Study of the mechanisms regulating the proliferative potential of human CD8+T lymphocytes over-expressing telomerase reverse transcriptase (hTERT)

Résumé La plupart des cellules issues du sang ont une durée de vie limitée. Dans les cellules somatiques humaines, y incluant les lymphocytes T, la taille des télomères diminue progressivement à chaque division cellulaire, pouvant aboutir à des instabilités chromosomiques. L'expression ectopique du gène de la transcriptase réverse de la télomérase (hTERT) dans les cellules restaure l'activité de la télomérase, et permet un rallongement de leur vie réplicative. Malgré l'absence de signes caractéristiques de transformation, nous ne savons pas encore si les cellules somatiques qui surexpriment hTERT sont physiologiquement indiscernables des cellules normales. Certaines études récentes proposent que la télomérase joue plusieurs rôles additionnels dans d'autres phénomènes biologiques tels que la réparation de l'ADN, la survie et la croissance des cellules. Dans notre étude, nous avons utilisé des clones issus de lymphocytes T cytotoxiques surexprimant la télomérase afin d'étudier les mécanismes moléculaires qui règlent leur prolifération et leur sénescence. Nous avons montré que les «jeunes » cellules T exprimant ou non hTERT révèlent des taux de croissance identiques suite à des réponses de stimulation induites par des mitogènes. De plus, aucun changement global dans leur expression des gènes n'a pu être mis en évidence. Curieusement, nous avons observé des réponses réduites dans la prolifération des cellules transduites avec la télomérase qui présentaient une élongation des télomères et une durée de vie prolongée. Ces cellules, malgré le maintien d'un niveau élevé de l'expression de gènes impliqués dans la progression du cycle cellulaire, ont également montré une expression accrue de plusieurs gènes trouvés en commun avec nos lymphocytes T vieillissants n'exprimant pas de télomérase. En particulier, les cellules ayant une durée de vie prolongée grâce à l'expression de la télomérase accumulaient également certains inhibiteurs du cycle cellulaire tels que p16Ink4a et p21Cip1, associés à l'arrêt de la croissance cellulaire. En résumé, nos résultats indiquent la présence fonctionnelle de mécanismes alternatifs pouvant contrôler la croissance réplicative de ces cellules; ils sont donc encourageants dans l'optique d'une utilisation à moindre risque de lymphocytes T «immortalisés » à des fins thérapeutiques pour traiter les tumeurs malignes ou les infections. Summary Most mature blood cells have a finite life span. In human somatic cells, including T lymphocytes, telomeres progressively shorten with each cell division eventually leading to chromosomal instability. Ectopic expression of the human telomerase reverse transcriptase (hTERT) gene in cells restores telomerase activity and results in the extension of their replicative life span. Despite lack of transformation characteristics, it is yet unknown whether somatic cells that over-express telomerase are biologically and physiologically indistinguishable from normal cells. Recent data suggest that telomerase might mediate additional functions in DNA repair, cell survival and cell growth. Using CD8+ T lymphocyte clones over-expressing telomerase we investigated the molecular mechanisms that regulate T cell proliferation and senescence. Here we show that early-passage T cell clones transduced or not with hTERT displayed identical growth rates upon mitogenic stimulation and no marked global changes in gene expression. Surprisingly, reduced proliferative responses were observed in hTERT-transduced cells with elongated telomeres and extended life span. These cells, despite maintaining high expression level of genes involved in cell cycle division and progression, also showed increased expression of several genes associated with normal aging T lymphocytes. In particular, late passage T cells over-expressing telomerase accumulated the cyclin-dependent inhibitors p16INK4a and p21CIP1 that have largely been associated with in vitro growth arrest. Whether tumor-reactive CD8+ T cells that ectopically express telomerase could now be used for adoptive transfer therapy in cancer patients remains unclear at this point. Nevertheless, our results regarding the safe and effective use of hTERT-transduced lymphocytes are encouraging, since they indicate that alternative growth arrest mechanisms such as p 16 and p21 are still functional in these cells and regulate to some extend their growth potential.

Transcription factors link mouse WAP-T mammary tumors with human breast cancer.

