Novel H3K4me3 marks are enriched at human- and chimpanzee-specific cytogenetic structures.

Human and chimpanzee genomes are 98.8% identical within comparable sequences. However, they differ structurally in nine pericentric inversions, one fusion that originated human chromosome 2, and content and localization of heterochromatin and lineage-specific segmental duplications. The possible functional consequences of these cytogenetic and structural differences are not fully understood and their possible involvement in speciation remains unclear. We show that subtelomeric regions-regions that have a species-specific organization, are more divergent in sequence, and are enriched in genes and recombination hotspots-are significantly enriched for species-specific histone modifications that decorate transcription start sites in different tissues in both human and chimpanzee. The human lineage-specific chromosome 2 fusion point and ancestral centromere locus as well as chromosome 1 and 18 pericentric inversion breakpoints showed enrichment of human-specific H3K4me3 peaks in the prefrontal cortex. Our results reveal an association between plastic regions and potential novel regulatory elements.

Viral diseases and human evolution

The interaction of man with viral agents was possibly a key factor shaping human evolution, culture and civilization from its outset. Evidence of the effect of disease, since the early stages of human speciation, through pre-historical times to the present suggest that the types of viruses associated with man changed in time. As human populations progressed technologically, they grew in numbers and density. As a consequence different viruses found suitable conditions to thrive and establish long-lasting associations with man. Although not all viral agents cause disease and some may in fact be considered beneficial, the present situation of overpopulation, poverty and ecological inbalance may have devastating effets on human progress. Recently emerged diseases causing massive pandemics (eg., HIV-1 and HCV, dengue, etc.) are becoming formidable challenges, which may have a direct impact on the fate of our species.

The importance of Anopheles albitarsis E and An. darlingi in human malaria transmission in Boa Vista, state of Roraima, Brazil

In several districts of Boa Vista, state of Roraima, Brazil we found Anopheles (Nyssorhynchus) albitarsis E to be the primary vector of human malaria parasites, and during 2001-2002 it was significantly more abundant than An. darlingi (p < 0.001). Other species sampled were An. (Nys.) braziliensis, An. (Ano.) peryassui, An. (Nys.) nuneztovari, An. (Nys.) oswaldoi s.l., and An. (Nys.) triannulatus. As determined by the ELISA technique An. darlingi had a higher overall infection rate (2.1%) compared with An. albitarsis E (1.2%). However, a marginally higher proportion of An. albitarsis E was infected with Plasmodium vivax compared with An. darlingi, and the An. albitarsis E biting index was also much higher. These results suggest the importance of An. albitarsis E in malaria transmission in a savannah ecoregion of northern Amazonian Brazil, and reconfirm the importance of An. darlingi even if at lower abundance.

Genomic organization, fine-mapping, and expression of the human islet-brain 1 (IB1)/c-Jun-amino-terminal kinase interacting protein-1 (JIP-1) gene.

Islet-brain 1 (IB1), a regulator of the pancreatic beta-cell function in the rat, is homologous to JIP-1, a murine inhibitor of c-Jun amino-terminal kinase (JNK). Whether IB1 and JIP-1 are present in humans was not known. We report the sequence of the 2133-bp human IB1 cDNA, the expression, structure, and fine-mapping of the human IB1 gene, and the characterization of an IB1 pseudogene. Human IB1 is 94% identical to rat IB1. The tissue-specific expression of IB1 in human is similar to that observed in rodent. The IB1 gene contains 12 exons and maps to chromosome 11 (11p11.2-p12), a region that is deleted in DEFECT-11 syndrome. Apart from an IB1 pseudogene on chromosome 17 (17q21), no additional IB1-related gene was found in the human genome. Our data indicate that the sequence and expression pattern of IB1 are highly conserved between rodent and human and provide the necessary tools to investigate whether IB1 is involved in human diseases.

