitro, pourraient être utilisées dans l'élaboration de médicaments contenant nexin-1, pour le traitement de pathologies de la peau telles l'ichthyose et la dermatite atopique.

Role of the epithelial sodium channel (ENaC) in the epidermal barrier function of the skin

Abstract In humans, the skin is the largest organ of the body, covering up to 2m2 and weighing up to 4kg in an average adult. Its function is to preserve the body from external insults and also to retain water inside. This barrier function termed epidermal permeability barrier (EPB) is localized in the functional part of the skin: the epidermis. For this, evolution has built a complex structure of cells and lipids sealing the surface, the stratum corneum. The formation of this structure is finely tuned since it is not only formed once at birth, but renewed all life long. This active process gives a high plasticity and reactivity to skin, but also leads to various pathologies. ENaC is a sodium channel extensively studied in organs like kidney and lung due to its importance in regulating sodium homeostasis and fluid volume. It is composed of three subunits α, ß and r which are forming sodium selective channel through the cell membrane. Its presence in the skin has been demonstrated, but little is known about its physiological role. Previous work has shown that αENaC knockout mice displayed an abnormal epidermis, suggesting a role in differentiation processes that might be implicated in the EPB. The principal aim of this thesis has been to study the consequences for EPB function in mice deficient for αENaC by molecular and physiological means and to investigate the underlying molecular mechanisms. Here, the barrier function of αENaC knockout pups is impaired. Apparently not immediately after birth (permeability test) but 24h later, when evident water loss differences appeared compared to wildtypes. Neither the structural proteins of the epithelium nor the tights junctions showed any obvious alterations. In contrary, stratum corneum lipid disorders are most likely responsible for the barrier defect, accompanied by an impairment of skin surface acidification. To analyze in details this EPB defect, several hypotheses have been proposed: reduced sensibility to calcium which is the key activator far epidermal formation, or modification of ENaC-mediated ion fluxes/currents inside the epidermis. The cellular localization of ENaC and the action in the skin of CAPl, a positive regulator of ENaC, have been also studied in details. In summary, this study clearly demonstrates that ENaC is a key player in the EPB maintenance, because αENaC knockout pups are not able to adapt to the new environment (ex utero) as efficiently as the wildtypes, most likely due to impaired of sodium handling inside the epidermis. Résumé Chez l'homme, la peau est le plus grand organe, couvrant presque 2m2 et pesant près de 4kg chez l'adulte. Sa fonction principale est de protéger l'organisme des agressions extérieures mais également de conserver l'eau à l'intérieur du corps. Cette fonction nommée barrière épithéliale est localisée dans la partie fonctionnelle de la peau : l'épiderme. A cette fin, l'évolution s'est dotée d'une structure complexe composée de cellules et de lipides recouvrant la surface, la couche cornée. Sa formation est finement régulée, car elle n'est pas seulement produite à la naissance mais constamment renouvelée tout au long de la vie, ce qui lui confère une grande plasticité mais ce qui est également la cause de nombreuses pathologies. ENaC est un canal sodique très étudié dans le rein et le poumon pour son importance dans la régulation de l'homéostasie sodique et la régulation du volume du milieu intérieur. Il est composé de 3 sous unités, α, ß et y qui forment un pore sélectif pour le sodium dans les membranes. Ce canal est présent dans la peau mais sa fonction n'y est pas connue. Des travaux précédents ont pu montrer que les souris dont le gène codant pour αENaC a été invalidé présentent un épiderme pathologique, suggérant