The missing ingredient:inter-municipal cooperation and central-local relations in the UK

The thrust of the argument presented in this chapter is that inter-municipal cooperation (IMC) in the United Kingdom reflects local government's constitutional position and its exposure to the exigencies of Westminster (elected central government) and Whitehall (centre of the professional civil service that services central government). For the most part councils are without general powers of competence and are restricted in what they can do by Parliament. This suggests that the capacity for locally driven IMC is restricted and operates principally within a framework constructed by central government's policy objectives and legislation and the political expediencies of the governing political party. In practice, however, recent examples of IMC demonstrate that the practices are more complex than this initial analysis suggests. Central government may exert top-down pressures and impose hierarchical directives, but there are important countervailing forces. Constitutional changes in Scotland and Wales have shifted the locus of central- local relations away from Westminster and Whitehall. In England, the seeding of English government regional offices in 1994 has evolved into an important structural arrangement that encourages councils to work together. Within the local government community there is now widespread acknowledgement that to achieve the ambitious targets set by central government, councils are, by necessity, bound to cooperate and work with other agencies. In recent years, the fragmentation of public service delivery has affected the scope of IMC. Elected local government in the UK is now only one piece of a complex jigsaw of agencies that provides services to the public; whether it is with non-elected bodies, such as health authorities, public protection authorities (police and fire), voluntary nonprofit organisations or for-profit bodies, councils are expected to cooperate widely with agencies in their localities. Indeed, for projects such as regeneration and community renewal, councils may act as the coordinating agency but the success of such projects is measured by collaboration and partnership working (Davies 2002). To place these developments in context, IMC is an example of how, in spite of the fragmentation of traditional forms of government, councils work with other public service agencies and other councils through the medium of interagency partnerships, collaboration between organisations and a mixed economy of service providers. Such an analysis suggests that, following changes to the system of local government, contemporary forms of IMC are less dependent on vertical arrangements (top-down direction from central government) as they are replaced by horizontal modes (expansion of networks and partnership arrangements). Evidence suggests, however that central government continues to steer local authorities through the agency of inspectorates and regulatory bodies, and through policy initiatives, such as local strategic partnerships and local area agreements (Kelly 2006), thus questioning whether, in the case of UK local government, the shift from hierarchy to network and market solutions is less differentiated and transformation less complete than some literature suggests. Vertical or horizontal pressures may promote IMC, yet similar drivers may deter collaboration between local authorities. An example of negative vertical pressure was central government's change of the systems of local taxation during the 1980s. The new taxation regime replaced a tax on property with a tax on individual residency. Although the community charge lasted only a few years, it was a highpoint of the then Conservative government policy that encouraged councils to compete with each other on the basis of the level of local taxation. In practice, however, the complexity of local government funding in the UK rendered worthless any meaningful ambition of councils competing with each other, especially as central government granting to local authorities is predicated (however imperfectly) on at least notional equalisation between those areas with lower tax yields and the more prosperous locations. Horizontal pressures comprise factors such as planning decisions. Over the last quarter century, councils have competed on the granting of permission to out-of-town retail and leisure complexes, now recognised as detrimental to neighbouring authorities because economic forces prevail and local, independent shops are unable to compete with multiple companies. These examples illustrate tensions at the core of the UK polity of whether IMC is feasible when competition between local authorities heightened by local differences reduces opportunities for collaboration. An alternative perspective on IMC is to explore whether specific purposes or functions promote or restrict it. Whether in the principle areas of local government responsibilities relating to social welfare, development and maintenance of the local infrastructure or environmental matters, there are examples of IMC. But opportunities have diminished considerably as councils lost responsibility for services provision as a result of privatisation and transfer of powers to new government agencies or to central government. Over the last twenty years councils have lost their role in the provision of further-or higher-education, public transport and water/sewage. Councils have commissioning power but only a limited presence in providing housing needs, social care and waste management. In other words, as a result of central government policy, there are, in practice, currently far fewer opportunities for councils to cooperate. Since 1997, the New Labour government has promoted IMC through vertical drivers and the development; the operation of these policy initiatives is discussed following the framework of the editors. Current examples of IMC are notable for being driven by higher tiers of government, working with subordinate authorities in principal-agent relations. Collaboration between local authorities and intra-interand cross-sectoral partnerships are initiated by central government. In other words, IMC is shaped by hierarchical drivers from higher levels of government but, in practice, is locally varied and determined less by formula than by necessity and function. © 2007 Springer.

