Modeling ex vivo hematopoiesis using chemical engineering metaphors

Ex vivo hematopoiesis is increasingly used for clinical applications. Models of ex vivo hematopoiesis are required to better understand the complex dynamics and to optimize hematopoietic culture processes. A general mathematical modeling framework is developed which uses traditional chemical engineering metaphors to describe the complex hematopoietic dynamics. Tanks and tubular reactors are used to describe the (pseudo-) stochastic and deterministic elements of hematopoiesis, respectively. Cells at any point in the differentiation process can belong to either an immobilized, inert phase (quiescent cells) or a mobile, active phase (cycling cells). The model describes five processes: (1) flow (differentiation), (2) autocatalytic formation (growth),(3) degradation (death), (4) phase transition from immobilized to mobile phase (quiescent to cycling transition), and (5) phase transition from mobile to immobilized phase (cycling to quiescent transition). The modeling framework is illustrated with an example concerning the effect of TGF-beta 1 on erythropoiesis. (C) 1998 Published by Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Increased generation of dendritic cells from myeloid progenitors in autoimmune-prone nonobese diabetic mice

Aberrant dendritic cell (DC) development and function may contribute to autoimmune disease susceptibility. To address this hypothesis at the level of myeloid lineage-derived DC we compared the development of DC from bone marrow progenitors in vitro and DC populations in vivo in autoimmune diabetes-prone nonbese diabetic (NOD) mice, recombinant congenic nonbese diabetes-resistant (NOR) mice, and unrelated BALB/c and C57BL/6 (BL/6) mice. In GM-CSF/IL-4-supplemented bone marrow cultures, DC developed in significantly greater numbers from NOD than from NOR, BALB/c, and BL/6 mice. Likewise, DC developed in greater numbers from sorted (lineage(-)IL-7Ralpha(-)SCA-1(-)c-kit(+)) NOD myeloid progenitors in either GM-CSF/IL-4 or GM-CSF/stem cell factor (SCF)/TNF-alpha. [H-3]TdR incorporation indicated that the increased generation of NOD DC was due to higher levels of myeloid progenitor proliferation. Generation of DC with the early-acting hematopoietic growth factor, flt3 ligand, revealed that while the increased DC-generative capacity of myeloid-committed progenitors was restricted to NOD cells, early lineage-uncommitted progenitors from both NOD and NOR had increased DC-gencrative capacity relative to BALB/c and BL/6. Consistent with these findings, NOD and NOR mice had increased numbers of DC in blood and thymus and NOD had an increased proportion of the putative myeloid DC (CD11c(+)CD11b(+)) subset within spleen. These findings demonstrate that diabetes-prone NOD mice exhibit a myeloid lineage-specific increase in DC generative capacity relative to diabetes-resistant recombinant congenic NOR mice. We propose that an imbalance favoring development of DC from myeloid-committed progenitors predisposes to autoimmune disease in NOD mice.

Constitutively Active Mutant D816VKit Induces Megakayocyte and Mast Cell Differentiation of Early Haemopoietic Cells from Murine Foetal Liver

Mutations of Kit at position D816 have been implicated in mastocytosis, acute myeloid leukaemia and germ cell tumours. Expression of this mutant Kit in cell lines results in factor-independent growth, differentiation and increased survival in vitro and tumourigenicity in vivo. Mutant D816VKit and wild-type Kit were expressed in murine primary haemopoietic cells and grown in stem cell factor (SCF) or the absence of factors. Expression of D816VKit did not lead to transformation as assessed by a colony assay, but resulted in enhanced differentiation of cells when compared to control cells. D816VKit induced an increase in the number of cells differentiating along the megakaryocyte lineage in the absence of factors. SCF had an added effect with an increase in differentiation of mast cells. Expression of wild-type Kit in the presence of SCF also failed to cause transformation and induced differentiation of mast cells and megakaryocytes. We conclude that constitutive expression of D816VKit in primary haemopoietic cells is not a sufficient transforming stimulus but leads to the survival and maturation of cells whose phenotype is influenced by the presence of SCF. (C) 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Perioperative Treatment of Gastrointestinal Stromal Tumors

