Disruption of GIP/GIPR axis in human adipose tissue is linked to obesity and insulin resistance.

CONTEXT Glucose-dependent insulinotropic peptide (GIP) has a central role in glucose homeostasis through its amplification of insulin secretion; however, its physiological role in adipose tissue is unclear. OBJECTIVE Our objective was to define the function of GIP in human adipose tissue in relation to obesity and insulin resistance. DESIGN GIP receptor (GIPR) expression was analyzed in human sc adipose tissue (SAT) and visceral adipose (VAT) from lean and obese subjects in 3 independent cohorts. GIPR expression was associated with anthropometric and biochemical variables. GIP responsiveness on insulin sensitivity was analyzed in human adipocyte cell lines in normoxic and hypoxic environments as well as in adipose-derived stem cells obtained from lean and obese patients. RESULTS GIPR expression was downregulated in SAT from obese patients and correlated negatively with body mass index, waist circumference, systolic blood pressure, and glucose and triglyceride levels. Furthermore, homeostasis model assessment of insulin resistance, glucose, and G protein-coupled receptor kinase 2 (GRK2) emerged as variables strongly associated with GIPR expression in SAT. Glucose uptake studies and insulin signaling in human adipocytes revealed GIP as an insulin-sensitizer incretin. Immunoprecipitation experiments suggested that GIP promotes the interaction of GRK2 with GIPR and decreases the association of GRK2 to insulin receptor substrate 1. These effects of GIP observed under normoxia were lost in human fat cells cultured in hypoxia. In support of this, GIP increased insulin sensitivity in human adipose-derived stem cells from lean patients. GIP also induced GIPR expression, which was concomitant with a downregulation of the incretin-degrading enzyme dipeptidyl peptidase 4. None of the physiological effects of GIP were detected in human fat cells obtained from an obese environment with reduced levels of GIPR. CONCLUSIONS GIP/GIPR signaling is disrupted in insulin-resistant states, such as obesity, and normalizing this function might represent a potential therapy in the treatment of obesity-associated metabolic disorders.

Model d'adequació de l'hàbitat del llop a Catalunya

Des de l’any 2000 es té constància de la presencia del llop a Catalunya. Des de llavors, com a mínim 14 llops diferents han entrat i sortit del territori català, encara que cap d’ells s’ha assentat de manera permanent. L’estudi analitza l’entorn català utilitzant GIS, creant un model d’adequació de l’hàbitat tenint en compte les següents variables: la distància a la carretera més propera, la biomassa disponible a la zona, l’altitud i el tipus i tant per cent de recobriment. El model es basa en la informació obtinguda mitjançant la consulta a experts tant del llop com del territori català, així com en una recerca bibliogràfica sobre l’adequació de l’hàbitat del llop. L’enquesta que es dirigí als experts té en compte els valors que cada variable pot prendre dins l’àrea d’estudi, estableix rangs dels valors de cada variable i pregunta als experts com cada rang pot afectar a l’adequació de l’hàbitat pel llop. Els resultats mostren com bona part de la zona Nord de Catalunya té unes condicions adequades perquè el llop pugui arribar a reproduir-s’hi. Es desenvolupa també una anàlisi dels possibles punts de conflicte humà-llop i una superposició dels espais protegits amb les zones més adequades per l’establiment del llop.

Design of potent inhibitors of human RAD51 recombinase based on BRC motifs of BRCA2 protein: modeling and experimental validation of a chimera peptide.

We have previously shown that a 28-amino acid peptide derived from the BRC4 motif of BRCA2 tumor suppressor inhibits selectively human RAD51 recombinase (HsRad51). With the aim of designing better inhibitors for cancer treatment, we combined an in silico docking approach with in vitro biochemical testing to construct a highly efficient chimera peptide from eight existing human BRC motifs. We built a molecular model of all BRC motifs complexed with HsRad51 based on the crystal structure of the BRC4 motif-HsRad51 complex, computed the interaction energy of each residue in each BRC motif, and selected the best amino acid residue at each binding position. This analysis enabled us to propose four amino acid substitutions in the BRC4 motif. Three of these increased the inhibitory effect in vitro, and this effect was found to be additive. We thus obtained a peptide that is about 10 times more efficient in inhibiting HsRad51-ssDNA complex formation than the original peptide.