Modelling of transient heat transfer in annealing furnaces

This is a study of heat transfer in a lift-off furnace which is employed in the batch annealing of a stack of coils of steel strip. The objective of the project is to investigate the various factors which govern the furnace design and the heat transfer resistances, so as to reduce the time of the annealing cycle, and hence minimize the operating costs. The work involved mathematical modelling of patterns of gas flow and modes of heat transfer. These models are: Heat conduction and its conjectures in the steel coils;Convective heat transfer in the plates separating the coils in the stack and in other parts of the furnace; and Radiative and convective heat transfer in the furnace by using the long furnace model. An important part of the project is the development of numerical methods and computations to solve the transient models. A limited number of temperature measurements was available from experiments on a test coil in an industrial furnace. The mathematical model agreed well with these data. The model has been used to show the following characteristics of annealing furnaces, and to suggest further developments which would lead to significant savings: - The location of the limiting temperature in a coil is nearer to the hollow core than to the outer periphery. - Thermal expansion of the steel tends to open the coils, reduces their thermal conductivity in the radial direction, and hence prolongs the annealing cycle. Increasing the tension in the coils and/or heating from the core would overcome this heat transfer resistance. - The shape and dimensions of the convective channels in the plates have significant effect on heat convection in the stack. An optimal design of a channel is shown to be of a width-to-height ratio equal to 9. - Increasing the cooling rate, by using a fluidized bed instead of the normal shell and tube exchanger, would shorten the cooling time by about 15%, but increase the temperature differential in the stack. - For a specific charge weight, a stack of different-sized coils will have a shorter annealing cycle than one of equally-sized coils, provided that production constraints allow the stacking order to be optimal. - Recycle of hot flue gases to the firing zone of the furnace would produce a. decrease in the thermal efficiency up to 30% but decreases the heating time by about 26%.

Polymer-phospholipid complexes for the solubilisation and delivery of drugs to the eye

Aim: Topical application of ophthalmic drugs is very inefficient; contact lenses used as drug delivery devices could minimize the drug loss and side effects. Styrene-maleic acid copolymers (PSMA) can form polymer-phospholipid complexes with dipalmitoyl phosphatidylcholine (DMPC) in the form of nanometric vesicles, which can easily solubilise hydrophobic drugs. They can be dispersed on very thin contact lens coatings to immobilize the drug on their surface. Methods: Two types of complexes stable at different pH values (5 and 7 respectively) where synthesized and loaded with drugs of different hydrophilicities during their formation process. The drug release was studied in vitro and compared to the free drug. Results: The mean sizes of the complexes obtained by light scattering were 50 nm and 450 nm respectively with low polydispersities. However, they were affected by the drugs load and release. An increase was observed in the duration of the release in the case of hydrophobic drugs, from days to weeks, avoiding initial “burst” and with a lesser amount of total drug released due to the interaction of the drug with the phospholipid core. The size and charge of the different drugs and the complexes nature also affected the release profile. Conclusions: Polymer-phospholipid complexes in the form of nanoparticles can be used to solubilise and release hydrophobic drugs in a controlled way. The drug load and release can be optimised to reach therapeutic values in the eye.

Comparison of hydrophilic and hydrophobic active molecules release from polymer-phospholipid complexes

Hypercoiling polymers can be suited for application to living systems because they are similar in structure to the protein-based lipid assemblies found at fluid interfaces within the body. This leads to a range of exciting possibilities, not only in membrane transport applications but also in biosensors, drug delivery and mechanistic studies of biological membrane function. This study is focused in the study of the stability and suitability of nanostructures made of a hypercoiling polymer for drug delivery applications. The polymer poly (styrene-maleic acid) (PSMA) was combined with the phospholipid dimyristoylphosphatidylcholine (DMPC) to form amphiphilic nanostructures. The stability and suitability of these polymer-phospholipid nanocarriers for hydrophobic and hydrophilic molecules load and release was analyzed by several techniques. It was found that several of the studied molecules had a substantial effect on the surface charge and stability of the nanocarrier. It was also demonstrated that two types of nanocarriers, chemically modified and unmodified, were able to control the release of the molecules, especially in the case of hydrophobic compounds. In addition, as the hydrophobicity increased the release slowed down. These clear nanocarriers have the potential to behave very favorably at interfaces such as the tear lipid film were transparency is a requirement, giving a new way of controlled drug release in the eye.