Mouse models are important tools to decipher the molecular mechanisms of mammary carcinogenesis and to mimic the respective human disease. Despite sharing common phenotypic and genetic features, the proper translation of murine models to human breast cancer remains a challenging task. In a previous study we showed that in the SV40 transgenic WAP-T mice an active Met-pathway and epithelial-mesenchymal characteristics distinguish low- and high-grade mammary carcinoma. To assign these murine tumors to corresponding human tumors we here incorporated the analysis of expression of transcription factor (TF) coding genes and show that thereby a more accurate interspecies translation can be achieved. We describe a novel cross-species translation procedure and demonstrate that expression of unsupervised selected TFs, such as ELF5, HOXA5 and TFCP2L1, can clearly distinguish between the human molecular breast cancer subtypes-or as, for example, expression of TFAP2B between yet unclassified subgroups. By integrating different levels of information like histology, gene set enrichment, expression of differentiation markers and TFs we conclude that tumors in WAP-T mice exhibit similarities to both, human basal-like and non-basal-like subtypes. We furthermore suggest that the low- and high-grade WAP-T tumor phenotypes might arise from distinct cells of tumor origin. Our results underscore the importance of TFs as common cross-species denominators in the regulatory networks underlying mammary carcinogenesis.

Growth accounting in items of turbulence and death: efficiency, technology, capital accumulation and human capital 1929-1950

We employ a non-parametrical approach to growth accounting (Data Envelopment Analysis,DEA) to disentangle the proximate sources of labour productivity growth in 41 nationsbetween 1929 and 1950 by decomposing productivity growth into four components:technological change; efficiency catch-up (movements towards the production frontier),capital accumulation and human capital accumulation. We show that efficiency catch-upgenerally explains productivity growth, whereas technological change and factoraccumulation were limited and distorted by the effects of war. War clearly hamperedefficiency. Moreover, an unbalanced ratio of human capital to physical capital (a gap to thetechnological leader) was crucial for efficiency catching-up.

Purification and characterization of the human Rad51 protein, an analogue of E. coli RecA.

In bacteria, genetic recombination is catalysed by RecA protein, the product of the recA gene. A human gene that shares homology with Escherichia coli recA (and its yeast homologue RAD51) has been cloned from a testis cDNA library, and its 37 kDa product (hRad51) purified to homogeneity. The human Rad51 protein binds to single- and double-stranded DNA and exhibits DNA-dependent ATPase activity. Using a topological assay, we demonstrate that hRad51 underwinds duplex DNA, in a reaction dependent upon the presence of ATP or its non-hydrolysable analogue ATP gamma S. Complexes formed with single- and double-stranded DNA have been observed by electron microscopy following negative staining. With nicked duplex DNA, hRad51 forms helical nucleoprotein filaments which exhibit the striated appearance characteristic of RecA or yeast Rad51 filaments. Contour length measurements indicate that the DNA is underwound and extended within the nucleoprotein complex. In contrast to yeast Rad51 protein, human Rad51 forms filaments with single-stranded DNA in the presence of ATP/ATP gamma S. These resemble the inactive form of the RecA filament which is observed in the absence of a nucleotide cofactor.

Rapid prototyping of compliant human aortic roots for assessment of valved stents.

Adequate in-vitro training in valved stents deployment as well as testing of the latter devices requires compliant real-size models of the human aortic root. The casting methods utilized up to now are multi-step, time consuming and complicated. We pursued a goal of building a flexible 3D model in a single-step procedure. We created a precise 3D CAD model of a human aortic root using previously published anatomical and geometrical data and printed it using a novel rapid prototyping system developed by the Fab@Home project. As a material for 3D fabrication we used common house-hold silicone and afterwards dip-coated several models with dispersion silicone one or two times. To assess the production precision we compared the size of the final product with the CAD model. Compliance of the models was measured and compared with native porcine aortic root. Total fabrication time was 3 h and 20 min. Dip-coating one or two times with dispersion silicone if applied took one or two extra days, respectively. The error in dimensions of non-coated aortic root model compared to the CAD design was <3.0% along X, Y-axes and 4.1% along Z-axis. Compliance of a non-coated model as judged by the changes of radius values in the radial direction by 16.39% is significantly different (P<0.001) from native aortic tissue--23.54% at the pressure of 80-100 mmHg. Rapid prototyping of compliant, life-size anatomical models with the Fab@Home 3D printer is feasible--it is very quick compared to previous casting methods.

