Protease-activated receptor 2 signalling promotes dendritic cell antigen transport and T cell activation in vivo

Rapport de synthèse : Le récepteur activé par protéase de type 2 (PAR2) intervient dans l'inflammation dans divers modèles expérimentaux de maladies inflammatoires et auto-immunes, mais le mécanisme par lequel il exerce cette fonction reste mal compris. PAR2 est exprimé sur des cellules endothéliales et immunitaires et a été impliqué dans la différentiation des cellules dendritiques (DC). Avec leur rôle central dans la réponse immune, les DC pourraient jouer un rôle clef, l'activation de PAR2 à leur surface modulant la réponse immune. Des recherches précédentes ont montré que PAR2 a un effet dans le développement et la maturation des DC de moelle osseuse in vitro, ainsi que dans la promotion de la réponse immune en allergie. Dans cette étude, nous avons évalué l'impact in vivo de l'activation de PAR2 sur les DC et les cellules T dans des souris déficientes en PAR2 (KO) en utilisant un peptide agoniste spécifique du PAR2 (AP2). L'activation de PAR2 a augmenté la fréquence de DC matures dans les ganglions lymphatiques 24 heures après l'administration d'AP2 d'une manière significative. En outre, ces DC avaient une expression augmentée des molécules de co-stimulation CD86 et du complexe majeur d'histocompatibilité type 2 (MHC-II). 48 heures après l'injection d'AP2, nous avons également observé une élévation significative des lymphocytes T CD4+ et CD8+ activés, (CD44+CD62-) dans ces ganglions. Des changements dans le profil d'activation des DC et des cellules T n'ont pas été observés au niveau de a rate. L'influence de la signalisation de PAR2 sur le transport d'antigène aux ganglions lymphatiques inguinaux a été évaluée dans le contexte d'hypersensibilité retardée de type IV. Les souris KO sensibilisées par peinture de la peau avec fluorescéine isothyocyanate (FITC) afin d'induire une hypersensibilité retardée avaient un pourcentage diminué de DC FITC+ dans les ganglions lymphatiques 24 heures après l'application du FITC en comparaison avec les souris sauvages avec le même fond génétique (0.47% vs 0.95% des cellules ganglionnaires totales). En conclusion, ces résultats démontrent que la signalisation de PAR2 favorise et renforce la maturation et le transport d'antigène par des DC .vers les ganglions lymphatiques ainsi que l'activation ultérieure des lymphocytes T, et de ce fait fournissent une explication pour l'effet pro inflammatoire de PAR2 dans les modèles animaux d'inflammation. Une meilleure compréhension de ce mécanisme de modulation du système immun via PAR2 peut s'avérer particulièrement utile pour le développement des vaccins, ainsi que pour la découverte de nouvelles cibles thérapeutiques dans le contexte de l'allergie, l'auto-immunité, et les maladies inflammatoires.

Development of Ewing's sarcoma from primary bone marrow-derived mesenchymal stem cells