Novel immunotherapeutic strategies against human papillomavirus type 16 (HPV 16) induced lesions and cervical cancer

RESUME Le cancer du col de l'utérus, deuxième cause de mort par cancer chez la femme, a pu être associé à une infection par plusieurs types de virus du Papillome Humain (HPV), et en particulier HPV 16. Les vaccins prophylactiques sont efficaces à prévenir le cancer du col utérin alors que les lésions de haut grade sont généralement traitées par ablation chirurgicale et par d'éventuels traitements additionnels. Les risques de récurrence liés aux ablations et le taux de mortalité (50%) lié au cancer, démontrent le besoin de développer des stratégies alternatives afin de cibler les lésions précancéreuses. A ce jour, les vaccins thérapeutiques ont démontré peu de résultats cliniques, contrastant avec les régressions de tumeurs ectopiques observées après vaccination dans des modèles murins avec tumeurs associées à HPV. L'induction de réponses immunitaires protectrices dans la muqueuse génitale semble être cruciale pour l'efficacité des vaccins thérapeutiques HPV et évaluer leur efficacité dans un modèle murin avec tumeurs-HPV génitales représente un pré-requis important avant de procéder à des études cliniques. Par conséquent, nous avons établi un modèle murin orthotopique où des tumeurs se développent dans (a muqueuse génitale après une instillation intra-vaginale (i.vag) de cellules tumorales exprimant les oncogènes E6/E7 d'HPV 16 et transduites par un vecteur lentiviral codant la luciferase afin de suivre le développement de ces tumeurs in vivo par imagerie. La caractérisation histologique a démontré que les tumeurs grandissaient dans l'épithélium vaginal et en accord avec leur localisation, des cellules Τ CD8 spécifiques à E7 induites par la tumeur n'étaient détectées que dans la muqueuse génitale et les ganglions drainants. Une infiltration de cellules Τ régulatrices a aussi été mise en évidence, empêchant la régression spontanée de ces tumeurs. Par conséquent, ce modèle devrait être plus adéquat pour tester des stratégies thérapeutiques, étant donné qu'il partage certaines similarités immunologiques avec les lésions génitales naturelles causées par HPV. Etant donné que les oncogènes E6 et E7 d'HPV sont nécessaires à la maintenance du phénotype cancéreux des cellules cervicales, elles représentent des antigènes cibles pour la vaccination thérapeutique. Nous avons démontré que des souris immunisées par voie sous-cutanée (s.c.) avec une dose d'un vaccin à base de polypeptide E7 d'HPV 16 et d'adjuvants, présentaient de nombreuses cellules Τ CD8 sécrétant de l'IFN-γ spécifiquement à E7 dans leurs organes lymphatiques mais également dans la muqueuse génitale. De plus, le manque de corrélation entre les réponses spécifiques mesurées dans la périphérie et dans la muqueuse génitale souligne la nécessité et l'importance de déterminer les réponses immunitaires localement là où les lésions dues à HPV se développent. Si une vaccination par voie muqueuse est plus propice à traiter/régresser des infections génitales/tumeurs que le voie parentérale est un sujet débattu. Nos données montrent que seule la voie s.c. était capable de régresser la quasi totalité des tumeurs génitales chez la souris bien que des réponses CD8 spécifiques à E7 similaires étaient mesurées dans la muqueuse génitale après des vaccinations intra-nasale et i.vag. Afin d'augmenter la réponse spécifique au vaccin dans la muqueuse génitale, des immunostimulants ont été administrés par voie i.vag après vaccination. Nous avons démontré qu'une application i.vag d'agonistes des Toll like receptors après une vaccination s.c. induisait de manière significative une augmentation des cellules Τ CD8 sécrétant de l'IFN-γ spécifiquement à E7 dans la muqueuse génitale. Plus précisément et concernant les CpG et Poly l:C, l'effet était probablement associé à une attraction locale des cellules Τ CD8 et deuxièmement dépendait respectivement des voies de signalisation TLR9 et TLR3/Mda5. Finalement, cette stratégie combinatoire a permis de régresser des grosses tumeurs génitales chez la souris, suggérant qu'une telle immunothérapie pourrait adéquatement traiter des lésions dues à HPV chez les femmes. SUMMARY Cervical cancer is the second leading cause of cancer mortality in women worldwide and results from an infection with a subset of Human Papillomavirus (HPV), HPV 16 representing the most prevalent type. The available prophylactic vaccines are an effective strategy to prevent cervical cancer while already established high grade lesions usually require surgical ablation of lesion with possible additional treatments. Recurrence risks linked to conventional ablations and the high mortality (50%) related to cervical cancer demonstrate the need for alternative strategies like immunotherapies to target pre¬cancerous lesions. Until now, therapeutic vaccines only showed limited clinical results, which strongly contrast with the regression of ectopic tumors observed in the available murine HPV tumor models after vaccination. Induction of protective immune responses in the genital mucosa (GM) may be crucial for efficacy of HPV therapeutic vaccines and evaluating their efficacy in a murine model with genital HPV- tumors represents an important prerequisite for clinical trials. Thus, we have here established an orthotopic mouse model where tumors in the GM develop after an intravaginal (i.vag) instillation of HPV 16 E6/E7 oncogenes-expressing tumor cells transduced with a luciferase encoding lentivirus vector for in vivo imaging of tumor growth. Histological characterization showed that tumor grew within the vaginal epithelium and according to their mucosal location tumor- induced E7-specific CD8 Τ cells were restricted to the GM and genital draining lymph nodes together with high Τ regulatory cells infiltrates preventing spontaneous regression. Consequently, sharing several immunological similarities with natural genital HPV lesions, this novel genital tumor model may be more adequate to test therapeutic strategies. As E6 and/or E7 HPV oncogenes expression is required for the maintenance of the cancerous phenotype of cervical cells, they represent target antigens for therapeutic vaccination. We reported that mice subcutaneously (s.c.) immunized once with an adjuvanted HPV 16 E7 polypeptide vaccine harbored high E7-specific IFN-γ secreting CD8 Τ cells in their lymphoid organs and more importantly in the GM. In addition, the lack of correlation between specific responses measured in the periphery with those measured in the GM highlighted the necessity and relevance to determine the immune responses locally where HPV 16-induced lesions develop. Whether a mucosal route of immunization is better to treat/regress genital infections/tumors than parenteral immunization is still debated. Our data shows that although similar E7-specific IFN-γ secreting CD8 Τ cells responses were measured in the GM upon mucosal routes of E7 vaccine delivery (nasal and vaginal immunizations), only the s.c immunization was able to regress at least all genital tumors in mice. To further increase the vaccine-specific responses in the GM, immunostimulatory agents were i.vag administrated after vaccination. We demonstrated that a single i.vag application of toll like receptor (TLR) agonists after a s.c. E7 vaccination induced a significant increase of E7-specific IFN-γ secreting CD8 Τ cells in the GM. More precisely, regarding CpG and Poly l:C, the effect is most probably associated with a local attraction of total CD8 Τ cells and secondly depends on TLR9 and TLR3/Mda5 signaling pathways, respectively. Finally, this combinatorial strategy induced tumor regression in mice harboring large genital tumors, suggesting that such an immunotherapy could be adequate to treat HPV-induced lesions in women.