The antioxidant potential of modified quercetins and quercetin-metal complexes

Quercetin is a naturally occurring polyphenol compound present in grapes, red wine, tea, apples and some vegetables. Like other flavonoids, it has been found to have antioxidant activity in studies in vitro, although there is still much debate about the bioavailability of flavonoids in the diet and their in vivo antioxidant activity. In general, it is thought that the antioxidant efficiency of polyphenols increases with increasing hydroxylation of the rings, but there have been few studies of other substitutions. We have prepared several derivatives of quercetin, to test the effect of modification on their antioxidant potential. Sodium salts of quercetin-5-sulfonate and quercetin-5,8-sulfonate, and transition metal complexes of quercetin-5-sulfonate were analysed for their total antioxidant potential using the FRAP assay, and compared to unmodified quercetin. It was found that quercetin-5-sulfonate complexes with Zn, Cu(II), Fe(II) and Mg were all significantly better antioxidants than quercetin, quercetin-5-sulfonate was comparable to quercetin, whereas the sodium salt of quercetin-5,8-sulfonate had a decreased total antioxidant potential. Kinetic studies of the FRAP reaction showed no significant differences between quercitin and any of the derivatives. The reaction of all the quercetins in the FRAP assay was found to be slower to reach completion than ascorbate, and appeared to have biphasic characteristics. These results suggest that transition metal ions may facilitate the transfer of electrons from the polyphenol ring system to the oxidant, while substitution with S03 is electron-withdrawing and destabilizes the ring system. This is important both for understanding the antioxidant ability of flavonoids, and for the design of novel antioxidant compounds. Further work is being carried out to assess the ability of the quercetin complexes to protect cultured cells from oxidative stress.

Structure, energetics and reactions of metal cation complexes of dipeptides in the gas phase

Structure, energetics and reactions of ions in the gas phase can be revealed by mass spectrometry techniques coupled to ions activation methods. Ions can gain enough energy for dissociation by absorbing IR light photons introduced by an IR laser to the mass spectrometer. Also collisions with a neutral molecule can increase the internal energy of ions and provide the dissociation threshold energy. Infrared multiple photon dissociation (IRMPD) or sustained off-resonance irradiation collision-induced dissociation (SORI-CID) methods are combined with Fourier Transform Ion Cyclotron Resonance (FT-ICR) mass spectrometers where ions can be held at low pressures for a long time. The outcome of ion activation techniques especially when it is compared to the computational methods results is of great importance since it provides useful information about the structure, thermochemistry and reactivity of ions of interest. In this work structure, energetics and reactivity of metal cation complexes with dipeptides are investigated. Effect of metal cation size and charge as well as microsolvation on the structure of these complexes has been studied. Structures of bare and hydrated Na and Ca complexes with isomeric dipeptides AlaGly and GlyAla are characterized by means of IRMPD spectroscopy and computational methods. At the second step unimolecular dissociation reactions of singly charged and doubly charged multimetallic complexes of alkaline earth metal cations with GlyGly are examined by CID method. Also structural features of these complexes are revealed by comparing their IRMPD spectra with calculated IR spectra of possible structures. At last the unimolecular dissociation reactions of Mn complexes are studied. IRMPD spectroscopy along with computational methods is also employed for structural elucidation of Mn complexes. In addition the ion-molecule reactions of Mn complexes with CO and water are explored in the low pressures obtained in the ICR cell.

Late Transition Metal-Oxo complexes: Synthesis, and Biorelevant Reactivity

High-valent terminal metal-oxygen adducts are supposed to be potent oxidising intermediates in enzymatic catalyses. In contrast to those from groups 6-8, oxidants that contain late transition metals (Co, Ni, Cu) are poorly understood. Because of their high reactivity, only a few examples of these compounds have been observed. The aim of this project was to investigate the reactivity of high-valent Ni(III) complexes, containing a monodentate oxygen-donor ligands, in hydrogen atom abstraction (HAA) and oxygen atom transfer (OAT) reactions which are typical of biological high-valent metal-oxygen species. Particularly, the Ni(III) complexes were generated in situ, at low temperature, from the oxidation of the Ni(II) species.The nickel complexes studied during this work were supported by tridentate ligands, with a strong σ-donating ability and exceedingly resistant to several common degradation pathways. These complexes vary based on the monodentate group in the fourth coordination position site, which can be neutral or anionic. In particular, we prepared four different Ni(III) complexes [NiIII(pyN2Me2)(OCO2H)] (12), [NiIII(pyN2Me2)(ONO2)] (14), [NiIII(pyN2Me2)(OC(O)CH3)] (18) and [NiIII(pyN2Me2)(OC(O)H)] (25). They feature a bicarbonate (-OCO2H), nitrate (-ONO2), acetate (-OC(O)CH3) and formate (-OC(O)H) group, respectively.HAA and OAT reactions were performed by adding 2,6-di-tert-butylphenol (2,6-DTBP) at -40°C, and triphenylphosphine (PPh3) at -80°C, to the in situ generated Ni(III) complexes, respectively. These reactions were carried out by adding 7 to 500 equivalents of substrate, in order to ensure pseudo-first order conditions. Since, the reactivity of the Ni(III) complex featured by the bicarbonate group has been studied in a previous work, we only investigated that of the species bearing the nitrate, acetate and formate ligand. Finally we compared the value of the reaction rate of all the four species in the HAA and OAT reactions.