Frequency and types of human papillomavirus among pregnant and non-pregnant women with human immunodeficiency virus infection in Recife determined by genotyping

Women with human immunodeficiency virus (HIV) infection present a higher risk of infection by the human papillomavirus (HPV) and cervical cancer. To determine HPV genotypes and frequencies among HIV-positive women, an analytical cross-sectional study was carried out on 147 women (51 were pregnant and HIV-positive, 45 pregnant and HIV-negative and 51 HIV-positive and not pregnant), who were attended at a maternity hospital in Recife between April 2006-May 2007. They answered a questionnaire and underwent a gynaecological examination, with samples collected for HPV investigation by PCR, hybrid capture II, oncotic colpocytology (Papanicolau) and colposcopy. The frequency of HPV DNA was 85.3% (122/143), with a high proportion of HPV types that have been identified as high risk for cervical cancer. Among HIV-positive pregnant women, there was an HPV prevalence of 96% (48/50), of whom 60.4% (29/48) were high-risk. HPV 16, 58, 18, 66 and 31 were the most frequent types. Colpocytological abnormalities were observed in 35.3% (18/51) of HIV-positive non-pregnant women, 21.6% (11/51) of HIV-positive pregnant women and 13.3% (6/45) of HIV-negative pregnant women with a predominance of low-level lesions. A high prevalence of HPV infection was identified, especially with the high-risk types 16, 58, 18 and 66. This study identified high-risk HPV types in all three groups examined (HIV-positive pregnant women, HIV-negative pregnant women and HIV-positive not pregnant), characterising its distribution in this setting.

Evaluation of HA negatively charged membranes in the recovery of human adenoviruses and hepatitis A virus in different water matrices

Human adenoviruses (HAdV) and hepatitis A virus (HAV) are shed in the faeces and consequently may be present in environmental waters, resulting in an increase in pathogen concentration that can affect water quality and human health. The aim of this study was to evaluate an adsorption-elution method which utilizes negatively charged membrane HA to determine the efficient recovery of HAdV and HAV from different water matrices and to combine this procedure with a qualitative molecular method (nested RT-PCR and nested PCR). The best efficiency recovery was achieved in distilled water and treated wastewater effluent (100%) for both viruses and in recreational lagoon water for HAV (100%). The efficiency recovery was 10% for HAdV and HAV in seawater and 10% for HAdV in lagoon water. The viral detection limit by nested PCR for HAV in water samples ranged between 20-0.2 FFU/mL and 250 and 25 TCID50/mL for HAdV. In conclusion, these results suggest that the HA negatively charged membranes vary their efficiency for recovery of viral concentration depending upon the types of both enteric viruses and water matrices.

Detection of human bocavirus and human metapneumovirus by real-time PCR from patients with respiratory symptoms in Southern Brazil

The introduction of newer molecular methods has led to the discovery of new respiratory viruses, such as human metapneumovirus (hMPV) and human bocavirus (hBoV), in respiratory tract specimens. We have studied the occurrence of hMPV and hBoV in the Porto Alegre (PA) metropolitan area, one of the southernmost cities of Brazil, evaluating children with suspected lower respiratory tract infection from May 2007-June 2008. A real-time polymerase chain reaction method was used for amplification and detection of hMPV and hBoV and to evaluate coinfections with respiratory syncytial virus (RSV), influenza A and B, parainfluenza 1, 2 and 3, human rhinovirus and human adenovirus. Of the 455 nasopharyngeal aspirates tested, hMPV was detected in 14.5% of samples and hBoV in 13.2%. A unique causative viral agent was identified in 46.2% samples and the coinfection rate was 43.7%. For hBoV, 98.3% of all positive samples were from patients with mixed infections. Similarly, 84.8% of all hMPV-positive results were also observed in mixed infections. Both hBoV and hMPV usually appeared with RSV. In summary, this is the first confirmation that hMPV and hBoV circulate in PA; this provides evidence of frequent involvement of both viruses in children with clinical signs of acute viral respiratory tract infection, although they mainly appeared as coinfection agents.

Activation of GPER-1 estradiol receptor downregulates production of testosterone in isolated rat Leydig cells and adult human testis.