This review describes the current multidisciplinary management of gastrointestinal stromal tumor (GIST), which is the most common sarcoma of the gastrointestinal tract. Before 2001, surgery was the only effective therapy for GIST. The discovery of the central role of KIT proto-oncogene mutations in the pathogenesis of this tumor, and the development of specific inhibitors of KIT tyrosine kinase (TK) function, has changed the paradigm of treatment for GISTs. Imatinib and sunitinib are TK inhibitors with activity against GISTs. Their major established role in GIST is in the treatment of advanced disease. A growing body of literature and clinical experience support the potential perioperative use of these drugs. The adjuvant use of imatinib is based on retrospective series and limited prospective studies demonstrating that imatinib reduces the risk of recurrence. Ongoing studies are further defining the length of adjuvant therapy, as well as identifying the patients that could achieve the best results. Neoadjuvant treatment often decreases the tumor size, allowing a less morbid surgery, appears to be safe and beneficial for some patients, and therefore deserves further study.

Gastrointestinal stromal tumor in Brazil: Clinicopathology, immunohistochemistry, and molecular genetics of 513 cases

The aim of the present study was to evaluate the clinicopathological, immunohistochemical, and molecular genetic features of gastrointestinal stromal tumors in Brazil and compare them with cases from other countries. Five hundred and thirteen cases were retrospectively analyzed. HE-stained sections and clinical information were reviewed and the immunohistochemical expression of CD117, CD34, smooth-muscle actin, S-100 protein, desmin, CD44v3 adhesion molecule, p53 protein, epidermal growth factor receptor, and Ki-67 antigen was studied using tissue microarrays. Mutation analysis of KIT and platelet-derived growth factor receptor-alpha genes was also performed. There was a slight female predominance (50.3%) and the median age at diagnosis was 59 years. The tumors were mainly located in the stomach (38.4%). Immunohistochemistry showed that CD117 was expressed in 95.7% of cases. Epidermal growth factor receptor expression was observed in 84.4% of tumors. p53 protein expression was found only in 2.6% of cases but all belonged to the high-risk group for aggressive behavior according to the National Institutes of Health consensus approach. No CD44v3 adhesion molecule expression was detected. KIT exon 11 mutations were the most frequent (62.2%). The present data confirm that gastrointestinal stromal tumors in Brazilian patients do not differ from tumors occurring in other countries.

Identification of a myeloid committed progenitor as the cancer-initiating cell in acute promyelocytic leukemia

Acute promyelocytic leukemia (APL) is characterized by a block in differentiation and accumulation of promyelocytes in the bone marrow and blood. The majority of APL patients harbor the t(15: 17) translocation leading to expression of the fusion protein promyelocytic-retinoic acid receptor alpha. Treatment with retinoic acid leads to degradation of promyelocytic-retinoic acid receptor alpha protein and disappearance of leukemic cells; however, 30% of APL patients relapse after treatment. One potential mechanism for relapse is the persistence of cancer ""stem"" cells in hematopoietic organs after treatment. Using a novel sorting strategy we developed to isolate murine myeloid cells at distinct stages of differentiation, we identified a population of committed myeloid cells (CD34(+), c-kit(+), Fc gamma RIII/II(+), Gr1(int)) that accumulates in the spleen and bone marrow in a murine model of APL. We observed that these cells are capable of efficiently generating leukemia in recipient mice, demonstrating that this population represents the APL cancer-initiating cell. These cells down-regulate the transcription factor CCAAT/enhancer binding protein alpha (C/EBP alpha) possibly through a methylation-dependent mechanism, indicating that C/EBP alpha deregulation contributes to transformation of APL cancer-initiating cells. Our findings provide further understanding of the biology of APL by demonstrating that a committed transformed progenitor can initiate and propagate the disease. (Blood. 2009; 114: 5415-5425)