Development of model observers applied to 3D breast tomosynthesis microcalcifications and masses

The development of model observers for mimicking human detection strategies has followed from symmetric signals in simple noise to increasingly complex backgrounds. In this study we implement different model observers for the complex task of detecting a signal in a 3D image stack. The backgrounds come from real breast tomosynthesis acquisitions and the signals were simulated and reconstructed within the volume. Two different tasks relevant to the early detection of breast cancer were considered: detecting an 8 mm mass and detecting a cluster of microcalcifications. The model observers were calculated using a channelized Hotelling observer (CHO) with dense difference-of-Gaussian channels, and a modified (Partial prewhitening [PPW]) observer which was adapted to realistic signals which are not circularly symmetric. The sustained temporal sensitivity function was used to filter the images before applying the spatial templates. For a frame rate of five frames per second, the only CHO that we calculated performed worse than the humans in a 4-AFC experiment. The other observers were variations of PPW and outperformed human observers in every single case. This initial frame rate was a rather low speed and the temporal filtering did not affect the results compared to a data set with no human temporal effects taken into account. We subsequently investigated two higher speeds at 5, 15 and 30 frames per second. We observed that for large masses, the two types of model observers investigated outperformed the human observers and would be suitable with the appropriate addition of internal noise. However, for microcalcifications both only the PPW observer consistently outperformed the humans. The study demonstrated the possibility of using a model observer which takes into account the temporal effects of scrolling through an image stack while being able to effectively detect a range of mass sizes and distributions.

Ultramarathon is an outstanding model for the study of adaptive responses to extreme load and stress.

ABSTRACT: Ultramarathons comprise any sporting event involving running longer than the traditional marathon length of 42.195 km (26.2 miles). Studies on ultramarathon participants can investigate the acute consequences of ultra-endurance exercise on inflammation and cardiovascular or renal consequences, as well as endocrine/energetic aspects, and examine the tissue recovery process over several days of extreme physical load. In a study published in BMC Medicine, Schütz et al. followed 44 ultramarathon runners over 4,487 km from South Italy to North Cape, Norway (the Trans Europe Foot Race 2009) and recorded daily sets of data from magnetic resonance imaging, psychometric, body composition and biological measurements. The findings will allow us to better understand the timecourse of degeneration/regeneration of some lower leg tissues such as knee joint cartilage, to differentiate running-induced from age-induced pathologies (for example, retropatelar arthritis) and finally to assess the interindividual susceptibility to injuries. Moreover, it will also provide new information about the complex interplay between cerebral adaptations/alterations and hormonal influences resulting from endurance exercise and provide data on the dose-response relationship between exercise and brain structure/function. Overall, this study represents a unique attempt to investigate the limits of the adaptive response of human bodies.Please see related article: http://www.biomedcentral.com/1741-7015/10/78.