un rôle dans la différentiation et pourrait même être impliqué dans la barrière épithéliale. Le but de cette thèse fut l'étude de la barrière dans ces souris knockouts avec des méthodes moléculaires et physiologiques et la caractérisation des mécanismes moléculaire impliqués. Dans ce travail, il a été montré que les souris mutantes présentaient un défaut de la barrière. Ce défaut n'est pas visible immédiatement à la naissance (test de perméabilité), mais 24h plus tard, lorsque les tests de perte d'eau transépithéliale montrent une différence évidente avec les animaux contrôles. Ni les protéines de structures ni les jonctions serrées de l'épiderme ne présentaient d'imperfections majeures. A l'inverse, les lipides de la couche cornée présentaient un problème de maturation (expliquant le phénotype de la barrière), certainement consécutif au défaut d'acidification à la surface de la peau que nous avons observé. D'autres mécanismes ont été explorées afin d'investiguer cette anomalie de la barrière, comme la réduction de sensibilité au calcium qui est le principal activateur de la formation de l'épiderme, ou la modification des flux d'ions entre les couches de l'épiderme. La localisation cellulaire d'ENaC, et l'action de son activateur CAPl ont également été étudiés en détails. En résumé, cette étude démontre clairement qu'ENaC est un acteur important dans la formation de la barrière épithéliale, car la peau des knockouts ne s'adapte pas aussi bien que celle des sauvages au nouvel environnement ex utero à cause de la fonction d'ENaC dans les mouvements de sodium au sein même de l'épiderme. Résumé tout public Chez l'homme, la peau est le plus grand organe, couvrant presque 2m2 et pesant près de 4kg chez l'adulte. Sa fonction principale est de protéger l'organisme des agressions extérieures mais également de conserver l'eau à l'intérieur du corps. Cette fonction nommée barrière épithéliale est localisée dans la partie fonctionnelle de la peau : l'épiderme. A cette fin, l'évolution s'est dotée d'une structure complexe composée de cellules et de lipides recouvrant la surface, la couche cornée. Sa formation est finement régulée, car elle n'est pas seulement produite à la naissance mais constamment renouvelée tout au long de la vie, ce qui lui confère une grande plasticité mais ce qui est également la cause de nombreuses maladies. ENaC est une protéine formant un canal qui permet le passage sélectif de l'ion sodium à travers la paroi des cellules. Il est très étudié dans le rein pour son importance dans la récupération du sel lors de la concentration de l'urine. Ce canal est présent dans la peau mais sa fonction n'y est pas connue. Des travaux précédents ont pu montrer que les souris où le gène codant pour αENaC a été invalidé présentent un épiderme pathologique, suggérant un rôle dans la peau et plus particulièrement la fonction de barrière de l'épiderme. Le but de cette thèse fut l'étude de la fonction de barrière dans ces souris mutantes, au niveau tissulaire et cellulaire. Dans ce travail, il a été montré que les souris mutantes présentaient une peau plus perméable que celle des animaux contrôles, grâce à une machine mesurant la perte d'eau à travers la peau. Ce défaut n'est visible que 24h après la naissance, mais nous avons pu montrer que les animaux mutants perdaient quasiment 2 fois plus d'eau que les contrôles. Au niveau moléculaire, nous avons pu montrer que ce défaut provenait d'un problème de maturation des lipides qui composent la barrière de la peau. Cette maturation est incomplète vraisemblablement à cause d'un défaut de mouvement des ions dans les couches les plus superficielles de l'épiderme, et cela à cause de l'absence du canal ENaC. En résumé, cette étude démontre clairement qu'ENaC est un acteur important dans la formation de la barrière épithéliale, car la peau des mutants ne s'adapte pas aussi bien que celle des sauvages au nouvel environnement ex utero à cause de la fonction d'ENaC dans les mouvements de sodium au sein même de l'épiderme.