Mastocytosis: a Rare Case of Anaphylaxis in Paediatric Age and Literature Review

The term “mastocytosis” denotes a heterogeneous group of disorders characterised by abnormal growth and accumulation of mast cells (MC) in one or more organ systems. Symptoms result from MC chemical mediator’s release, pathologic infiltration of neoplastic MC in tissues or both. Multiple molecular, genetic and chromosomal defects seem to contribute to an autonomous growth, but somatic c-kit D816V mutation is more frequently encountered, especially in systemic disease. We present a literature review of mastocytosis and a rare case report of an 18 month-old-girl with a bullous dermatosis, respiratory distress and anaphylaxis, as clinical manifestations of mastocytosis. The developments of accepted classification systems and novel useful markers allowed a re-evaluation and updating of the classification of mastocytosis. In paediatric age cutaneous forms of disease prevail and may regress spontaneously. SM is more frequently diagnosed in adults and is a persistent(clonal) disease of bone marrow. The clinical course in these patients is variable.Today diagnostic criteria for each disease variant are reasonably well defined. There are, however, peculiarities, namely in paediatric age, that makes the diagnostic approach difficult. Systemic disease may pose differential diagnostic problems resulting from multiple organ systems involvement. Coversly, the “unexplained” appearance of those symptoms with no skin lesions should raise the suspicion of MC disease. This case is reported in order to stress the clinical severity and difficult diagnostic approach that paediatric mastocytosis may assume.