SUMMARY : Ewing's sarcoma is a member of Ewing's family tumors (ESPY) and the second most common solid bone and soft tissue malignancy of children and young adults. It is associated in 85% of cases with the t(11;22)(q24:q12) chromosomal translocation that generates fusion of the 5' segment of the EWSR1 gene with the 3' segment of the ETS family gene FLI-1. The EWSR1-FLI-1 fusion protein behaves as an aberrant transcriptional activator and is believed to contribute to ESFT development. However, EWSR1-FLI-1 induces growth arrest and apoptosis in normal fibroblasts, and primary cells that are pemissive for its putative oncogenic properties have not been discovered, hampering basic understanding of ESFT biology. Here, we show that EWSR1-FLI-1 alone can transform mouse primary bone marrow-derived mesenchymal progenitor cells and generate tumors that display hallmarks of Ewing's sarcoma, including a small round cell phenotype, expression of ESFT-associated markers, insulin like growth factor-I dependence, and induction or repression of numerous EWSR1-FLI-1 target genes. Consistent with this finding, we tested the possibility that human mesenchymal stem cells (hMSC) might also provide a permissive cellular environment for EWSR1-FLI-1, and could represent the first adequate primary human cellular background for the oncogenic properties of the fusion protein. Indeed, expression of EWSR1-FLI-1 in human mesenchymal stem cells (hMSC) was not only stably maintained without inhibiting proliferation, but induced a gene expression profile bearing striking similarity to that of ESFT, including genes that are among the highest ESFT discriminators. Expression of EWSR1-FLI-1 in hMSCs may recapitulate the initial steps of Ewing's sarcoma development, allowing identification of genes that play an important role early in its pathogenesis. Among relevant candidate transcripts induced by EWSR1-FL/-1 in hMSC we found the polycomb group gene EZH2 which we show to play a critical role in Ewing's sarcoma growth. These observations provide the first identification of candidate primary cells from which ESFTs originate and suggest that EWSR1-FLI-1 expression may constitute the initiating event in ESFT pathogenesis. Le sarcome d' Ewing est un membre de la famille des tumeurs Ewing (ESFT) et représente la deuxième tumeur maligne solide de l'os et des tissus mous chez les enfants et les jeunes adultes. Cette tumeur est associée dans 85% des cas avec la translocation chromosomique t(11;22)(g24:g12), qui génère la fusion entre le segment 5' du gène EWSR1 avec le segment 3' du gène FLI-1, appartenant à la famille des facteurs de transcription ETS. La protéine de fusion EWSR1-FLI-1 qui en dérive joue le rSle d'un facteur de transcription aberrant, et est supposée contribuer de manière décisive au processus de développement des ESFTs. Néanmoins, l'expression de EWSR1-FLI-1 dans des fibroblastes normaux induit un arrêt de croissance et leur apoptose, et les cellules primaires permissives pour les propriétés oncogéniques attribuées à la translocation n'ont pas encore été identifiées, empêchant la compréhension de la biologie de base du sarcome d'Ewing. Dans ce travail on montre que l'expression de EWSR1-FLI-1 uniquement est capable de transformer des cellules souches mésenchymateuses dérivées de la moelle osseuse de la souris, pour générer des tumeurs qui présentent les caractéristiques du sarcome d' Ewing humain, et notamment une morphologie de petites cellules bleues et rondes, l'expression de marqueurs associés aux ESFTs, une dépendance du facteur de croissance IGF-1, et l'induction ou la répression de nombreux gènes cibles connus de EWSR1-FLI-1. Sur la base de ces observations, on a testé la possibilité que les cellules souches mésenchymateuses humaines (hMSCs) puissent aussi fournir un environnement cellulaire permissif pour EWSR1-FLI-1 ; et représenter le premier background cellulaire humain adéquat pour la manifestation du pouvoir oncogénique de la protéine de fusion. En effet, l'expression de EWSR1-FLI-1 dans des cellules souches mésenchymateuses humaines s'est révélée non seulement maintenue, mais elle a induit un profil d'expression génétique étonnamment similaire à celui des ESFTs humains, incluant les gènes qui ont été rapportés comme étant les plus discriminatifs pour ces tumeurs. L'expression de EWSR1-FLI-1 dans les hMSCs pourrait récapituler les étapes initiales du développement du sarcome d' Ewing, et de ce fait consentir à identifier les gènes qui jouent un rôle crucial dans sa pathogenèse précoce. Parmi les transcrits relevant indults par EWSR1-FL/-9 dans les hMSCs nous avons découvert le gène du groupe des polycomb EZH2, que nous avons par la suite démontré jouer un rôle essentiel dans la croissance du sarcome de Ewing. Ces observations apportent pour la première fois l'identification d'une cellule primaire candidate pour représenter la cellule d'origine des ESFTs, et en même temps suggèrent que l'expression de EWSR1-FLI-1 peut constituer l'événement initial dans la pathogenèse du sarcome d' Ewing.

Essential role of CD8 palmitoylation in CD8 coreceptor function.