Treatment of extended skin defects with autologous composite cultured skin grafts in a patient with epidermolysis bullosa

Rationale: The purpose of this article is to demonstrate the use of homologous culture cells in treating an advanced coccon formation of the hand and three extended squamous cell carcinomas of the lower and upper limb in a patient with recessive dystrophic epidermolysis bullosa. The preparation and application of these cells in the operation room are being described. Methods: A number of surgical approaches have been described to correct these deformities in order to improve function.We propose a new therapeutic approach of treating loss of motion and independent digital function as well as coverage of large skin defects in a patient with recessive dystrophic epidermolysis bullosa by using autologous culture cells. Surgical treatment of these patients is really difficult because of the existing skin fragility. Furthermore, surgical wounds do not easily heal because of recurrent blisters and erosions as well as due to the patients' poor nutricial status. Results: We report our experience of mutiple extended cutaneous squamous cell carcinomas arising in our patient which were successfully managed using autologous composite cultured skin grafts. The cocoon hand deformity was also treated with the limb becoming functional. Conclusion: The use of autologous keratinocytes and fibroblasts in epidermolysis bullosa is hereby outlined for the fist time.

Bicelles: new nano systems for skin applications

Bicellar systems are lipid nanostructures formed by long- and short-chained phospholipids dispersed in aqueoussolution. Because of their attractive combination of lipid composition, small size and morphological versatility, bicellesbecame new targets for skin research. Bicelles modify the skin biophysical parameters and modulate the skin barrier function acting as enhancers for drug penetration. Moreover, these aggregates have the ability to penetrate through the narrowintercellular spaces of the skin stratum corneum and to reinforce its lipid lamellae. Their structures allows for the incorporation of different molecules that can be carried through the skin layers. Theremarkable versatility of bicelles is their most important characteristic, which makes it possible their use in different fields.These aggregates represent new nanosystems for skin applications. In this work we provide an overview of the main properties ofbicelles and their effects on the skin.

Technological, biopharmaceutical and pharmacokinetic advances: new formulations of application on the skin and oral mucosa

Currently a growing interest to improve the pharmacological therapy exists, not only by the production and the appearance of new drugs, but guaranteeing that the uses of those which already exist, become more effective. In fact, the conventional pharmaceutical formulations of different drugs present a few secondary effects due to oral administration. In order to avoid these undesired side effects, the purpose of current therapeutic is the development and research of formulations as an alternative to others routes of administration. Therefore, in spite of the undoubtedly complete parenteral absorption, the transdermal and transbuccal routes appear to be a rather attractive alternative to provide an efficient absorption. In this chapter a new technological, biopharmaceutical and pharmacokinetic approach of strategies for application on skin and buccal mucosa are reported. In the future new transdermal drug delivery systems will emerge to be more effective, equipped with an improved aesthetic appearance, better adherence and greater diffusion. But to reach these aims, it is necessary previous knowledge of histology and physiology of skin, and factors involved in the penetration of drugs through it.

Protection against cutaneous leishmaniasis in outbred vervet monkeys using a recombinant histone H1 antigen.

Infection with Leishmania major parasites results in the development of cutaneous ulcerative lesions on the skin. We investigated the protective potential of a single, recombinant histone H1 antigen against cutaneous leishmaniasis in an outbred population of vervet monkeys, using Montanide adjuvant. Protection was assessed by challenging the animals with a mixture of vector sand fly salivary-gland lysate and a low dose of in vitro-derived parasites, thus more closely mimicking natural infection induced by L. major. The course of infection in immunized monkeys was compared with that of animals that had healed from a primary infection and were immune. The monkeys immunized with recombinant histone H1 showed a reduced development of lesion size, compared with controls. Our study therefore illustrates the potential use of histone H1 as a vaccine candidate against cutaneous leishmaniasis in humans.

Persistent association of nailfold capillaroscopy changes and skin involvement over thirty-six months with duration of untreated disease in patients with juvenile dermatomyositis.

OBJECTIVE: To determine the association of changes on nailfold capillaroscopy with clinical findings and genotype in children with juvenile dermatomyositis (DM), in order to identify potential differences in disease course over 36 months. METHODS: At diagnosis of juvenile DM in 61 children prior to the initiation of treatment, tumor necrosis factor alpha (TNFalpha) -308 allele and DQA1*0501 status was determined, juvenile DM Disease Activity Scores (DAS) were obtained, and nailfold capillaroscopy was performed. The disease course was monitored for 36 months. Variations within and between patients were assessed by regression analysis. RESULTS: At diagnosis, shorter duration of untreated disease (P = 0.05) and a lower juvenile DM skin DAS (P = 0.035) were associated with a unicyclic disease course. Over 36 months, end-row loop (ERL) regeneration was associated with lower skin DAS (P < 0.001) but not muscle DAS (P = 0.98); ERL regeneration and decreased bushy loops were associated with a shorter duration of untreated disease (P = 0.04 for both). At 36 months, increased ERL regeneration (P = 0.007) and improvement of skin DAS (P < 0.001) and muscle DAS (P = 0.025) were associated with a unicyclic disease course. CONCLUSION: Early treatment of juvenile DM may lead to a unicyclic disease course. The non-unicyclic disease course usually involves continuing skin manifestations with persistent nailfold capillaroscopy changes. The correlation of nailfold capillaroscopy results with cutaneous but not with musculoskeletal signs of juvenile DM over a 36-month period suggests that the cutaneous and muscle vasculopathies have different pathophysiologic mechanisms. These findings indicate that efforts to identify the optimal treatment of cutaneous features in juvenile DM require greater attention.