PURPOSE: Estradiol (E2) modulates testicular functions including steroidogenesis, but the mechanisms of E2 signaling in human testis are poorly understood. GPER-1 (GPR30), a G protein-coupled membrane receptor, mediates rapid genomic and non-genomic response to estrogens. The aim of this study was to evaluate GPER-1 expression in the testis, and its role in estradiol dependent regulation of steroidogenesis in isolated rat Leydig cells and human testis. MATERIALS AND METHODS: Isolated Leydig cells (LC) from adult rats and human testicular tissue were used in this study. Expression and localization studies of GPER-1 were performed with qRT-PCR, immunofluorescence, immunohistochemistry and Western Blot. Luteinizing Hormone (LH) -stimulated, isolated LC were incubated with estradiol, G-1 (GPER-1-selective agonist), and estrogen receptor antagonist ICI 182,780. Testosterone production was measured with radioimmunoassay. LC viability after incubation with G-1 was measured using 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-5-(3-carboxymethoxyphenyl)-2-(4-sulfophenyl)-2H-tetrazolium, inner salt (MTS) assay. RESULTS: GPER-1 mRNA is abundantly expressed in rat LC and human testis. Co-localization experiments showed high expression levels of GPER-1 protein in LC. E2-dependent activation of GPER-1 lowers testosterone production in isolated rats LCs and in human testis, with statistically and clinically significant drops in testosterone production by 20-30% as compared to estradiol-naïve LC. The exposure to G-1 does not affect viability of isolated LCs. CONCLUSIONS: Our results indicate that activation of GPER-1 lowers testosterone levels in the rat and human testis. The expression of GPER-1 in human testis, which lack ERα, makes it an exciting target for developing new agents affecting testosterone production in men.

New human kallikrein 14: enzymatic characterization and inhibitors development.