Identification and modelling of human breast cancer subtypes

Résumé Le cancer du sein est le cancer le plus commun chez les femmes et est responsable de presque 30% de tous les nouveaux cas de cancer en Europe. On estime le nombre de décès liés au cancer du sein en Europe est à plus de 130.000 par an. Ces chiffres expliquent l'impact social considérable de cette maladie. Les objectifs de cette thèse étaient: (1) d'identifier les prédispositions et les mécanismes biologiques responsables de l'établissement des sous-types spécifiques de cancer du sein; (2) les valider dans un modèle ín vivo "humain-dans-souris"; et (3) de développer des traitements spécifiques à chaque sous-type de cancer du sein identifiés. Le premier objectif a été atteint par l'intermédiaire de l'analyse des données d'expression de gènes des tumeurs, produite dans notre laboratoire. Les données obtenues par puces à ADN ont été produites à partir de 49 biopsies des tumeurs du sein provenant des patientes participant dans l'essai clinique EORTC 10994/BIG00-01. Les données étaient très riches en information et m'ont permis de valider des données précédentes des autres études d'expression des gènes dans des tumeurs du sein. De plus, cette analyse m'a permis d'identifier un nouveau sous-type biologique de cancer du sein. Dans la première partie de la thèse, je décris I identification des tumeurs apocrines du sein par l'analyse des puces à ADN et les implications potentielles de cette découverte pour les applications cliniques. Le deuxième objectif a été atteint par l'établissement d'un modèle de cancer du sein humain, basé sur des cellules épithéliales mammaires humaines primaires (HMECs) dérivées de réductions mammaires. J'ai choisi d'adapter un système de culture des cellules en suspension basé sur des mammosphères précédemment décrit et pat décidé d'exprimer des gènes en utilisant des lentivirus. Dans la deuxième partie de ma thèse je décris l'établissement d'un système de culture cellulaire qui permet la transformation quantitative des HMECs. Par la suite, j'ai établi un modèle de xénogreffe dans les souris immunodéficientes NOD/SCID, qui permet de modéliser la maladie humaine chez la souris. Dans la troisième partie de ma thèse je décris et je discute les résultats que j'ai obtenus en établissant un modèle estrogène-dépendant de cancer du sein par transformation quantitative des HMECs avec des gènes définis, identifiés par analyse de données d'expression des gènes dans le cancer du sein. Les cellules transformées dans notre modèle étaient estrogène-dépendantes pour la croissance, diploïdes et génétiquement normales même après la culture cellulaire in vitro prolongée. Les cellules formaient des tumeurs dans notre modèle de xénogreffe et constituaient des métastases péritonéales disséminées et du foie. Afin d'atteindre le troisième objectif de ma thèse, j'ai défini et examiné des stratégies de traitement qui permettent réduire les tumeurs et les métastases. J'ai produit un modèle de cancer du sein génétiquement défini et positif pour le récepteur de l'estrogène qui permet de modéliser le cancer du sein estrogène-dépendant humain chez la souris. Ce modèle permet l'étude des mécanismes impliqués dans la formation des tumeurs et des métastases. Abstract Breast cancer is the most common cancer in women and accounts for nearly 30% of all new cancer cases in Europe. The number of deaths from breast cancer in Europe is estimated to be over 130,000 each year, implying the social impact of the disease. The goals of this thesis were first, to identify biological features and mechanisms --responsible for the establishment of specific breast cancer subtypes, second to validate them in a human-in-mouse in vivo model and third to develop specific treatments for identified breast cancer subtypes. The first objective was achieved via the analysis of tumour gene expression data produced in our lab. The microarray data were generated from 49 breast tumour biopsies that were collected from patients enrolled in the clinical trial EORTC 10994/BIG00-01. The data set was very rich in information and allowed me to validate data of previous breast cancer gene expression studies and to identify biological features of a novel breast cancer subtype. In the first part of the thesis I focus on the identification of molecular apacrine breast tumours by microarray analysis and the potential imptìcation of this finding for the clinics. The second objective was attained by the production of a human breast cancer model system based on primary human mammary epithelial cells {HMECs) derived from reduction mammoplasties. I have chosen to adopt a previously described suspension culture system based on mammospheres and expressed selected target genes using lentiviral expression constructs. In the second part of my thesis I mainly focus on the establishment of a cell culture system allowing for quantitative transformation of HMECs. I then established a xenograft model in immunodeficient NOD/SCID mice, allowing to model human disease in a mouse. In the third part of my thesis I describe and discuss the results that I obtained while establishing an oestrogen-dependent model of breast cancer by quantitative transformation of HMECs with defined genes identified after breast cancer gene expression data analysis. The transformed cells in our model are oestrogen-dependent for growth; remain diploid and genetically normal even after prolonged cell culture in vitro. The cells farm tumours and form disseminated peritoneal and liver metastases in our xenograft model. Along the lines of the third objective of my thesis I defined and tested treatment schemes allowing reducing tumours and metastases. I have generated a genetically defined model of oestrogen receptor alpha positive human breast cancer that allows to model human oestrogen-dependent breast cancer in a mouse and enables the study of mechanisms involved in tumorigenesis and metastasis.