Immunoproteomics for Serological Diagnosis of Hypersensitivity Pneumonitis Caused by Environmental Microorganisms.

Diagnosis of immunoallergenic pathologies due to microorganisms such as hypersensitivity pneumonitis includes detection of circulating specific antibodies. Detection of precipitins has classically been performed using immunoprecipitation techniques with crude antigenic extracts from microorganisms implicated as etiologic agents. However, these techniques lack standardization because of the different composition of fungal antigenic extracts from one batch to another. Therefore, there is high interest in developing standardized serological diagnostic methods using recombinant antigens. Immunoproteomics have proved to be useful for identifying the immunogenic proteins in several microorganisms linked to hypersensitivity pneumonitis. With this approach, the causative microorganisms are first isolated from the environment of patients. Then the proteins are separated by two-dimensional electrophoresis and revealed by Western blotting with sera of different patients suffering from the disease compared to sera of asymptomatic exposed controls. Immunoreactive proteins are identified by mass spectrometry. Identified immunoreactive proteins found to be specific markers for the disease could be subsequently produced as recombinant antigens using various expression systems to develop ELISA tests. Using recombinant antigens, standardized ELISA techniques can be developed, with sensitivity and specificity reaching 80% and 90%, respectively, and more if using a combination of several antigens. Immunoproteomics can be applied to any environmental microorganisms, with the aim of proposing panels of recombinant antigens able to improve the sensitivity and standardization of serologic diagnosis of hypersensitivity pneumonitis, but also other mold-induced allergic diseases such as allergic broncho pulmonary aspergillosis or asthma.

The role of the δ-opioid receptor in skin homeostasis and wound healing

Au regard des agressions environnementales constantes que la peau doit endurer, l'équilibre fragile entre l'expression et la répression des gènes épidermiques, nécessaire à la différentiation et la prolifération des kératinocytes, pourrait facilement être perturbé en l'absence des mécanismes de stabilisation robustes. La présence d'un système neuroendocrinien local est donc importante afin de coordonner une réponse aux éventuelles irritations. En effet, l'expression de plusieurs neurohormones, des neurotransmetteurs et des neuropeptides, y compris des dérivés pro-opiomélanocortine comme la ß-endorphine et [Met5]-enképhaline, ainsi que l'expression du récepteur 8-opioïde (DOR) a été démontré dans la peau. Cependant, les mécanismes moléculaires par lesquels ils modulent la fonction des kératinocytes sont mal connus. Le présent travail démontre que la voie de signalisation DOR active spécifiquement la voie ERK 1/2 MAPK dans les lignées cellulaires de kératinocytes humains, inhibant la prolifération des cellules et entraîne une diminution de l'épaisseur épidermique dans un modèle organotypique de peau. De plus, l'expression de DOR retarde nettement l'induction de la kératine 10 (KRT 10) et la kératine 1 (KRT 1) dans une modèle 2D de différentiation in vitro, et supprime l'induction de KRT 10 dans un modèle organotypique de peau. Ceci est accompagné de la dérégulation de l'involucrine (IVL), la loricrine (LOR) et la fïlaggrin (FLG), résultant en une induction nettement réduite de leur expression lors de l'initiation de la différentiation in vitro. De plus, POU2F3 a été identifié comme un facteur de transcription régulant les gènes de différentiation des kératinocytes modulés par DOR. Il a été démontré que la régulation négative de POU2F3 via la voie DOR-ERK affecte les principaux aspects de la fonction des kératinocytes. Toutefois, il est évident que des facteurs supplémentaires influencent la fonctionnalité de la voie DOR elle-même. Le calcium et le contact cellule-cellule augmentent la quantité des récepteurs à la surface cellulaire des kératinocytes. Les kératinocytes dont les récepteurs sont internalisés ne répondent pas de la même manière que ceux possédant des récepteurs fonctionnels localisée à la membrane. Ce travail suggère que lors de signaux intrinsèques ou extrinsèques spécifiques, les kératinocytes sont capable de répondre via le système opioïdergique neuro-epidermique. Cette réponse doit être spatialement et temporairement contrôlée afin d'éviter un déséquilibre de l'homéostasie épidermique et un retard de cicatrisation. La compréhension de ce processus très complexe pourrait permettre à terme le développement de meilleurs traitements des affections cutanées pathologiques. En complément des études précédentes sur des souris DOR-défïcientes, ces données suggèrent que l'activation de DOR dans les kératinocytes humains influence la morphogenèse et l'homéostasie de l'épiderme, et pourrait jouer un rôle lors du processus de cicatrisation. - In view of the constant environmental assaults that the skin must endure, the delicate balance of an eloquent sequence of epidermal gene expression and repression, that is required for appropriate differentiation and proliferation of keratinocytes, might easily become derailed in the absence of robust stabilizing mechanisms. The presence of a local neuroendocrine system is thereby important to coordinate a response towards irritations. In fact, the expression of several neurohormones, neurotransmitters, and neuropeptides, including proopiomelanocortin derivatives, such as ß- endorphin and [Met5]-enkephalin has been shown in skin, as well as expression of the 6-opioid receptor (DOR). However, there is currently a lack of understanding of the molecular mechanisms by which their signalling modulates keratinocyte function. The present work demonstrates that DOR signalling specifically activates the ERK 1/2 MAPK pathway in human keratinocyte cell lines. This activation inhibits cell proliferation, resulting in decreased epidermal thickness in an organotypic skin model. Furthermore, DOR expression markedly delays induction of keratin intermediate filament Keratin 10 (KRT 10) and KRT 1 during in vitro differentiation, and abolishes the induction of KRT 10 in the organotypic skin model. This is accompanied by deregulation of involucrin (IVL), loricrin (LOR), and filaggrin (FLG), illustrated by a markedly reduced induction of their expression upon initiation of differentiation in vitro. Additionally, POU2F3 was identified as a transcription factor mediating the DOR induced regulation of keratinocyte differentiation related genes. It was revealed that DOR-mediated ERK-dependent downregulation of this factor affects key aspects of keratinocyte function. However, it is evident that additional triggers influence the functionality of the DOR itself. Calcium at concentrations above 0.1 mM and cell-cell contact both enhance the presence of receptor molecules on the keratinocytes cell surface. Keratinocytes with internalized receptor do not respond to DOR ligands in the same way as keratinocytes with a functional membrane localized receptor.