The role of Pten in the Hematopoietic System and the Hematopoietic Stem Cells

Résumé Identification, localisation et activation des cellules souches hématopoiétiques dormantes in vivo Les cellules souches somatiques sont présentes dans la majorité des tissus régénératifs comme la peau, l'épithélium intestinal et le système hématopoiétique. A partir d'une seule cellule, elles ont les capacités de produire d'autres cellules souches du même type (auto-renouvellement) et d'engendrer un ensemble défini de cellules progénitrices différenciées qui vont maintenir ou réparer leur tissu hôte. Les cellules souches adultes les mieux caractérisées sont les cellules souches hématopoiétiques (HSC), localisées dans la moelle osseuse. Un des buts de mon travail de doctorat était de caractériser plus en profondeur la localisation des HSCs endogènes in vivo. Pour ce faire, la technique "label retaining assay", se basant sur la division peu fréquentes et sur la dormance des cellules souches, a été utilisée. Après un marquage des souris avec du BrdU (analogue à l'ADN) suivi d'une longue période sans BrdU, les cellules ayant incorporés le marquage ("label retaining cells" LCRs) ont pu être identifiées dans la moelle osseuse. Ces cellules LCRs étaient enrichies 300 fois en cellules de phenotype HSC et, en utilisant de la cytofluorométrie, il a pu être montré qu'environ 15% de toutes les HSCs d'une souris restent dormantes durant plusieures semaines. Ces HSCs dormantes à long terme ne sont probablement pas impliquées dans la maintenance de 'hématopoièse. Par contre, on assiste à l'activation rapide de ces HSCs dormantes lors d'une blessure, comme une ablation myéloide. Elles re-entrent alors en cycle cellulaire et sont essentielles pour une génération rapide des cellules progénitrices et matures qui vont remplacer les cellules perdues. De plus, la détection des LCRs, combinée avec l'utilisation du marqueur de HSCs c-kit, peut être utilisée pour la localisation des HSCs dormantes présentes dans la paroi endostéale de la cavité osseuse. De manière surprenante, les LCRs c-kit+ ont surtout étés trouvées isolées en cellule unique, suggérant que le micro-environement spécifique entourant et maintenant les HSCs, appelé niche, pourrait être très réduit et abriter une seule HSC par niche. Rôles complexes du gène supresseur de tumeur Pten dans le système hématopoiétique La phosphatase PTEN disparaît dans certains cancers héréditaires ou sporadiques humains, comme les gliomes, les cancers de l'utérus ou du sein. Pten inhibe la voie de signalisation de la PI3-kinase et joue un rôle clé dans l'apoptose, la croissance, la prolifération et la migration cellulaire. Notre but était d'étudier le rôle de Pten dans les HSC normale et durant la formation de leucémies. Pour ce faire, nous avons généré un modèle murin dans lequel le gène Pten peut être supprimé dans les cellules hématopoiétiques, incluant les HSCs. Ceci a été possible en croissant l'allèle conditionnelle ptenflox soit avec le transgène MxCre inductible par l'interféron α soit avec le transgène Scl-CreERt inductible par le tamoxifen. Ceci permet la conversion de l'allèle ptenflox en l'allèle nul PtenΔ dans les HSCs et les autres types cellulaires hématopoiétiques. Les souris mutantes Pten développent une splénomégalie massive causée par une expansion dramatiques de toutes les cellules myéloides. De manière interessante, alors que le nombre de HSCs dans la moelle osseuse diminue progressivement, le nombre des HSCs dans la rate augmente de manière proportionnelle. Etrangement, les analyses de cycle cellulaire ont montrés que Pten n'avait que peu ou pas d'effet sur la dormance des HSCs ou sur leur autorenouvellement. En revanche, une augmentation massive du niveau de la cytokine de mobilisation G-CSF a été détéctée dans le serum sanguin, suggérant que la suppression de Pten stimulerait la mobilisation et la migration des HSC de la moelle osseuse vers la rate. Finallement, la transplantation de moelle osseuse délétée en Pten dans des souris immuno-déficientes montre que Pten fonctionnerait comme un suppresseur de tumeur dans le système hématopoiétique car son absence entraîne la formation rapide de leucémies lymphocytaires. Summary Identification, localization and activation of dormant hematopoietic stun cells in vivo Somatic stem cells are present in most self-renewing tissues including the skin, the intestinal epithelium and the hematopoietic system. On a single cell basis they have the capacity to produce more stem cells of the same phenotype (self-renewal) and to give rise to a defined set of mature differentiated progeny, responsible for the maintenance or repair of the host tissue. The best characterized adult stem cell is the hematopoietic stem cell (HSC) located in the bone marrow. One goal of my thesis work was to further characterize the location of endogenous HSCs in vivo. To do this, a technique called "label retaining assay» was used which takes advantage of the fact that stem cells (including HSCs) divide very infrequently and can be dormant for months. After labeling mice with the DNA analogue BrdU followed by a long BrdU free "chase", BrdU "label retaining cells" (CRCs) could be identified in the bone marrow. These CRCs were 300-fold enriched for phenotypic HSCs and by using flow cytometry analysis it could be shown that about 15% of all HSCs in the mouse are dormant for many weeks. Our results suggest that these long-term dormant HSCs are unlikely to be involved in homeostatic maintenance. However they are rapidly activated and reenter the cell cycle in response to injury signals such as myeloid ablation. In addition, detection of LRCs in combination with the HSC marker c-Kit could be used to locate engrafted dormant HSCs close to the endosteal lining of the bone marrow cavities. Most surprisingly, c-Kit+LRCs were found predominantly as single cells suggesting that the specific stem cell maintaining microenvironment, called niche, has limited space and may house only single HSCs. Complex roles of the tumor suppressor gene Pten in the hematopoietic system. The phosphatase PTEN is lost in hereditary and sporadic forms of human cancers, including gliomas, endometrial and breast cancers. Pten inhibits the PI3-kina.se pathway and plays a key role in apoptosis, cell growth, proliferation and migration. Our aim was to study the role of Pten in normal HSCs and during leukemia formation. To do this, we generated a mouse model in which the Pten gene can be deleted in hematopoietic cells including HSCs. This was achieved by crossing the conditional ptenflox allele with either the interferona inducible MxCre or the tamoxifen inducible Scl-CreERT transgene. This allowed the conversion of the ptenflox allele into a pterr' null allele in HSCs and other hematopoietic cell types. As a result Pten mutant mice developed massive splenomegaly due to a dramatic expansion of all myeloid cells. Interestingly, while the number of bone marrow HSCs progressively decreased, the number of HSCs in the spleen increased to a similar extent. Unexpectedly, extensive cell cycle analysis showed that Pten had little or no effect on HSC dormancy or HSC self-renewal. Instead, dramatically increased levels of the mobilizing cytokine G-CSF were detected in the blood serum suggesting that loss-of Pten stimulates mobilization and migration of HSC from the BM to the spleen. Finally, transplantation of Pten deficient BM cells into immuno-compromised mice showed that Pten can function as a tumor suppressor in the hematopoietic system and that its absence leads to the rapid formation of T cell leukemia.

Dormant and self-renewing hematopoietic stem cells and their niches.