Effect of age on toxicokinetics among human volunteers exposed to propylene glycol methyl ether (PGME)

Aging adults represent the fastest growing population segment in many countries. Physiological and metabolic changes in the aging process may alter how aging adults biologically respond to pollutants. In a controlled human toxicokinetic study (exposure chamber; 12 m³), aging volunteers (n=10; >58 years) were exposed to propylene glycol monomethyl ether (PGME, CAS no. 107-98-2) at 50 ppm for 6 h. The dose-dependent renal excretion of oxidative metabolites, conjugated and free PGME could potentially be altered by age. AIMS: (1) Compare PGME toxicokinetic profiles between aging and young volunteers (20-25 years) and gender; (2) test the predictive power of a compartmental toxicokinetic (TK) model developed for aging persons against urinary PGME concentrations found in this study. METHODS: Urine samples were collected before, during, and after the exposure. Urinary PGME was quantified by capillary GC/FID. RESULTS: Differences in urinary PGME profiles were not noted between genders but between age groups. Metabolic parameters had to be changed to fit the age adjusted TK model to the experimental results, implying a slower enzymatic pathway in the aging volunteers. For an appropriate exposure assessment, urinary total PGME should be quantified. CONCLUSION: Age is a factor that should be considered when biological limit values are developed.

Induction of MC-1 immunoreactivity in axons after injection of the Fc fragment of human immunoglobulins in macaque monkeys.

Although previous studies have suggested an increased activation of humoral immunity in neurodegenerative diseases, it remains unclear whether this phenomenon is secondary to lesion formation or contributes directly to their development. Using stereotaxic injections in macaque monkey cerebral cortex, we studied the effects of human immunoglobulins on the neuronal cytoskeleton. Under these conditions, several MC-1-immunoreactive axons were observed in the vicinity of injection site. No MC-1 or TG-3 staining was detected in neuronal soma. Ultrastructurally, several axons in the same area displayed curly formations and accumulation of twisted tubules but not paired helical filaments. These data suggest that Fc fragment induce conformational changes of tau and subtle structural alterations in axons in this model. Immunocytochemical analyses in human autopsy materials revealed the presence of human Fc fragments as well as Fc receptors only in large pyramidal neurons known to be vulnerable in brain aging and Alzheimer's disease, further supporting a possible role of immunoglobulins in neurodegeneration.

Hypothalamus transcriptome profile suggests an anorexia-cachexia syndrome in the anx/anx mouse model

The anx/anx mouse displays poor appetite and lean appearance and is considered a good model for the study of anorexia nervosa. To identify new genes involved in feeding behavior and body weight regulation we performed an expression profiling in the hypothalamus of the anx/anx mice. Using commercial microarrays we detected 156 differentially expressed genes and validated 92 of those using TaqMan low-density arrays. The expression of a set of 87 candidate genes selected based on literature evidences was also quantified by TaqMan low-density arrays. Our results showed enrichment in deregulated genes involved in cell death, cell morphology and cancer as well as an alteration of several signaling circuits involved in energy balance including neuropeptide Y and melanocortin signaling. The expression profile along with the phenotype led us to conclude that anx/anx mice resemble the anorexia-cachexia syndrome typically observed in cancer, infection with human immunodeficiency virus or chronic diseases, rather than starvation, and that anx/anx mice could be considered a good model for the treatment and investigation of this condition.

Comparative gene finding in chicken indicates that we are closing in on the set of multi-exonic widely-expressed human genes

The recent availability of the chicken genome sequence poses the question of whether there are human protein-coding genes conserved in chicken that are currently not included in the human gene catalog. Here, we show, using comparative gene finding followed by experimental verification of exon pairs by RT–PCR, that the addition to the multi-exonic subset of this catalog could be as little as 0.2%, suggesting that we may be closing in on the human gene set. Our protocol, however, has two shortcomings: (i) the bioinformatic screening of the predicted genes, applied to filter out false positives, cannot handle intronless genes; and (ii) the experimental verification could fail to identify expression at a specific developmental time. This highlights the importance of developing methods that could provide a reliable estimate of the number of these two types of genes.