To investigate the molecular basis that makes heterodimeric CD8alphabeta a more efficient coreceptor than homodimeric CD8alphaalpha, we used various CD8 transfectants of T1.4 T cell hybridomas, which are specific for H-2Kd, and a photoreactive derivative of the Plasmodium berghei circumsporozoite peptide PbCS 252-260 (SYIPSAEKI). We demonstrate that CD8 is palmitoylated at the cytoplasmic tail of CD8beta and that this allows partitioning of CD8alphabeta, but not of CD8alphaalpha, in lipid rafts. Localization of CD8 in rafts is crucial for its coreceptor function. First, association of CD8 with the src kinase p56lck takes place nearly exclusively in rafts, mainly due to increased concentration of both components in this compartment. Deletion of the cytoplasmic domain of CD8beta abrogated localization of CD8 in rafts and association with p56lck. Second, CD8-mediated cross-linking of p56lck by multimeric Kd-peptide complexes or by anti-CD8 Ab results in p56lck activation in rafts, from which the abundant phosphatase CD45 is excluded. Third, CD8-associated activated p56lck phosphorylates CD3zeta in rafts and hence induces TCR signaling and T cell activation. This study shows that palmitoylation of CD8beta is required for efficient CD8 coreceptor function, mainly because it dramatically increases CD8 association with p56lck and CD8-mediated activation of p56lck in lipid rafts.

Lack of directed V alpha 14-J alpha 281 rearrangements in NK1+ T cells.

NK1.1+ T cells are an unusual subset of TCR alpha beta cells distinguished by their highly restricted V beta repertoire and predominant usage of an invariant V alpha 14-J alpha 281 chain. To assess whether a directed rearrangement mechanism could be responsible for this invariant alpha chain, we have analyzed V alpha 14 rearrangements by polymerase chain reaction and Southern blot in a panel of cloned T-T hybrids derived from thymic NK1.1+ T cells. As expected a high proportion (17/20) of the hybrids had rearranged V alpha 14 to J alpha 281. However, V alpha 14-J alpha 281 rearrangements always occurred on only one chromosome and were accompanied by other V alpha-J alpha rearrangements (not involving V alpha 14) on the homologous chromosome. These data argue that rigorous ligand selection rather than directed rearrangement is responsible for the high frequency of V alpha 14-J alpha 281 rearrangements in NK1.1+ T cells.

Selective lysis of activated cells in oncorna virus infection.

The authors devised a cytotoxic assay based on cytofluorometric analysis of target surface markers in order to compare lysis exerted in vitro by cytotoxic T lymphocytes (CTLs) on different cell subsets in the context of a single lymphoid target cell population. Using this assay, the authors evaluated when oncorna virus-infected lymphocytes become a suitable target for virus-specific T cell effectors. A lymphocyte population from Moloney-murine leukaemia virus (M-MuLV)-infected (carrier) mice, in which the proliferation of selective V beta T-cell receptor (TCR) families was induced in response to Mlsa encoded antigens, was utilized as a target. The authors observed that a virus-specific T cell clone exerted lytic activity preferentially against activated cell subsets. Moreover, virus-specific CTLs generated in mixed leucocyte tumour cell cultures (MLTC) were also able to impair the concomitant anti-Mlsa response of lymphocytes from M-MuLV carrier mice. It was found that the proliferative status of oncorna virus-infected target cells played an important role in limiting the in vitro efficacy of the immune response, and it is speculated that this phenomenon might represent an in vivo escape mechanism from immunosurveillance.

Absolute requirement for the pre-T cell receptor alpha chain during NK1.1+ TCRalphabeta cell development.

Most natural killer T (NKT) cells express a highly skewed alphabeta TCR repertoire, consisting of an invariant V alpha14-J alpha281 chain paired preferentially with a polyclonal Vbeta8.2 chain. This repertoire is positively selected by the monomorphic CD1d molecule expressed on cells of hematopoietic origin. The origin of NKT cells and their lineage relationship to conventional T cells is controversial. We show here that the development of NKT cells is absolutely dependent on expression of the pre-TCRalpha chain, in marked contrast to conventional T cells which arise in significant numbers even in the absence of a functional pre-TCR. Distinct developmental requirements for pre-TCR expression in the NKT and T cell lineages may reflect differences in the ability of the TCRalphabeta to substitute functionally for the pre-TCR in immature precursor cells.

Tissue-specific segregation of CD1d-dependent and CD1d-independent NK T cells.