Caractérisation de l’activité Nur77 et de ses complexes en essais BRET par complémentation

Dans le système nerveux central, la dopamine joue un rôle crucial dans de nombreuses fonctions physiologiques telles que : l’apprentissage, le mouvement volontaire, la motivation, la cognition et la production hormonale. Il a été aussi démontré que le système de signalisation dopaminergique est altéré dans plusieurs maladies neurologiques et psychiatriques comme la maladie de Parkinson et la schizophrénie. Des études, effectuées dans le laboratoire du Dr.Daniel Lévesque (laboratoire d’accueil), ont montré que les récepteurs nucléaires Nur77 (NR4A1, NGFI-B) et RXRγ (retinoid X receptors γ) sont impliqués dans la régulation des effets de la dopamine dans le système nerveux central. De plus, ces données suggèrent que le complexe Nur77 et RXR joueraient un rôle crucial dans l’effet des médicaments antipsychotiques et antiparkinsoniens. Toutefois, très peu de médicaments ciblant Nur77 ont été identifiés à ce jour et les médicaments agissant sur RXRγ restent mal caractérisés. En outre, les analyses actuellement disponibles ne peuvent pas résumer la complexité des activités des NRs et génèrent des mesures indirectes des activités des drogues. Afin de mieux comprendre comment est régulée l’interaction Nur77/RXRγ dans ces processus, mon projet a été de mettre au point un essai BRET (Bioluminescence Resonance Energy Transfer) et PCA-BRET (Protein Complementation Assay-BRET) basé sur le recrutement d'un motif mimant un co-activateur fusionné avec la YFP. Nos différents essais ont été validés par courbes dose-réponse en utilisant différents composés RXR . Les EC50 (concentration efficace médiane, qui permet de mesurer l'efficacité d'un composé) obtenues étaient très semblables aux valeurs précédemment rapportées dans la littérature. Nous avons aussi pu identifier un composé le SR11237 (BMS649) qui semble posséder une sélectivité pour le complexe Nur77/RXRγ par rapport aux complexes Nurr1/RXRγ et RXRγ /RXRγ. Nos résultats indiquent que ces essais de BRET peuvent être utilisés pour évaluer la sélectivité de nouveaux composés pour les complexes Nur77/RXRγ, Nurr1/RXRγ et RXRγ /RXRγ. Un autre aspect de mon projet de doctorat a été de mettre en évidence par BRET l’importance de la SUMOylation dans la régulation de l'activité de Nur77 dans sa forme monomèrique, homodimèrique et hétérodimèrique. Nous avons ainsi identifié que Nur77 recrute principalement SUMO2 sur sa lysine 577. Il est intéressant de noté que le recrutement de la SUMO2 à Nur77 est potentialisé en présence de la SUMO E3 Ligase PIASγ. Aussi, la perte de la SUMOylation sur la lysine 577 entraîne l'incapacité de Nur77 de recruter divers motifs de co-activation mais pas pour ses formes homo- et hétérodimèrique. Cependant, la présence de PIASγ ne potentialise pas le recrutement du co-activateur, suggérant que cette SUMO E3 Ligase est seulement impliqué dans le processus de recrutement de la SUMO mais pas dans celui du co-activateur. Nous avons ainsi déterminé une nouvelle modification post-traductionnelle sur Nur77 régulant spécifiquement son activité monomérique Ces projets pourraient donc apporter de nouvelles données cruciales pour l’amélioration du traitement de la maladie de Parkinson ou de la schizophrénie, ainsi que d'obtenir une meilleure compréhension sur les mécanismes permettant la régulation de la fonction de Nur77

Resonance Energy Transfer-Based Molecular Switch Designed Using a Systematic Design Process Based on Monte Carlo Methods and Markov Chains

A RET network consists of a network of photo-active molecules called chromophores that can participate in inter-molecular energy transfer called resonance energy transfer (RET). RET networks are used in a variety of applications including cryptographic devices, storage systems, light harvesting complexes, biological sensors, and molecular rulers. In this dissertation, we focus on creating a RET device called closed-diffusive exciton valve (C-DEV) in which the input to output transfer function is controlled by an external energy source, similar to a semiconductor transistor like the MOSFET. Due to their biocompatibility, molecular devices like the C-DEVs can be used to introduce computing power in biological, organic, and aqueous environments such as living cells. Furthermore, the underlying physics in RET devices are stochastic in nature, making them suitable for stochastic computing in which true random distribution generation is critical.