RESUME DESTINE A UN LARGE PUBLIC En biologie, si une découverte permet de répondre à quelques questions, en général elle en engendre beaucoup d'autres. C'est ce qui s'est produit récemment dans le monde des kallicréines. De la famille des protéases, protéines ayant la faculté de couper plus ou moins spécifiquement d'autres protéines pour exercer un rôle biologique, la famille des kallicréines humaines n'était composée que de 3 membres lors du siècle dernier. Parmi eux, une kallicréine mondialement utilisée pour détecter le cancer de la prostate, le PSA. En 2000, un chercheur de l'hôpital universitaire Mont Sinaï à Toronto, le Professeur Eleftherios Diamandis, a découvert la présence de 12 nouveaux gènes appartenant à cette famille, situés sur le même chromosome que les 3 premières kallicréines. Cette découverte majeure a placé les spécialistes des kallicréines face à une montagne d'interrogations car les fonctions de ces nouvelles protéases étaient totalement inconnues. La kallicréine humaine 14 (hK14) présente un intérêt particulier, car elle se retrouve associée à différents cancers, notamment les carcinomes ovariens et mammaires. Cette association ne répond cependant pas à la fonction de cette protéase. L'objectif de ce travail de thèse était donc de découvrir, dans un premier temps, la spécificité de cette nouvelle kallicréine, c'est-à-dire le type de coupure qu'elle engendre au niveau des protéines qu'elle cible. Utilisant une technologie de pointe qui exploite la propriété des bactériophages à se répliquer dans les bactéries à l'infini, des dizaines de millions de combinaisons protéiques aléatoires ont été présentées à hK14, qui a pu sélectionner celles qui lui étaient favorables pour la coupure. Cette technique qualitative porte le nom de Phage Display Substrate. Une fois la sélection réalisée, il fallait transférer ces séquences coupées ou substrats dans un système permettant de donner une valeur quantitative à l'efficacité de coupure. Pour cela nous avons développé une technologie qui permet d'évaluer cette efficacité en utilisant des protéines fluorescentes de méduse, modifiées génétiquement, dont l'excitation de la première (CFP : cyan fluorescent protein) par la lumière à une certaine longue d'onde permet le transfert d'énergie à la seconde (YFP : yellow fluorescent protein), via un substrat qui les lie. Pour que ce transfert d'énergie se produise, il faut que les deux protéines fluorescentes soient proches, comme c'est le cas lorsqu'elles sont liées par un substrat. La coupure de ce lien provoque un changement de transfert d'énergie qui est quantifiable en utilisant un spectrofluoromètre. Cette technologie permet donc de suivre la réaction d'hydrolyse (coupure) des protéases. Afin de poursuivre certaines expériences permettant de mieux comprendre la fonction biologique d'hK14 ainsi que son éventuelle implication dans le cancer, nous avons développé des inhibiteurs spécifiques d'hK14. Les séquences qui on été le plus efficacement coupées par hK14 ont été utilisées pour transformer deux types d'inhibiteurs classiques, qui circulent dans notre sang, en inhibiteurs d'hK14 hautement efficaces et spécifiques. Selon les résultats obtenus in vitro, ils pourront être évalués in vivo en tant que traitement potentiel contre le cancer. RESUME Les protéases sont des enzymes impliquées dans des processus physiologiques mais aussi parfois pathologiques. La famille des kallicréines tissulaires humaines représente le plus grand groupe de protéases humaines, dont plusieurs pourraient participer au développement de certaines maladies. D'autre part, ces protéases sont apparues comme des marqueurs de pathogénicité potentiels, notamment dans les cas de cancers hormono-dépendants. La kallicréine humaine 14 a été récemment découverte et son implication dans quelques maladies, particulièrement dans le cas de tumeurs, semble probable. En effet, son expression génique est augmentée au niveau des tissus cancéreux de la prostate et du sein et son expression protéique s'est révélée plus élevée dans le sérum de patientes atteintes d'un cancer du sein ou des ovaires. Cependant, comme c'est le cas pour la plupart des kallicréines, sa fonction est encore inconnue. Afin de mieux connaître son rôle biologique et/ou pathologique, nous avons décidé de caractériser son activité enzymatique. Nous avons tout d'abord mis au point un système de substrats entièrement biologique permettant d'étudier in vitro l'activité des protéases. Ce système est basé sur le phénomène de FRET, à savoir le transfert d'énergie de résonance fluorescente qui intervient entre deux molécules fluorescentes voisines si le spectre d'émission de la protéine donneuse chevauche le spectre d'excitation de la protéine receveuse. Nous avons fusionné de manière covalente une protéine fluorescente bleue (CFP) et une jaune (YFP) en les liant avec diverses séquences. Par clivage de la séquence de liaison, une perte du transfert d'énergie peut être mesurée par un spectrofluoromètre. Cette technologie représente un moyen facile de suivre la réaction d'hydrolyse des protéases. Les conditions optimales de production de ces substrats CFP-YFP ont été déterminées, de même que les paramètres pouvant éventuellement influencer le FRET. Ce système possède une grande résistance à la protéolyse non spécifique et est applicable à un grand nombre de protéase. Contrairement aux substrats fluorogéniques, il permet d'étudier les acides aminés se trouvant des deux côtés du site de clivage. Ce système étant entièrement biologique, il est le reflet des interactions protéine-protéine et représente un outil biologique facile, bon marché et rapide pour caractériser les protéases. Dans un premier temps, hK14 a été mise en présence d' une banque de haute diversité de pentapeptides aléatoires présentée à la surface de phages afin d'identifier des substrats spécifiques. Ensuite, le système CFP-YFP a été employé pour trier les peptides sélectionnés afin d'identifier les séquences de substrats les plus sensibles et spécifiques pour hK14. Nous avons montré, qu'en plus de sa prévisible activité de type trypsine, hK14 possède aussi une très surprenante activité de type chymotrypsine. Les séquences les plus sensibles ont été choisies pour cribler la banque de donnée Swissprot, permettant ainsi l'identification de 6 substrats protéiques humains potentiels pour hK14. Trois d'entre eux, la laminine α-5, le collagène IV et la matriline-4, qui sont des composants de la matrice extracellulaire, ont démontré une grande susceptibilité à l'hydrolyse par hK14. De plus, la séparation éléctrophorétique a montré que la dégradation de la laminine α-5 et de la matriline-4 par hK14 devait se produire aux sites identifiés par la technologie du phage display. Pour terminer, nous avons transformé, par mutagenèse dirigée, deux serpines (inhibiteurs de protéases de type sérine) connues, AAT et ACT (alpha anti-trypsine et alpha anti-chymotrypsine), qui inhibent un vaste éventail d'enzymes humaines en inhibiteurs d'hK14 hautement efficaces et spécifiques. Ces inhibiteurs pourront être utilisés d'une part pour poursuivre certaines expériences permettant de mieux comprendre l'implication d'hK14 dans des voies physiologiques ou dans le cancer et d'autre part pour les évaluer in vivo en tant que traitement potentiel contre le cancer. SUMMARY Proteases consist of enzymes involved in physiological events, but also, in case of dysregulation, in pathogenicity. The human tissue kallikrein family represents the largest human protease cluster and includes several members that either could participate in the course of certain diseases or emerged as potential biological markers, especially in hormone dependent cancers. The human kallikrein 14 has been recently discovered and suggested implications in some disorders, particularly in tumors since its gene expression is up-regulated in prostate and breast cancer tissues and its protein expression increased in the serum of patients with breast and ovarian cancers. However, like most kallikreins, its function remains unknown. To better understand hK14 biological and/or pathological role, we decided to characterize its enzymatic activity. First of all, we developped a biological system suitable for in vitro study of protease activity. This system is based on the so-called FRET phenomenon, that is the Fluorescence Resonance Energy Transfer that occurs between two nearby fluorescent proteins if the emission spectrum of the donor overlaps the excitation spectrum of the acceptor. We fused covalently a cyan fluorescent protein (CFP) and a yellow fluorescent protein (YFP) with diverses sequences. Upon cleavage of the linker sequence by protease, the loss of energy transfer can be measured by a spectrofluorometer allowing an easy following of hydrolysis reaction. The optimal conditions to produce in bacterial system these CFP-YFP substrates were determined as well as the parameters that could eventually influence the FRET. This system demonstrated a high degree of resistance to non-specific proteolysis and applicability to various conditions corresponding to a great number of existing proteases. Other avantages are the possibility to study the amino acids located both sides of the cleavage site as well as the interest to work in a full biological system reflecting protein-protein interaction. A phage substrate library with exhaustive diversity was used prior to CFP-substrate-YFP system to isolate specific human kallikrein 14 substrates. After that the CFP-YFP system was used to sort peptides and identify highly sensitive and specific substrate sequences for hK14. We showed that besides its predictable trypsin-like activity, hK14 also possesses a surprising chymotrypsin-like activity. The screening of the Swissprot database was achieved with the most sensitive sequences and allowed the identification of 6 potential human protein substrates for hK14. Three of them, laminin α-5, collagen IV and matrilin-4, which are components of the extracellular matrix were incubated with hK14, by which they were efficiently hydrolyzed. Moreover, electrophoretic separation revealed that degradation of laminin α-5 and matrilin-4 by hK14 generated fragments with identical molecular size than the predicted N-terminal fragments that would result from hK14 specific cleavage, proving the value of phage display substrate to identify potential substrates. Finally, with site-directed mutagenesis, we transformed two well-known serpins (serine protease inhibitors), AAT and ACT (alpha anti-trypsin and alpha anti-chymotrypsin), which inhibit a vast spectrum of human enzymes into highly efficient and specific hK14 inhibitors. These inhibitors will be used to pursue experiments that could help understand hK14 implication in physiological pathways as well as in cancer biology and also to perform their in vivo evalution as potential cancer treatment.