NKT cells, defined as T cells expressing the NK cell marker NK1.1, are involved in tumor rejection and regulation of autoimmunity via the production of cytokines. We show in this study that two types of NKT cells can be defined on the basis of their reactivity to the monomorphic MHC class I-like molecule CD1d. One type of NKT cell is positively selected by CD1d and expresses a biased TCR repertoire together with a phenotype found on activated T cells. A second type of NKT cell, in contrast, develops in the absence of CD1d, and expresses a diverse TCR repertoire and a phenotype found on naive T cells and NK cells. Importantly, the two types of NKT cells segregate in distinct tissues. Whereas thymus and liver contain primarily CD1d-dependent NKT cells, spleen and bone marrow are enriched in CD1d-independent NKT cells. Collectively, our data suggest that recognition of tissue-specific ligands by the TCR controls localization and activation of NKT cells.

Cutting edge: apoptosis of superantigen-activated T cells occurs preferentially after a discrete number of cell divisions in vivo.

Staphylococcal enterotoxins are bacterial products that display superantigen activity in vitro as well as in vivo. For instance, staphylococcal enterotoxin B (SEB) polyclonally activates T cells that bear the Vbeta8 gene segment of the TCR. SEB-activated T cells undergo a burst of proliferation that is followed by apoptosis. Using an in vivo adaptation of a fluorescent cell division monitoring technique, we show here that SEB-activated T cells divide asynchronously, and that apoptosis of superantigen-activated T cells is preferentially restricted to cells which have undergone a discrete number of cell divisions. Collectively, our data suggest that superantigen-activated T cells are programmed to undergo a fixed number of cell divisions before undergoing apoptosis. A delayed death program may provide a mechanistic compromise between effector functions and homeostasis of activated T cells.

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.

Tumor antigen-specific FOXP3+ CD4 T cells identified in human metastatic melanoma: peptide vaccination results in selective expansion of Th1-like counterparts.

We have previously shown that vaccination of HLA-A2 metastatic melanoma patients with the analogue Melan-A(26-35(A27L)) peptide emulsified in a mineral oil induces ex vivo detectable specific CD8 T cells. These are further enhanced when a TLR9 agonist is codelivered in the same vaccine formulation. Interestingly, the same peptide can be efficiently recognized by HLA-DQ6-restricted CD4 T cells. We used HLA-DQ6 multimers to assess the specific CD4 T-cell response in both healthy individuals and melanoma patients. We report that the majority of melanoma patients carry high frequencies of naturally circulating HLA-DQ6-restricted Melan-A-specific CD4 T cells, a high proportion of which express FOXP3 and proliferate poorly in response to the cognate peptide. Upon vaccination, the relative frequency of multimer+ CD4 T cells did not change significantly. In contrast, we found a marked shift to FOXP3-negative CD4 T cells, accompanied by robust CD4 T-cell proliferation upon in vitro stimulation with cognate peptide. A concomitant reduction in TCR diversity was also observed. This is the first report on direct ex vivo identification of antigen-specific FOXP3+ T cells by multimer labeling in cancer patients and on the direct assessment of the impact of peptide vaccination on immunoregulatory T cells.

Development and selection of NKT cells.

NKT cells utilize a restricted alphabeta TCR repertoire that recognizes glycolipids in association with CD1d. The recent development of fluorescent CD1d tetramers loaded with the synthetic glycolipid alpha-galactosyl-ceramide has led to a clearer definition of NKT-cell subsets as well as important insights into their developmental origin. As many as four subsets may exist, differing in NK1.1 expression, TCR repertoire and dependence on CD1d and various glycolipids for development. Two different lineage-commitment models have been proposed, with most evidence favoring a byproduct of conventional-T-cell development.

Selective induction of NK cell proliferation and cytotoxicity by activated NKT cells.

NK T cells produce cytokines when their semi-invariant TCR engages glycolipids associated with CD1d. The physiological consequences of NKT cell activation remain controversial, although they have been implicated in control of autoimmunity, parasites and tumors. We show here that specific activation of NKT cells in liver and spleen leads to a rapid induction of extensive NK cell proliferation and cytotoxicity. This NK cell activation is dependent, at least in part, on IFN-gamma production by NKT cells and IL-12 production by antigen-presenting cells. Remarkably, activation of NK cells by NKT cells is highly selective, since bystander T and B lymphocytes show transient expression of activation markers but almost no proliferation. Collectively our data suggest that CD1d-dependent NKT cells regulate innate immunity by sampling blood-borne glycolipid antigens and rapidly activating NK cells.