In order to determine a valid configuration of chromophores for the C-DEV, we developed a systematic process based on user-guided design space pruning techniques and built-in simulation tools. We show that our C-DEV is 15x better than C-DEVs designed using ad hoc methods that rely on limited data from prior experiments. We also show ways in which the C-DEV can be improved further and how different varieties of C-DEVs can be combined to form more complex logic circuits. Moreover, the systematic design process can be used to search for valid chromophore network configurations for a variety of RET applications.

We also describe a feasibility study for a technique used to control the orientation of chromophores attached to DNA. Being able to control the orientation can expand the design space for RET networks because it provides another parameter to tune their collective behavior. While results showed limited control over orientation, the analysis required the development of a mathematical model that can be used to determine the distribution of dipoles in a given sample of chromophore constructs. The model can be used to evaluate the feasibility of other potential orientation control techniques.

Rôle des protéoglycanes à héparane sulfate dans le transfert de gène des cellules CHO et HEK293

La possibilité de programmer une cellule dans le but de produire une protéine d’intérêt est apparue au début des années 1970 avec l’essor du génie génétique. Environ dix années plus tard, l’insuline issue de la plateforme de production microbienne Escherichia coli, fut la première protéine recombinante (r-protéine) humaine commercialisée. Les défis associés à la production de r-protéines plus complexes et glycosylées ont amené l’industrie biopharmaceutique à développer des systèmes d’expression en cellules de mammifères. Ces derniers permettent d’obtenir des protéines humaines correctement repliées et de ce fait, biologiquement actives. Afin de transférer le gène d’intérêt dans les cellules de mammifères, le polyéthylènimine (PEI) est certainement un des vecteurs synthétiques le plus utilisé en raison de son efficacité, mais aussi sa simplicité d’élaboration, son faible coût et sa stabilité en solution qui facilite son utilisation. Il est donc largement employé dans le contexte de la production de r-protéines à grande échelle et fait l’objet d’intenses recherches dans le domaine de la thérapie génique non virale. Le PEI est capable de condenser efficacement l’ADN plasmidique (vecteur d’expression contenant le gène d’intérêt) pour former des complexes de petites tailles appelés polyplexes. Ces derniers doivent contourner plusieurs étapes limitantes afin de délivrer le gène d’intérêt au noyau de la cellule hôte. Dans les conditions optimales du transfert de gène par le PEI, les polyplexes arborent une charge positive nette interagissant de manière électrostatique avec les protéoglycanes à héparane sulfate (HSPG) qui décorent la surface cellulaire. On observe deux familles d’HSPG exprimés en abondance à la surface des cellules de mammifères : les syndécanes (4 membres, SDC1-4) et les glypicanes (6 membres, GPC1-6). Si l’implication des HSPG dans l’attachement cellulaire des polyplexes est aujourd’hui largement acceptée, leur rôle individuel vis-à-vis de cet attachement et des étapes subséquentes du transfert de gène reste à confirmer. Après avoir optimisées les conditions de transfection des cellules de mammifères CHO et HEK293 dans le but de produire des r-protéines secrétées, nous avons entrepris des cinétiques de capture, d’internalisation des polyplexes et aussi d’expression du transgène afin de mieux comprendre le processus de transfert de gène. Nous avons pu observer des différences au niveau de ces paramètres de transfection dépendamment du système d’expression et des caractéristiques structurelles du PEI utilisé. Ces résultats présentés sous forme d’articles scientifiques constituent une base solide de l’enchaînement dans le temps des évènements essentiels à une transfection efficace des cellules CHO et HEK293 par le PEI. Chaque type cellulaire possède un profil d’expression des HSPG qui lui est propre, ces derniers étant plus ou moins permissifs au transfert de gène. En effet, une étude menée dans notre laboratoire montre que les SDC1 et SDC2 ont des rôles opposés vis-à-vis du transfert de gène. Alors que tous deux sont capables de lier les polyplexes, l’expression de SDC1 permet leur internalisation contrairement à l’expression de SDC2 qui l’inhibe. De plus, lorsque le SDC1 est exprimé à la surface des cellules HEK293, l’efficacité de transfection est augmentée de douze pourcents. En utilisant la capacité de SDC1 à induire l’internalisation des polyplexes, nous avons étudié le trafic intracellulaire des complexes SDC1 / polyplexes dans les cellules HEK293. De plus, nos observations suggèrent une nouvelle voie par laquelle les polyplexes pourraient atteindre efficacement le noyau cellulaire. Dans le contexte du transfert de gène, les HSPG sont essentiellement étudiés dans leur globalité. S’il est vrai que le rôle des syndécanes dans ce contexte est le sujet de quelques études, celui des glypicanes est inexploré. Grâce à une série de traitements chimiques et enzymatiques visant une approche « perte de fonction », l’importance de la sulfatation comme modification post-traductionnelle, l’effet des chaînes d’héparanes sulfates mais aussi des glypicanes sur l’attachement, l’internalisation des polyplexes, et l’expression du transgène ont été étudiés dans les cellules CHO et HEK293. L’ensemble de nos observations indique clairement que le rôle des HSPG dans le transfert de gène devrait être investigué individuellement plutôt que collectivement. En effet, le rôle spécifique de chaque membre des HSPG sur la capture des polyplexes et leur permissivité à l’expression génique demeure encore inconnu. En exprimant de manière transitoire chaque membre des syndécanes et glypicanes à la surface des cellules CHO, nous avons déterminé leur effet inhibiteur ou activateur sur la capture des polyplexes sans pouvoir conclure quant à l’effet de cette surexpression sur l’efficacité de transfection. Par contre, lorsqu’ils sont présents dans le milieu de culture, le domaine extracellulaire des HSPG réduit l’efficacité de transfection des cellules CHO sans induire la dissociation des polyplexes. Curieusement, lorsque chaque HSPG est exprimé de manière stable dans les cellules CHO, seulement une légère modulation de l’expression du transgène a pu être observée. Ces travaux ont contribué à la compréhension des mécanismes d'action du vecteur polycationique polyéthylènimine et à préciser le rôle des protéoglycanes à héparane sulfate dans le transfert de gène des cellules CHO et HEK293.