Online teaching of inflammatory skin pathology by a French-speaking International University Network

INTRODUCTION: Developments in technology, web-based teaching and whole slide imaging have broadened the teaching horizon in anatomic pathology. Creating online learning material including many types of media such as radiologic images, whole slides, videos, clinical and macroscopic photographs, is now accessible to most universities. Unfortunately, a major limiting factor to maintain and update the learning material is the amount of resources needed. In this perspective, a French-national university network was initiated in 2011 to build joint online teaching modules consisting of clinical cases and tests. The network has since expanded internationally to Québec, Switzerland and Ivory Coast. METHOD: One of the first steps of the project was to build a learning module on inflammatory skin pathology for interns and residents in pathology and dermatology. A pathology resident from Québec spent 6 weeks in France and Switzerland to develop the contents and build the module on an e-learning Moodle platform under the supervision of two dermatopathologists. The learning module contains text, interactive clinical cases, tests with feedback, virtual slides, images and clinical photographs. For that module, the virtual slides are decentralized in 2 universities (Bordeaux and Paris 7). Each university is responsible of its own slide scanning, image storage and online display with virtual slide viewers. RESULTS: The module on inflammatory skin pathology includes more than 50 web pages with French original content, tests and clinical cases, links to over 45 virtual images and more than 50 microscopic and clinical photographs. The whole learning module is being revised by four dermatopathologists and two senior pathologists. It will be accessible to interns and residents in the spring of 2014. The experience and knowledge gained from that work will be transferred to the next international resident whose work will be aimed at creating lung and breast pathology learning modules. CONCLUSION: The challenges of sustaining a project of this scope are numerous. The technical aspect of whole-slide imaging and storage needs to be developed by each university or group. The content needs to be regularly updated and its accuracy reviewed by experts in each individual domain. The learning modules also need to be promoted within the academic community to ensure maximal benefit for trainees. A collateral benefit of the project was the establishment of international partnerships between French-speaking universities and pathologists with the common goal of promoting pathology education through the use of multi-media technology including whole slide imaging.