INTERCELLULAR AND SYSTEM-LEVEL ASPECTS OF THE METABOLIC INTERACTIONS BETWEEN NEURONS AND GLIA

Quand on parle de l'acide lactique (aussi connu sous le nom de lactate) une des premières choses qui vient à l'esprit, c'est son implication en cas d'intense activité musculaire. Sa production pendant une activité physique prolongée est associée avec la sensation de fatigue. Il n'est donc pas étonnant que cette molécule ait été longtemps considérée comme un résidu du métabolisme, possiblement toxique et donc à éliminer. En fait, il a été découvert que le lactate joue un rôle prépondérant dans le métabolisme grâce à son fort potentiel énergétique. Le cerveau, en particulier les neurones qui le composent, est un organe très gourmand en énergie. Récemment, il a été démontré que les astrocytes, cellules du cerveau faisant partie de la famille des cellules gliales, utilisent le glucose pour produire du lactate comme source d'énergie et le distribue aux neurones de manière adaptée à leur activité. Cette découverte a renouvelé l'intérêt scientifique pour le lactate. Aujourd'hui, plusieurs études ont démontré l'implication du lactate dans d'autres fonctions de la physiologie cérébrale. Dans le cadre de notre étude, nous nous sommes intéressés au rapport entre neurones et astrocytes avec une attention particulière pour le rôle du lactate. Nous avons découvert que le lactate possède la capacité de modifier la communication entre les neurones. Nous avons aussi décrypté le mécanisme grâce auquel le lactate agit, qui est basé sur un récepteur présent à la surface des neurones. Cette étude montre une fonction jusque-là insoupçonnée du lactate qui a un fort impact sur la compréhension de la relation entre neurones et astrocytes. - Relatively to its volume, the brain uses a large amount of glucose as energy source. Furthermore, a tight link exists between the level of synaptic activity and the consumption of energy equivalents. Astrocytes have been shown to play a central role in the regulation of this so-called neurometabolic coupling. They are thought to deliver the metabolic substrate lactate to neurons in register to glutamatergic activity. The astrocytic uptake of glutamate, released in the synaptic cleft, is the trigger signal that activates an intracellular cascade of events that leads to the production and release of lactate from astrocytes. The main goal of this thesis work was to obtain detailed information on the metabolic and functional interplay between neurons and astrocytes, in particular on the influence of lactate besides its metabolic effects. To gain access to both spatial and temporal aspects of these dynamic interactions, we used optical microscopy associated with specific fluorescent indicators, as well as electrophysiology. In the first part of this thesis, we show that lactate decreases spontaneous neuronal, activity in a concentration-dependent manner and independently of its metabolism. We further identified a receptor-mediated pathway underlying this modulatory action of lactate. This finding constituted a novel mechanism for the modulation of neuronal transmission by lactate. In the second part, we have undergone a characterization of a new pharmacological tool, a high affinity glutamate transporter inhibitor. The finality of this study was to investigate the detailed pharmacological properties of the compound to optimize its use as a suppressor of glutamate signal from neuron to astrocytes. In conclusion, both studies have implications not only for the understanding of the metabolic cooperation between neurons and astrocytes, but also in the context of the glial modulation of neuronal activity. - Par rapport à son volume, le cerveau utilise une quantité massive de glucose comme source d'énergie. De plus, la consommation d'équivalents énergétiques est étroitement liée au niveau d'activité synaptique. Il a été montré que dans ce couplage neurométabolique, un rôle central est joué par les astrocytes. Ces cellules fournissent le lactate, un substrat métabolique, aux neurones de manière adaptée à leur activité glutamatergique. Plus précisément, le glutamate libéré dans la fente synaptique par les neurones, est récupéré par les astrocytes et déclenche ainsi une cascade d'événements intracellulaires qui conduit à la production et libération de lactate. Les travaux de cette thèse ont visé à étudier la relation métabolique et fonctionnelle entre neurones et astrocytes, avec une attention particulière pour des rôles que pourrait avoir le lactate au-delà de sa fonction métabolique. Pour étudier les aspects spatio-temporels de ces interactions dynamiques, nous avons utilisé à la fois la microscopie optique associée à des indicateurs fluorescents spécifiques, ainsi que l'électrophysiologie. Dans la première partie de cette thèse, nous montrons que le lactate diminue l'activité neuronale spontanée de façon concentration-dépendante et indépendamment de son métabolisme. Nous avons identifié l'implication d'un récepteur neuronal au lactate qui sous-tend ce mécanisme de régulation. La découverte de cette signalisation via le lactate constitue un mode d'interaction supplémentaire et nouveau entre neurones et astrocytes. Dans la deuxième partie, nous avons caractérisé un outil pharmacologique, un inhibiteur des transporteurs du glutamate à haute affinité. Le but de cette étude était d'obtenir un agent pharmacologique capable d'interrompre spécifiquement le signal médié par le glutamate entre neurones et astrocytes pouvant permettre de mieux comprendre leur relation. En conclusion, ces études ont une implication non seulement pour la compréhension de la coopération entre neurones et astrocytes mais aussi dans le contexte de la modulation de l'activité neuronale par les cellules gliales.