Continuous acquisition of MHC:peptide complexes by recipient cells contributes to the generation of anti-graft CD8+T cell immunity

Understanding the evolution of the direct and indirect pathways of allorecognition following tissue transplantation is essential in the design of tolerance-promoting protocols. On the basis that donor bone marrow-derived antigen presenting cells are eliminated within days of transplantation, it has been argued that the indirect response represents the major threat to long term transplant survival, and is consequently the key target for regulation. However, the detection of MHC transfer between cells, and particularly the capture of MHC:peptide complexes by dendritic cells, led us to propose a third, semi-direct, pathway of MHC allorecognition. Persistence of this pathway would lead to sustained activation of direct pathway T cells, arguably persisting for the life of the transplant. In this study, we focused on the contribution of acquired MHC class I, on recipient DCs, during the life span of a skin graft. We observed that MHC class I acquisition by recipient DCs occurs for at least one month following transplantation and may be the main source of alloantigen that drives CD8+ cytotoxic T cell responses. In addition, acquired MHC class I-peptide complexes stimulate T cell responses in vivo further emphasizing the need to regulate both pathways to induce indefinite survival of the graft.

Le diagnostic anténatal modifie-t-il la prise en charge néonatale et le devenir à 1 an des enfants suivis pour atrésie de l’œsophage de type III ?

International audience

Rôle des protéoglycanes à héparane sulfate dans le transfert de gène des cellules CHO et HEK293