Permissivity of Vero cells, human pneumocytes and human endometrial cells to Waddlia chondrophila.

Growing evidence suggests that the bacterium Waddlia chondrophila, a novel member of the Chlamydiales order, is an agent of miscarriage in humans and abortion in ruminants. We thus investigated the permissivity of three epithelial cell lines, primate Vero kidney cells, human A549 pneumocytes and human Ishikawa endometrial cells to this strict intracellular bacteria. Bacterial growth kinetics in these cell lines was assessed by quantitative PCR and immunofluorescence and our results demonstrated that W. chondrophila enters and efficiently multiplies in these epithelial cell lines. Additionally, confocal and electron microscopy indicated that the bacteria co-localize with host cell mitochondria. Within Vero and A549 cells, intracellular growth of W. chondrophila was associated with a significant decrease in host cell viability while no such cytophatic effect was detected in Ishikawa cells. Bacterial cell growth in this endometrial cell line stopped 48 h after infection. This stop in the replication of W. chondrophila coincided with the appearance of large aberrant bodies, a form of the bacteria also observed in Chlamydiaceae and associated with persistence. This persistent state of W. chondrophila may explain recurrent episodes of miscarriage in vivo, since the bacteria might reactivate within endometrial cells following hormonal changes that occur during pregnancy.

Rotavirus specific plasma secretory immunoglobulin in children with acute gastroenteritis and children vaccinated with an attenuated human rotavirus vaccine.