Time-Course In Vivo Trafficking Pattern and Effector Function of Donor-Specific Regulatory T Cells in Response to an Allograft.

Background: Experimental data have suggested that adoptive transfer of CD4+CD25+Foxp3+ regulatory T cells (Tregs), capable of controlling immune responses to specifi c auto- or alloantigens, could be used as a therapeutic strategy to promote specifi c tolerance in T-cell mediated diseases and in organ transplantation (Tx). However, before advocating the application of immunotherapy with Tregs in Tx, we need to improve our understanding of their in vivo homeostasis, traffi cking pattern and effector function in response to alloantigens. Methods : Donor-antigen specifi c murine Tregs were generated and characterized in vitro following our described protocols. Using an adoptive transfer and skin allotransplantation model, we have analyzed the in vivo expansion and homing of fl uorescent-labeled effector T cells (Teff) and Tregs, at different time-points after Tx, using fl ow-cytometry as well as fl uorescence microscopy techniques. Results: Tregs expressed CD62L, CCR7 and CD103 allowing their homing into lymphoid and non-lymphoid tissues (gut, skin) after intravenous injection. While hyporesponsive to TCR stimulation in vitro, transferred Tregs survived, migrated to secondary lymphoid organs and preferentially expanded within the allograft draining lymph nodes. Furthermore, Foxp3+ cells could be detected inside the allograft as early as day 3-5 after Tx. At a much later time-point (day 60 after Tx), graft-infi ltrating Foxp3+ cells were also detectable in tolerant recipients. When transferred alone, CD4+CD25- Teff cells expanded within secondary lymphoid organs and infi ltrated the allograft by day 3-5 after Tx. The co-transfer of Tregs limited the expansion of alloreactive Teff cells as well as their recruitment into the allograft. The promotion of graft survival observed in the presence of Tregs was in part mediated by the inhibition of the production of effector cytokines by CD4+CD25- T cells. Conclusion: Taken together, our results suggest that the suppression of allograft rejection and the induction of Tx tolerance are in part dependant on the alloantigendriven homing and expansion of Tregs. Thus, the appropriate localization of Tregs may be critical for their suppressive function in vivo.

Caspase-8 and c-FLIPL associate in lipid rafts with NF-kappaB adaptors during T cell activation.

Humans and mice lacking functional caspase-8 in T cells manifest a profound immunodeficiency syndrome due to defective T cell antigen receptor (TCR)-induced NF-kappaB signaling and proliferation. It is unknown how caspase-8 is activated following T cell stimulation, and what is the caspase-8 substrate(s) that is necessary to initiate T cell cycling. We observe that following TCR ligation, a small portion of total cellular caspase-8 and c-FLIP(L) rapidly migrate to lipid rafts where they associate in an active caspase complex. Activation of caspase-8 in lipid rafts is followed by rapid cleavage of c-FLIP(L) at a known caspase-8 cleavage site. The active caspase.c-FLIP complex forms in the absence of Fas (CD95/APO1) and associates with the NF-kappaB signaling molecules RIP1, TRAF2, and TRAF6, as well as upstream NF-kappaB regulators PKC theta, CARMA1, Bcl-10, and MALT1, which connect to the TCR. The lack of caspase-8 results in the absence of MALT1 and Bcl-10 in the active caspase complex. Consistent with this observation, inhibition of caspase activity attenuates NF-kappaB activation. The current findings define a link among TCR, caspases, and the NF-kappaB pathway that occurs in a sequestered lipid raft environment in T cells.