Use of a short hPDE6b promoter for rod gene transfer in a model of severe retinal cystrophy, the Rd10 mouse

Purpose: Gene therapy of severe retinal dystrophies directly affecting photoreceptor is still a challenge in terms of clinical application. One of the main hurdles is to generate high transgene expression specifically in rods or cones. In the present study, we are investigating the possibility to drive hPDE6b expression in the Rd10 mouse retina using a specific sequence of the human PDE6b promoter. Methods: Two 5' flanking fragments of the human PDE6b gene: (-93 to +53 (146 bp) and -297 to +53 (350 bp, see Di Polo and Farber, 1995) were cloned in different plasmids in order to check their expression in vitro and in vivo. These elements drove the activity of either luciferase (pGL3 plasmids) or EGFP (AAV2/8 backbone). Then, an AAV2/8 vector carrying the PDE6b cDNA was tested with subretinal injections at P9 in the Rd10 eyes. Eye fundus, OCT, ERG recordings and histological investigations were performed to assess the efficacy of the gene transfer. Results: The short PDE6b promoter containing 146bp (-93 to +53) showed the highest activity in the Y-79 cells, as described previously (Di Polo and Farber, 1995). Subretinal administrations of AAV2/8-PDE6bpromoter-EGFP allowed a rapid expression specifically in rods and not in cones. The expression is faster than a vector containing the CMV promoter. The AAV2/8-PDE6bpromoter-PDE6b and the control vector were injected at P9 in the Rd10 mouse retina and investigated 5 weeks post-injection. Out of 14 eyes, 6 presented an increased rod sensitivity of about 300 fold, and increased a- and b-wave responses in ERG recordings. Flicker stimulations revealed that cones are also functional. OCT images and histological analyses revealed an increased ONL size in the injected area. The retina treated with the therapeutic vector presented 4-6 rows of photoreceptors with outersegments containing PDE6b. In the control eyes, only 2-4 rows of photoreceptors with almost no OS were observed . Conclusions: The 146 bp promoter sequence (-93 to + 53) is the shortest regulatory element described to date which allows to obtain efficient rod-specific expression in the context of somatic gene transfer. This first result is of great interest for AAV vector design in general allowing more space for the accommodation of transgenes of interest and good expression in rods. Moreover we showed the proof of principle of the efficacy of AAV2/8-PDE6bp-PDE6b vector in the Rd10 mouse model of severe photoreceptor degeneration without using neither AAV mutated capsids, nor self-complementary vectors.

Structural and functional properties of genes involved in human cancer

Background: One of the main goals of cancer genetics is to identify the causative elements at the molecular level leading to cancer.Results: We have conducted an analysis of a set of genes known to be involved in cancer in order to unveil their unique features that can assist towards the identification of new candidate cancer genes. Conclusion: We have detected key patterns in this group of genes in terms of the molecular function or the biological process in which they are involved as well as sequence properties. Based on these features we have developed an accurate Bayesian classification model with which human genes have been scored for their likelihood of involvement in cancer.

Generation of reconstituted human plasma-derived secretory-like IgA and IgM and their protective effect on intestinal epithelium