Rotavirus (RV)-specific secretory immunoglobulin (RV-SIg) has been previously detected in serum of naturally RV infected children and shown to reflect the intestinal Ig immune response. Total plasma SIgA and plasma RV-SIg were evaluated by ELISA in children with gastroenteritis due or not due to RV infection and in 50 children vaccinated with the attenuated RIX4414 human RV vaccine and 62 placebo recipients. RV-SIg was only detected in children with evidence of previous RV infection or with acute RV gastroenteritis. Vaccinees had higher RV-SIg titers than placebo recipients and RV-SIg titers increased after the second vaccine dose. RV-SIg measured after the second dose correlated with protection when vaccinees and placebo recipients were analyzed jointly. RV-SIg may serve as a valuable correlate of protection for RV vaccines.

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.

Biomechanical characterization and in vitro mechanical injury of elderly human femoral head cartilage: comparison to adult bovine humeral head cartilage.

OBJECTIVES: In vitro mechanical injury of articular cartilage is useful to identify events associated with development of post-traumatic osteoarthritis (OA). To date, many in vitro injury models have used animal cartilage despite the greater clinical relevance of human cartilage. We aimed to characterize a new in vitro injury model using elderly human femoral head cartilage and compare its behavior to that of an existing model with adult bovine humeral head cartilage. DESIGN: Mechanical properties of human and bovine cartilage disks were characterized by elastic modulus and hydraulic permeability in radially confined axial compression, and by Young's modulus, Poisson's ratio, and direction-dependent radial strain in unconfined compression. Biochemical composition was assessed in terms of tissue water, solid, and glycosaminoglycan (GAG) contents. Responses to mechanical injury were assessed by observation of macroscopic superficial tissue cracks and histological measurements of cell viability following single injurious ramp loads at 7 or 70%/s strain rate to 3 or 14 MPa peak stress. RESULTS: Confined compression moduli and Young's moduli were greater in elderly human femoral cartilage vs adult bovine humeral cartilage whereas hydraulic permeability was less. Radial deformations of axially compressed explant disks were more anisotropic (direction-dependent) for the human cartilage. In both cartilage sources, tissue cracking and associated cell death during injurious loading was common for 14 MPa peak stress at both strain rates. CONCLUSION: Despite differences in mechanical properties, acute damage induced by injurious loading was similar in both elderly human femoral cartilage and adult bovine humeral cartilage, supporting the clinical relevance of animal-based cartilage injury models. However, inherent structural differences such as cell density may influence subsequent cell-mediated responses to injurious loading and affect the development of OA.

Human capital, the structure of production and growth

Do high levels of human capital foster economic growth by facilitating technology adoption? If so, countries with more human capital should have adopted more rapidly the skilled-labor augmenting technologies becoming available since the 1970 s. High human capital levels should therefore have translated into fast growth in more compared to less human-capital-intensive industries in the 1980 s. Theories of international specialization point to human capital accumulation as another important determinant of growth in human-capital-intensive industries. Using data for a large sample of countries, we find significant positive effects of human capital levels and human capital accumulation on output and employment growth in human-capital-intensive industries.

Molecular and functional characterization of a novel cardiac-specific human tropomyosin isoform.

BACKGROUND: Tropomyosin (TM), an essential actin-binding protein, is central to the control of calcium-regulated striated muscle contraction. Although TPM1alpha (also called alpha-TM) is the predominant TM isoform in human hearts, the precise TM isoform composition remains unclear. METHODS AND RESULTS: In this study, we quantified for the first time the levels of striated muscle TM isoforms in human heart, including a novel isoform called TPM1kappa. By developing a TPM1kappa-specific antibody, we found that the TPM1kappa protein is expressed and incorporated into organized myofibrils in hearts and that its level is increased in human dilated cardiomyopathy and heart failure. To investigate the role of TPM1kappa in sarcomeric function, we generated transgenic mice overexpressing cardiac-specific TPM1kappa. Incorporation of increased levels of TPM1kappa protein in myofilaments leads to dilated cardiomyopathy. Physiological alterations include decreased fractional shortening, systolic and diastolic dysfunction, and decreased myofilament calcium sensitivity with no change in maximum developed tension. Additional biophysical studies demonstrate less structural stability and weaker actin-binding affinity of TPM1kappa compared with TPM1alpha. CONCLUSIONS: This functional analysis of TPM1kappa provides a possible mechanism for the consequences of the TM isoform switch observed in dilated cardiomyopathy and heart failure patients.