In the mouse, over the last 20 years, a set of cell-surface markers and activities have been identified, enabling the isolation of bone marrow (BM) populations highly enriched in hematopoietic stem cells (HSCs). These HSCs have the ability to generate multiple lineages and are capable of long-term self-renewal activity such that they are able to reconstitute and maintain a functional hematopoietic system after transplantation into lethally irradiated recipients. Using single-cell reconstitution assays, various marker combinations can be used to achieve a functional HSC purity of almost 50%. Here we have used the differential expression of six of these markers (Sca1, c-Kit, CD135, CD48, CD150, and CD34) on lineage-depleted BM to refine cell hierarchies within the HSC population. At the top of the hierarchy, we propose a dormant HSC population (Lin(-)Sca1(+)c-Kit(+) CD48(-)CD150(+)CD34(-)) that gives rise to an active self-renewing CD34(+) HSC population. HSC dormancy, as well as the balance between self-renewal and differentiation activity, is at least, in part, controlled by the stem cell niches individual HSCs are attached to. Here we review the current knowledge about HSC niches and propose that dormant HSCs are located in niches at the endosteum, whereas activated HSCs are in close contact to sinusoids of the BM microvasculature.

Cutting edge: an essential role for Notch-1 in the development of both thymus-independent and -dependent T cells in the gut.

Whereas most T cells arise in the thymus, a distinct lineage of extrathymically derived T cells is present in the gut mucosa. The developmental origin of extrathymic T cells is poorly understood. We show here that Notch-1, a transmembrane receptor involved in T cell fate specification of bipotential T/B precursors in the thymus, is absolutely required for the development of extrathymic (as well as thymus-derived) mature T cells in the intestinal epithelium. In the absence of Notch-1, CD117(+) T cell precursors are relatively more abundant in the gut than the thymus, whereas immature B cells accumulate in the thymus but not the gut. Collectively, these data demonstrate that Notch-1 is essential for both thymic and extrathymic T cell fate specification and further suggest that bipotential T/B precursors that do not receive a Notch-1 signal adopt a B cell fate in the thymus but become developmentally arrested in the gut.

Four whole-istic aspects of schistosome granuloma biology: fractal arrangement, internal regulation, autopoietic component and closure

This paper centers on some whole-istic organizational and functional aspects of hepatic Schistosoma mansoni granuloma, which is an extremely complex system. First, it structurally develops a collagenic topology, originated bidirectionally from an inward and outward assembly of growth units. Inward growth appears to be originated from myofibroblasts derived from small portal vessel around intravascular entrapped eggs, while outward growth arises from hepatic stellate cells. The auto-assembly of the growth units defines the three-dimensional scaffold of the schistosome granulomas. The granuloma surface irregularity and its border presented fractal dimension equal to 1.58. Second, it is internally regulated by intricate networks of immuneneuroendocrine stimuli orchestrated by leptin and leptin receptors, substance P and Vasoactive intestinal peptide. Third, it can reach the population of ± 40,000 cells and presents an autopoietic component evidenced by internal proliferation (Ki-67+ Cells), and by expression of c-Kit+ Cells, leptin and leptin receptor (Ob-R), granulocyte-colony stimulating factor (G-CSF-R), and erythropoietin (Epo-R) receptors. Fourth, the granulomas cells are intimately connected by pan-cadherins, occludin and connexin-43, building a state of closing (granuloma closure). In conclusion, the granuloma is characterized by transitory stages in such a way that its organized structure emerges as a global property which is greater than the sum of actions of its individual cells and extracellular matrix components.

Interstitial cells of Cajal are normally distributed in both ganglionated and aganglionic bowel in Hirschsprung's disease