Les muqueuses sont les membranes tapissant les cavités du corps, tel que le tube digestif, et sont en contact direct avec l'environnement extérieur. Ces surfaces subissent de nombreuses agressions pouvant être provoquées par des agents pathogènes (bactéries, toxines ou virus). Cela étant, les muqueuses sont munies de divers mécanismes de protection dont notamment deux protéines-clés permettant de neutraliser les agents pathogènes : les anticorps ou immunoglobulines sécrétoires A (SIgA) et M (SIgM). Ces anticorps sont, d'une part, fabriqués au niveau de la muqueuse sous forme d'IgA et IgM. Lorsqu'ils sont sécrétés dans l'intestin, ils se lient à une protéine appelée pièce sécrétoire et deviennent ainsi SIgA et SïgM. La présence de la pièce sécrétoire est essentielle pour que les anticorps puissent fonctionner au niveau de la muqueuse. D'autre part, ces anticorps sont également fabriqués dans d'autres parties du corps en général et se retrouvent dans le sang sous forme d'IgA et IgM Chez l'homme, des thérapies basées sur l'injection d'anticorps donnent de bons résultats depuis de nombreuses années notamment dans le traitement des infections. Bien qu'un certain nombre d'études ont montré le rôle protecteur des anticorps de type IgA et IgM, ceux-ci ne sont que rarement utilisés dans les thérapies actuelles. La principale raison de cette faible utilisation réside dans la production ou la purification des IgA/IgM ou SIgA/SIgM (la forme active au niveau des muqueuses) qui est difficile à réaliser à large échelle. Ainsi, le but de la thèse était (1) d'étudier la possibilité d'employer des IgA et des IgM provenant du sang humain pour générer des SIgA et SIgM et (2) de voir si ces anticorps reconstitués pouvaient neutraliser certains agents pathogènes au niveau des muqueuses. Tout d'abord, une analyse biochimique des IgA et des IgM issues du sang a été effectuée. Nous avons observé que ces anticorps avaient des caractéristiques similaires aux anticorps naturellement présents au niveau des muqueuses. De plus, nous avons confirmé que ces anticorps pouvaient être associés à une pièce sécrétoire produite en laboratoire pour ainsi donner des SIgA et SIgM reconstituées. Ensuite, la fonctionnalité des anticorps reconstitués a été testée grâce à un modèle de couche unique de cellules intestinales différenciées (monocouches) en laboratoire imitant la paroi de l'intestin. Ces monocouches ont été infectées par une bactérie pathogène, Shigella flexneri, responsable de la shigellose, une maladie qui provoque des diarrhées sanglantes chez l'homme. L'infection des monocouches par les bactéries seules ou combinées aux SIgA et SIgM reconstituées a été analysée. Nous avons observé que les dommages des cellules étaient moins importants lorsque les SIgA étaient présentes. Il apparaît que les SIgA neutralisent les bactéries en se fixant dessus, ce qui provoque leur agrégation, et diminuent l'inflammation des cellules. La protection s'est montrée encore plus efficace avec les SIgM. De plus, nous avons vu que les SIgA et SIgM pouvaient diminuer la sécrétion de facteurs nocifs produits par les bactéries. Utilisant le même modèle des monocouches, la fonctionnalité des IgA issues du sang humain a aussi été testée contre une toxine sécrétée par une bactérie appelée Clostridium diffìcile. Cette bactérie peut être présente naturellement dans l'intestin de personnes saines, cependant elle peut devenir pathogène dans certaines conditions et être à l'origine de diarrhées et d'inflammations de l'intestin via la sécrétion de toxines. Des préparations d'anticorps contenant une certaine proportion de SIgA reconstituées ont amené à une diminution des dommages et de l'inflammation des monocouches causés par la toxine. L'ensemble de ces résultats prometteurs, montrant que des SIgA et SIgM reconstituées peuvent protéger la paroi de l'intestin des infections bactériennes, nous conduisent à approfondir la recherche sur ces anticorps dans des modèles animaux. L'aboutissement de ce type de recherche permettrait de tester, par la suite, l'efficacité sur l'homme de traitements des infections des muqueuses par injection d'anticorps de type SIgA et SIgM reconstituées. Les muqueuses, telle que la muqueuse gastrointestinale, sont des surfaces constamment exposées à l'environnement et leur protection est garantie par une combinaison de barrières mécaniques, physicochimiques et immunologiques. Parmi les divers mécanismes de protection immunologiques, la réponse humorale spécifique joue un rôle prépondérant et est assurée par les immunoglobulines sécrétoires de type A (SIgA) et M (SIgM). Les thérapies basées sur l'administration d'IgG apportent d'importants bénéfices dans le domaine de la santé. Bien que des études sur les animaux aient montré que l'administration par voie muqueuse d'IgA polymérique (plgA) ou SIgA pouvaient protéger des infections, des IgA/SIgA n'ont été utilisées qu'occasionnellement dans les thérapies. De plus, des études précliniques et cliniques ont démontré que l'administration par voie systémique de préparations enrichies en IgM pouvait aussi protéger des infections. Cependant, l'administration par voie muqueuse d'IgM/SIgM purifiées n'a pas été examinée jusqu'à présent. La principale raison est que la purification ou là production des IgA/SIgA et IgM/SIgM est difficile à réaliser à large échelle. Le but de ce travail de thèse était d'examiner la possibilité d'associer des IgA et IgM polyclonals purifiées à partir du plasma humain avec une pièce sécrétoire recombinante humaine afin de générer des SIgA et SIgM reconstituées fonctionnelles. Tout d'abord, une analyse biochimique des IgA et IgM issues du plasma humain a été effectuée par buvardage de western et Chromatographie. Ces molécules avaient des caractéristiques biochimiques similaires à celles des immunoglobulines issues de la muqueuse. L'association entre plgA ou IgM issues du plasma humain et la pièce sécrétoire recombinante humaine a été confirmée, ainsi que la stoechiométrie 1:1 de l'association. Comme dans les conditions physiologiques, cette association permettait de retarder la dégradation des SIgA et SIgM reconstituées exposées à des protéases intestinales. Ensuite, la fonctionnalité et le mode d'action des IgA et IgM issues du plasma humain, ainsi que des SIgA et SIgM reconstituées, ont été explorés grâce à un modèle in vitro de monocouches de cellules intestinales épithéliales polarisées de type Caco-2, qui imite l'épithélium intestinal. Les monocouches ont