La possibilité de programmer une cellule dans le but de produire une protéine d’intérêt est apparue au début des années 1970 avec l’essor du génie génétique. Environ dix années plus tard, l’insuline issue de la plateforme de production microbienne Escherichia coli, fut la première protéine recombinante (r-protéine) humaine commercialisée. Les défis associés à la production de r-protéines plus complexes et glycosylées ont amené l’industrie biopharmaceutique à développer des systèmes d’expression en cellules de mammifères. Ces derniers permettent d’obtenir des protéines humaines correctement repliées et de ce fait, biologiquement actives. Afin de transférer le gène d’intérêt dans les cellules de mammifères, le polyéthylènimine (PEI) est certainement un des vecteurs synthétiques le plus utilisé en raison de son efficacité, mais aussi sa simplicité d’élaboration, son faible coût et sa stabilité en solution qui facilite son utilisation. Il est donc largement employé dans le contexte de la production de r-protéines à grande échelle et fait l’objet d’intenses recherches dans le domaine de la thérapie génique non virale. Le PEI est capable de condenser efficacement l’ADN plasmidique (vecteur d’expression contenant le gène d’intérêt) pour former des complexes de petites tailles appelés polyplexes. Ces derniers doivent contourner plusieurs étapes limitantes afin de délivrer le gène d’intérêt au noyau de la cellule hôte. Dans les conditions optimales du transfert de gène par le PEI, les polyplexes arborent une charge positive nette interagissant de manière électrostatique avec les protéoglycanes à héparane sulfate (HSPG) qui décorent la surface cellulaire. On observe deux familles d’HSPG exprimés en abondance à la surface des cellules de mammifères : les syndécanes (4 membres, SDC1-4) et les glypicanes (6 membres, GPC1-6). Si l’implication des HSPG dans l’attachement cellulaire des polyplexes est aujourd’hui largement acceptée, leur rôle individuel vis-à-vis de cet attachement et des étapes subséquentes du transfert de gène reste à confirmer. Après avoir optimisées les conditions de transfection des cellules de mammifères CHO et HEK293 dans le but de produire des r-protéines secrétées, nous avons entrepris des cinétiques de capture, d’internalisation des polyplexes et aussi d’expression du transgène afin de mieux comprendre le processus de transfert de gène. Nous avons pu observer des différences au niveau de ces paramètres de transfection dépendamment du système d’expression et des caractéristiques structurelles du PEI utilisé. Ces résultats présentés sous forme d’articles scientifiques constituent une base solide de l’enchaînement dans le temps des évènements essentiels à une transfection efficace des cellules CHO et HEK293 par le PEI. Chaque type cellulaire possède un profil d’expression des HSPG qui lui est propre, ces derniers étant plus ou moins permissifs au transfert de gène. En effet, une étude menée dans notre laboratoire montre que les SDC1 et SDC2 ont des rôles opposés vis-à-vis du transfert de gène. Alors que tous deux sont capables de lier les polyplexes, l’expression de SDC1 permet leur internalisation contrairement à l’expression de SDC2 qui l’inhibe. De plus, lorsque le SDC1 est exprimé à la surface des cellules HEK293, l’efficacité de transfection est augmentée de douze pourcents. En utilisant la capacité de SDC1 à induire l’internalisation des polyplexes, nous avons étudié le trafic intracellulaire des complexes SDC1 / polyplexes dans les cellules HEK293. De plus, nos observations suggèrent une nouvelle voie par laquelle les polyplexes pourraient atteindre efficacement le noyau cellulaire. Dans le contexte du transfert de gène, les HSPG sont essentiellement étudiés dans leur globalité. S’il est vrai que le rôle des syndécanes dans ce contexte est le sujet de quelques études, celui des glypicanes est inexploré. Grâce à une série de traitements chimiques et enzymatiques visant une approche « perte de fonction », l’importance de la sulfatation comme modification post-traductionnelle, l’effet des chaînes d’héparanes sulfates mais aussi des glypicanes sur l’attachement, l’internalisation des polyplexes, et l’expression du transgène ont été étudiés dans les cellules CHO et HEK293. L’ensemble de nos observations indique clairement que le rôle des HSPG dans le transfert de gène devrait être investigué individuellement plutôt que collectivement. En effet, le rôle spécifique de chaque membre des HSPG sur la capture des polyplexes et leur permissivité à l’expression génique demeure encore inconnu. En exprimant de manière transitoire chaque membre des syndécanes et glypicanes à la surface des cellules CHO, nous avons déterminé leur effet inhibiteur ou activateur sur la capture des polyplexes sans pouvoir conclure quant à l’effet de cette surexpression sur l’efficacité de transfection. Par contre, lorsqu’ils sont présents dans le milieu de culture, le domaine extracellulaire des HSPG réduit l’efficacité de transfection des cellules CHO sans induire la dissociation des polyplexes. Curieusement, lorsque chaque HSPG est exprimé de manière stable dans les cellules CHO, seulement une légère modulation de l’expression du transgène a pu être observée. Ces travaux ont contribué à la compréhension des mécanismes d'action du vecteur polycationique polyéthylènimine et à préciser le rôle des protéoglycanes à héparane sulfate dans le transfert de gène des cellules CHO et HEK293.

Complexes cationiques POCOP de nickel : synthèse, caractérisation, réactivité et étude catalytique