Résumé Introduction : La chirurgie de la maladie de Hirschsprung est fréquemment compliquée d'une atteinte post-opératoire de la motilité intestinale. Des anomalies du système nerveux entérique (SNE) telles que la dysplasie neuronale intestinale de type B, l'hypoganglionose ou l'aganglionose, présents dans le segment abaissé, peuvent être la cause de certaines de ces complications mais aucune information n'est disponible quant au rôle des cellules interstitielles de Cajal (CIC) sur la motilité intestinale dans la phase post-opératoire. Ces cellules sont considérées avoir un rôle de pacemaker dans le tractus gastro-intestinal. L'objectif de cette étude était de décrire la distribution des CIC dans le segment proximal du côlon réséqué lors de cures chirurgicales de maladie de Hirschsprung et de confronter ces observations à l'évolution clinique post-opératoire. Matériel et Méthodes : L'incidence des complications post-opératoires a été déterminée par une revue rétrospective des dossiers de 48 patients opérés pour maladie de Hirschspung entre 1977 et 1999 et par l'étude histologique et immuno-histochimique des pièces réséquées chez ces patients. Nous avons comparé la distribution des CIC dans le segment proximal du côlon avec celle du côlon sain de 16 enfants contrôles par microscopie optique. L'immunohistochimie au c-Kit a été utilisée pour marquer spécifiquement les CIC sur échantillons paraffinés. Ces résultats ont ensuite été corrélés avec l'étude du SNE de ces mêmes segments, déterminée par immunohistochimie au CD56 et au protein gene product 9.5. Résultats Les complications post-opératoires suivantes furent identifiées : constipation 46%, constipation avec incontinence 15%, entérocolite 8%, décès 4% (probablement sur entérocolite). La distribution des CIC dans les segments proximaux réséqués chez les enfants avec maladie de Hirschsprung était identique à celle observée dans les segments de côlon sain, et ce indépendamment de la distribution normale ou anormale du SNE. Chez les enfants opérés pour maladie de Hirschsprung les segments réséqués présentaient les anomalies d'innervation suivantes : aganglionose 10.4%, hypoganglionose 12.5%, dysplasie neuronale intestinale de type B 6.3%, autres dysganglionoses 14.6%. Aucune relation entre ces anomalies d'innervation et les complications post-opératoires n'a été mise en évidence. Conclusion : La distribution des CIC est normale chez les patient opérés pour maladie de Hirschsprung, et ne contribue donc pas aux atteintes post-opératoires de la motilité intestinale. Cela signifie aussi que le réseau de CIC se développe noinialement dans le côlon humain, même en présence d'une innervation colique anormale ou absente. Abstract: Surgery for Hirschsprung's disease is often complicated by post-operative bowel motility disorders. The impact of intestinal neural histology on the surgical outcome has been previously studied, but no information is available concerning the influence of the distribution of interstitial cells of Cajal (ICC) on these complications. These cells are considered to be pacemakers in the gastrointestinal tract. The aim of this study was to assess the distribution of ICC in the proximal segment of resected bowel in Hirschsprung's disease and confront these results with the clinical outcome. Using immunohistochemistry for light microscopy, we compared the pattern of distribution of ICC in the proximal segment of resected bowel in Hirschsprung's disease with that in normal colon. We correlated these results with the corresponding neural intestinal histology determined by CD56 and the protein gene product 9.5 immunohistochemistry. The distribution of ICC in the proximal segment of resected bowel is identical to that of normal colon, regardless of normal or abnormal colon innervation. ICC distribution does not seem to contribute to post-operative bowel motility disorders in patients operated for Hirschsprung's disease.

Adjuvant treatment of melanoma.

Melanomas represent 4% of all malignant tumors of the skin, yet account for 80% of deaths from skin cancer.While in the early stages patients can be successfully treated with surgical resection, metastatic melanoma prognosis is dismal. Several oncogenes have been identified in melanoma as BRAF, NRAS, c-Kit, and GNA11 GNAQ, each capable of activating MAPK pathway that increases cell proliferation and promotes angiogenesis, although NRAS and c-Kit also activate PI3 kinase pathway, including being more commonly BRAF activated oncogene. The treatment of choice for localised primary cutaneous melanoma is surgery plus lymphadenectomy if regional lymph nodes are involved. The justification for treatment in addition to surgery is based on the poor prognosis for high risk melanomas with a relapse index of 50-80%. Patients included in the high risk group should be assessed for adjuvant treatment with high doses of Interferon- α 2b, as it is the only treatment shown to significantly improve disease free and possibly global survival. In the future we will have to analyze all these therapeutic possibilities on specific targets, probably associated with chemotherapy and/or interferon in the adjuvant treatment, if we want to change the natural history of melanomas.

Intérêt pronostique du grade histologique FNLCC dans les tumeurs stromales gastro-intestinales : étude anatomo-clinique et immunohistochimique de 68 cas