été infectées par un pathogène entérique, Shigella flexneri, seul ou combiné aux immunoglobulines issues du plasma humain ou aux immunoglobulines sécrétoires reconstituées. Bien que les dommages des monocouches aient été retardés par les plgA et SIgA reconstituées, les IgM et SIgM reconstituées se sont montrées supérieures dans le maintien de l'intégrité des cellules. Une agrégation bactérienne et une diminution de l'inflammation des monocouches ont été observées avec les plgA et SIgA reconstituées. Ces effets étaient augmentés avec les IgM et SIgM reconstituées. De plus, il s'est révélé que les deux types d'immunoglobulines de type sécrétoire reconstituées agissaient directement sur la virulence des bactéries en réduisant leur sécrétion de facteurs de virulence. La fonctionnalité des IgA issues du plasma humain a aussi été testée contre la toxine A de Clostridium difficile grâce au même modèle de monocouches de cellules épithéliales. Nous avons démontré que des préparations enrichies en IgA provenant du plasma humain pouvaient diminuer les dommages et l'inflammation des monocouches induits par la toxine. L'ensemble de ces résultats démontrent que des IgA et IgM de type sécrétoire peuvent être générées à partir d'IgA et IgM issues du plasma humain en les associant à la pièce sécrétoire et que ces molécules protègent l'épithélium intestinal contre des bactéries pathogènes. Ces molécules pourraient dès lors être testées dans des modèles in vivo. Le but final serait de les utiliser chez l'homme à des fins d'immunisation passive dans le traitement de pathologies associées à la muqueuse telles que les infections. - Mucosal surfaces, such as gastrointestinal mucosa, are constantly exposed to the external environment and their protection is ensured by a combination of mechanical, physicochemical and immunological barriers. Among the various immunological defense mechanisms, specific humoral mucosal response plays a crucial role and is mediated by secretory immunoglobulins A (SIgA) and M (SIgM). Immunoglobulin therapy based on the administration of IgG molecules leads important health benefits. Even though animal studies have shown that mucosal application of polymeric IgA (plgA) or SIgA provided protection against infections, IgA/SIgA have been only used occasionally for therapeutic application. Moreover, preclinical and clinical studies have demonstrated that systemic administration of IgM-enriched preparations could also afford protection against infections. Nevertheless, mucosal application of purified IgM/SIgM has not been examined. The main reason is that the purification or production of IgA/SIgA and IgM/SIgM at large scale is difficult to achieve. The aim of this PhD project was to examine the possibility to associate polyclonal human plasma-derived IgA and IgM with recombinant human secretory component (SC) to generate functional secretoiy-like IgA and IgM. First, biochemical analysis of human plasma IgA and IgM was performed by western blotting and chromatography. These molecules exhibited the same biochemical features as mucosa-derived antibodies (Abs). The association between human plasma plgA or IgM and recombinant human SC was confirmed, as well as the 1:1 stoichiometry of association. Similarly to physiological conditions, this association delayed the degradation of secretory-like IgA or IgM by intestinal proteases. Secondly, the function activity and the mode of action of human plasma IgA and IgM, as well as secretory-like IgA and IgM were explored using an in vitro model of polarized intestinal epithelial Caco-2 cell monolayers mimicking intestinal epithelium. Cell monolayers were infected with an enteropathogen, Shigella flexneri, alone or in combination to plasma Abs or secretory-like Abs. Even though plasma plgA and secretoiy-like IgA resulted in a delay of bacteria-induced damages of cell monolayers, plasma IgM and secretory-like IgM were shown to be superior in maintenance of cell integrity. Polymeric IgA and secretory-like IgA induced bacterial aggregation and decreased cell monolayer inflammation, effects further amplified with IgM and secretory-like IgM. In addition, both secretory-like Abs directly impacted on bacterial virulence leading to a reduction in secretion of virulence factors by bacteria. The functionality of human plasma IgA was also tested against Clostridium difficile toxin A using Caco-2 cell monolayers. Human plasma IgA- enriched preparations led to a diminution of cell monolayer damages and a decrease of cellular inflammation induced by the toxin. The sum of these results demonstrates that secretory-like IgA and IgM can be generated from purified human plasma IgA and IgM associated to SC and that these molecules are functional to protect intestinal epithelium from bacterial infections. These molecules could be now tested using in vivo models. The final goal would be to use them by passive immunization in the treatment of mucosa-associated pathologies like infections in humans.

Estimation of the viscoelastic properties of vessel walls using a computational model and Doppler ultrasound

Human arteries affected by atherosclerosis are characterized by altered wall viscoelastic properties. The possibility of noninvasively assessing arterial viscoelasticity in vivo would significantly contribute to the early diagnosis and prevention of this disease. This paper presents a noniterative technique to estimate the viscoelastic parameters of a vascular wall Zener model. The approach requires the simultaneous measurement of flow variations and wall displacements, which can be provided by suitable ultrasound Doppler instruments. Viscoelastic parameters are estimated by fitting the theoretical constitutive equations to the experimental measurements using an ARMA parameter approach. The accuracy and sensitivity of the proposed method are tested using reference data generated by numerical simulations of arterial pulsation in which the physiological conditions and the viscoelastic parameters of the model can be suitably varied. The estimated values quantitatively agree with the reference values, showing that the only parameter affected by changing the physiological conditions is viscosity, whose relative error was about 27% even when a poor signal-to-noise ratio is simulated. Finally, the feasibility of the method is illustrated through three measurements made at different flow regimes on a cylindrical vessel phantom, yielding a parameter mean estimation error of 25%.