Ce mémoire traite de la chimie des complexes pinceurs de nickel (II) cationiques ayant un ligand de type POCOP. Elle se divise en deux parties. La première traite de la synthèse, de la caractérisation et de la réactivité des complexes cationiques pinceurs de Ni(II) de type POCOP (POCOP = 1,3-bis(phosphinitobenzene), où C fait partie d’un cycle benzénique et est lié au métal, et P est un ligand phosphoré aussi lié au métal). Ces complexes ont un ligand acétonitrile coordonné au centre métallique et sont du type [(R-POCOPR’)Ni(NCMe)][OSO2CF3], où R est un substituant du cycle benzénique et R’ est un substituant sur le ligand phosphoré (R’ = iPr: R = H (1), p-Me(2), p-OMe(3), p-CO2Me(4), p-Br(5), m,m-tBu2(6), m-OMe(7), m-CO2Me(8); R’ = t-Bu : R = H (9), p-CO2Me(10)). Les complexes cationiques sont préparés en faisant réagir le dérivé Ni(II) neutre correspondant R-(POCOPR’)Ni-Br avec Ag(OSO2CF3¬) dans l’acétonitrile à température ambiante. L’impact des groupements R et R’ du ligand POCOP sur la structure et sur les propriétées électroniques du complexe a été étudié par spectroscopies RMN, UV-VIS et IR, analyse électrochimique, et diffraction des rayons X. Les valeurs de fréquence du lien C≡N (ν(C≡N)) augmentent avec le caractère électroattracteur du complexe, dans l’ordre 7 < 3 ~ 2 ~ 6 < 1 < 5 ~ 8 < 4 et 9 < 10. Ces résultats sont en accord avec le fait qu’une augmentation du caractère électrophile du centre métallique devrait résulter en une augmentation de la donation σ MeCN→Ni. De plus, les complexes cationiques montrent tous un potentiel d’oxydation Ni(II)/Ni(III) plus élevé que leurs analogues neutres Ni-Br. Ensuite, une étude d’équilibre entre un complexe neutre (R-POCOPR’)NiBr et un complexe cationique [(R-POCOPR’)Ni(NCMe)][OSO2CF3] démontre l’échange facile des ligands MeCN et Br. La deuxième partie de ce mémoire consiste en deux chapitres. Le premier (Chapitre 3) est une étude structurelle permettant une meilleure compréhension du mécanisme d’hydroamination des oléfines activées promue par les complexes présentés au chapitre 1, suivi de tentatives de synthèse de nouveaux composés POCOP cationiques comportant un ligand amine et nitrile, et de déplacement du groupement amine par un groupement nitrile. Le deuxième chapitre (4) décrit la réactivité et la cinétique de la réaction d’hydroamination et d’hydroalkoxylation d’oléfines activées, qui permet ainsi de mieux comprendre l’impact des différentes variables du système (groupements R et R’, température, substrats, solvent, etc.) sur la réactivité catalytique.

Complexes cationiques POCOP de nickel : synthèse, caractérisation, réactivité et étude catalytique

Ce mémoire traite de la chimie des complexes pinceurs de nickel (II) cationiques ayant un ligand de type POCOP. Elle se divise en deux parties. La première traite de la synthèse, de la caractérisation et de la réactivité des complexes cationiques pinceurs de Ni(II) de type POCOP (POCOP = 1,3-bis(phosphinitobenzene), où C fait partie d’un cycle benzénique et est lié au métal, et P est un ligand phosphoré aussi lié au métal). Ces complexes ont un ligand acétonitrile coordonné au centre métallique et sont du type [(R-POCOPR’)Ni(NCMe)][OSO2CF3], où R est un substituant du cycle benzénique et R’ est un substituant sur le ligand phosphoré (R’ = iPr: R = H (1), p-Me(2), p-OMe(3), p-CO2Me(4), p-Br(5), m,m-tBu2(6), m-OMe(7), m-CO2Me(8); R’ = t-Bu : R = H (9), p-CO2Me(10)). Les complexes cationiques sont préparés en faisant réagir le dérivé Ni(II) neutre correspondant R-(POCOPR’)Ni-Br avec Ag(OSO2CF3¬) dans l’acétonitrile à température ambiante. L’impact des groupements R et R’ du ligand POCOP sur la structure et sur les propriétées électroniques du complexe a été étudié par spectroscopies RMN, UV-VIS et IR, analyse électrochimique, et diffraction des rayons X. Les valeurs de fréquence du lien C≡N (ν(C≡N)) augmentent avec le caractère électroattracteur du complexe, dans l’ordre 7 < 3 ~ 2 ~ 6 < 1 < 5 ~ 8 < 4 et 9 < 10. Ces résultats sont en accord avec le fait qu’une augmentation du caractère électrophile du centre métallique devrait résulter en une augmentation de la donation σ MeCN→Ni. De plus, les complexes cationiques montrent tous un potentiel d’oxydation Ni(II)/Ni(III) plus élevé que leurs analogues neutres Ni-Br. Ensuite, une étude d’équilibre entre un complexe neutre (R-POCOPR’)NiBr et un complexe cationique [(R-POCOPR’)Ni(NCMe)][OSO2CF3] démontre l’échange facile des ligands MeCN et Br. La deuxième partie de ce mémoire consiste en deux chapitres. Le premier (Chapitre 3) est une étude structurelle permettant une meilleure compréhension du mécanisme d’hydroamination des oléfines activées promue par les complexes présentés au chapitre 1, suivi de tentatives de synthèse de nouveaux composés POCOP cationiques comportant un ligand amine et nitrile, et de déplacement du groupement amine par un groupement nitrile. Le deuxième chapitre (4) décrit la réactivité et la cinétique de la réaction d’hydroamination et d’hydroalkoxylation d’oléfines activées, qui permet ainsi de mieux comprendre l’impact des différentes variables du système (groupements R et R’, température, substrats, solvent, etc.) sur la réactivité catalytique.