Résumé Les tumeurs stromales gastro-intestinales sont des tumeurs conjonctives de malignité variable du tube digestif. Leur évolution est souvent difficilement prévisible, certaines tumeurs d'aspect histologique rassurant pouvant parfois donner des métastases. Plusieurs systèmes de grade histologique ont été développés pour essayer de prédire au mieux l'évolution de ces tumeurs. Aucun d'entre eux, n'a, jusqu'à présent, fait preuve d'une valeur universellement reconnue. Le but de notre étude était d'évaluer la valeur pronostique du système de grade histologique de la Fédération Nationale des Centres de Lutte Contre le Cancer (« grade français FNCLCC») au sein d'une population de patients porteurs d'une tumeur gastro-intestinale à potentiel de malignité significatif (GIST maligne). Ce système qui a été initialement développé pour les sarcomes des tissus mous de l'adulte, est actuellement reconnu comme le plus performant et le plus discriminant pour séparer les sarcomes de bas grade de malignité de ceux de haut grade. La valeur pronostique de ce système n'a jamais été foimellement examinée dans les GIST malignes. Soixante-huit tumeurs stromales gastro-intestinales malignes ont été étudiées sur le plan anatomo-clinique et immunohistochimique. Elles ont fait l'objet d'un immunomarquage par des anticorps dirigés contre les épitopes suivants : c-kit (anti-CD117), CD34, protéine S100, actine musculaire lise, desmine, énolase spécifique des neurones (NSE), cycline A et cycline D3. Seules les GIST malignes qui exprimaient le CD117, et dont la taille était ≥ 5 cm ou bien qui comportaient un nombre de mitoses ≥ 5 pour 50 champs microscopiques au fort grossissement ont été sélectionnées pour cette étude. Les analyses univariées ont montré que les patients qui présentaient une GIST localisée au moment du diagnostic avaient un pronostic nettement meilleur que ceux qui présentaient une extension péritonéale de la maladie, quelle que soit son étendue, et/ou une GIST extradigestive ( 72% versus 14% de survie à 5 ans ; p<0.0001). Ainsi, ces derniers patients doivent être tous considérés comme métastatiques d'emblée. Pour les patients avec une GIST localisée au départ (n=48), un grade histologique élevé (grade 3) et une expression partielle ou une absence d'expression du CD34 étaient les seuls facteurs associés à une réduction significative de la survie globale et à une réduction significative de la survie sans récidive de la maladie. Un indice de marquage nucléaire par la cycline D3 ≤50% était aussi associé à une réduction significative de la survie sans récidive de la maladie. La valeur pronostique du grade FNCLCC a été comparée à celles des autres systèmes actuellement utilisés et notamment à celle du système consensuel de Fletcher et coll. Les études univariées et multivariées ont montré que le grade FNCLCC permettait de mieux 111 sélectionner les patients à haut risque (p=0.048, n=48), c'est à dire ceux qui pourraient potentiellement tirer bénéfice d'un traitement adjuvant par imatinib mésylate. En conclusion, le grade ENCLCC est applicable aux tumeurs stromales gastro-intestinales «malignes ». Comparativement aux autres systèmes de grading et notamment au système consensuel de Fletcher et coll., il semble être celui qui sélectionne le mieux les patients à haut risque, qui seraient potentiellement candidats à un traitement adjuvant par imatinib mésylate (Glivec?). Une absence d'expression ou une expression seulement focale du CD34 par les G1ST semble être un facteur additionnel de mauvais pronostic. Le marquage par la cycline D3 est inversement proportionnel à l'agressivité tumorale.

Analyse de modèles murins adultes de régénération cardiaque

Résumé Le mammifère adulte possède des capacités de régénération tissulaire beaucoup plus limitées que celles des mammifères à l'âge foetal, ou d'autres vertébrés adultes comme les amphibiens urodèles et anuriens. Le mode de réparation tissulaire généralement utilisé par le mammifère adulte est la cicatrisation. Celle-ci suit un déroulement physio-pathologique très reproductible, qui a été le mieux décrit dans la peau, mais est également applicable à d'autres tissus comme le coeur en cas d'infarctus. Toutefois, le coeur de mammifère adulte semble posséder un certain potentiel régénérateur, bien qu'insuffisant pour réparer une lésion d'infarctus; en particulier, il contient des populations de cellules exprimant des marqueurs de surface des cellules souches hématopoiétiques comme l'antigène de cellules souches (stem cell antigen; Sca-1) ou le récepteur pour le facteur de cellules souches (stem cell factor; SCF), c-kit. Le comportement de ces cellules ressemble à de nombreux égards à celui de cellules souches adultes résidentes. D'autre part, un modèle mammifère adulte de régénération tissulaire, la souris NIRL, a été décrit ,récemment ; si cette souris répare. l'infarctus ischémique du ventricule gauche par cicatrisation, elle est par contre capable de régénérer complètement le myocarde après cryoinfarctus du ventricule droit, sans former la moindre cicatrice. Le but de cette thèse a été l'exploration par différentes approches des potentiels régénérateurs cardiaques après infarctus chez le mammifère adulte. La première approche choisie a été l'étude de la régénération myocardique chez la souris MRL. Il s'agissait de comprendre pourquoi la souris MRL régénère le coeur après cryoinfarctus du ventricule droit, et pas après infarctus ischémique du ventricule gauche, ainsi que d'élucider les mécanismes à la base de la régénération cardiaque chez cette souris. En utilisant le protocole original d'infarctus cryogénique du ventricule droit, nous n'avons pas observé de régénération cardiaque chez la souris MRL, qui a réparé l'infarctus par cicatrisation.- Nous avons ensuite modifié la sévérité du stimulus cryogénique, la localisation de la lésion cardiaque, et le type de lésion lui-même (infarctus ischémique induit par ligature coronarienne). En théorie, ces aspects expérimentaux sont les principaux facteurs pouvant influencer la réparation tissulaire. En utilisant cinq protocoles expérimentaux différents, nous n'avons pas observé de régénération cardiaque chez la souris MRL. Nous avons également analysé la prolifération cellulaire dans trois régions différentes du coeur à 15 et 40 jours après infarctus, et n'avons pas observé de différence entre la souris MRL et la souris contrôle C57B1/6. Quant à la composition en collagène de la cicatrice, elle est la même chez les deux souches de souris. Nos résultats ne peuvent donc pas confirmer la validité de ce modèle marin de régénération cardiaque récemment publié. Nous nous sommes alors tournés vers une deuxième approche d'étude du potentiel régénérateur du coeur de mammifère adulte, celle des cellules souches adultes résidentes. Nous avons isolé et purifié la population de cellules cardiaques qui expriment le marqueur de surface Sca-1 ;nous les avons maintenues en cultures pendant plusieurs dizaines de passages, et les avons ré-injectées dans le myocarde. Cette deuxième approche .ouvre la voie à l'étude de cellules souches cardiaques adultes candidates, ainsi qu'à la thérapie cellulaire de l'infarctus du myocarde. Summary Adult mammals possess limited tissue regeneration capacities as compared to foetal mammals or other adult vertebrates such as anurian and urodele amphibians. Usually, adult mammals heal tissues by scarring. The process of scarring is characterized by physiopathological events which have been best studied in skin; but which also occur in other organs like the heart. Nevertheless, the adult mammalian heart seems to possess a certain regenerative potential, though insufficient to efficiently repair infarct lesions. It indeed contains cell populations expressing haematopoietic stem cell surface markers such as Scat or c-kit. These cells behave in many ways like resident adult. stem cells. On the other hand; an adult mammalian model of tissue regeneration, the MRL mouse, has been recently described; although this mouse repairs an ischemic infarct of the left ventricle by scarring, it is able of fully regenerating a cryoinfarction of the right ventricle without scanning . The goal of this thesis was to explore the regenerative potential of the adult mammalian heart after infarction by using different approaches. A first approach was to study the myocardial regeneration in the MRL mouse. It was about understanding why this mouse regenerates a right ventricular cryoinfarction and not an ischemic infarction of the left ventricle, as well as elucidating the mechanisms underlying myocardial regeneration in this model. By using the original protocol of right ventricular cryoinfarction, we did not observe any heart regeneration in the MRL mouse, which healed the infarct by scarring. We then modified the intensity of the cryogenic stimulus, the site of lesion, and -the type of lesion itself (ischemic infarction by coronary artery ligation). In theory, these experimental aspects are the main factors likely to influence tissue repair. Although. we used five different protocols, we did not observe any regeneration in the MRL mouse. We also analysed cell proliferation in three different regions of the heart, at 15 and 40 days after infarction, and did not see any difference between the MRL and C57B1/6 mouse. Collagen content of the scar was shown to be the same in both strains. Our results cannot confirm the validity of this recently published model. We then chose another way to study the adult mammalian heart regenerative potential, by taking the adult resident stem cells approach. We isolated and purified a cardiac cell population expressing the Sca-1 surface marker; we kept these cells in culture for over 30 passages, and re-injected them into the myocardium. This second approach opens the way to candidate adult cardiac stem cell study, as well as cell therapy.