Death and resurrection of the human IRGM gene

Immunity-related GTPases (IRG) play an important role in defense against intracellular pathogens. One member of this gene family in humans, IRGM, has been recently implicated as a risk factor for Crohn's disease. We analyzed the detailed structure of this gene family among primates and showed that most of the IRG gene cluster was deleted early in primate evolution, after the divergence of the anthropoids from prosimians ( about 50 million years ago). Comparative sequence analysis of New World and Old World monkey species shows that the single-copy IRGM gene became pseudogenized as a result of an Alu retrotransposition event in the anthropoid common ancestor that disrupted the open reading frame (ORF). We find that the ORF was reestablished as a part of a polymorphic stop codon in the common ancestor of humans and great apes. Expression analysis suggests that this change occurred in conjunction with the insertion of an endogenous retrovirus, which altered the transcription initiation, splicing, and expression profile of IRGM. These data argue that the gene became pseudogenized and was then resurrected through a series of complex structural events and suggest remarkable functional plasticity where alleles experience diverse evolutionary pressures over time. Such dynamism in structure and evolution may be critical for a gene family locked in an arms race with an ever-changing repertoire of intracellular parasites.

Sequencing primate genomes: what have we learned?

We summarize the progress in whole-genome sequencing and analyses of primate genomes. These emerging genome datasets have broadened our understanding of primate genome evolution revealing unexpected and complex patterns of evolutionary change. This includes the characterization of genome structural variation, episodic changes in the repeat landscape, differences in gene expression, new models regarding speciation, and the ephemeral nature of the recombination landscape. The functional characterization of genomic differences important in primate speciation and adaptation remains a significant challenge. Limited access to biological materials, the lack of detailed phenotypic data and the endangered status of many critical primate species have significantly attenuated research into the genetic basis of primate evolution. Next-generation sequencing technologies promise to greatly expand the number of available primate genome sequences; however, such draft genome sequences will likely miss critical genetic differences within complex genomic regions unless dedicated efforts are put forward to understand the full spectrum of genetic variation.

Potential target antigens for immunotherapy in human pancreatic cancer.

BACKGROUND: To be effective and selective, immunotherapy ideally targets specifically tumor cells and spares normal tissues. Identification of tumor specific antigens is a prerequisite to establish an effective immunotherapy. Still very little is known about the expression of tumor-related antigens in pancreatic neoplasms. Cancer Testis antigens (CT) are antigens shared by a variety of malignant tumors, but not by normal tissues with the exception of germ cells in testis. Restricted expression in neoplastic tissues and inherent immunogenic features make CT antigens ideal for use in immunotherapy. We analyzed the expression of a selected panel of nine CT antigens that have been proven to elicit an efficient immunogenic response in other malignancies. In addition we analyzed the expression of HERV-K-MEL, an immunogenic antigen of viral origin. METHODS: Pancreatic adenocarcinoma tumor samples (n=130) were obtained intraoperatively, control tissues (n=23) were collected from cadaveric donor and from patients with chronic pancreatitis. Tumor-associated antigen expression of MAGE-A1, MAGE-A3, MAGE-A4, MAGE-A10, LAGE-1, NY-ESO-1, SCP-1, SSX-2, SSX-4 and HERV-K-MEL was assessed by PCR. Sequencing of PCR products were performed to assess the expression of SSX-4 in neoplastic and normal pancreatic tissues. RESULTS: Three of 10 tested antigens were expressed in over 10% of malignant pancreatic tissue samples. SSX-4 was found positive in 30% of cases, SCP-1 in 19% and HERV-K-MEL in 23% of cases. No expression of CT antigens was found in non-malignant pancreatic tissue with the exception of SSX-4 and and SSX-2. CONCLUSIONS: Fifty two percentage of the analyzed tissues expressed at least one CT antigen. The concomitant expression of SSX-4 in both malignant and non-malignant pancreatic tissue is a new finding which may raise concerns for immunotherapy. However, HERV-K-MEL is expressed with a relatively high prevalence and may be a candidate for specific immunotherapy in a large subgroup of pancreatic cancer patients. This study advocates the analysis of patients with regard to their immunogenic profile before the onset of antigen-specific immunotherapy.

Quantitative monitoring of tamoxifen in human plasma extended to 40 metabolites using liquid-chromatography high-resolution mass spectrometry: new investigation capabilities for clinical pharmacology.

Liquid-chromatography (LC) high-resolution (HR) mass spectrometry (MS) analysis can record HR full scans, a technique of detection that shows comparable selectivity and sensitivity to ion transitions (SRM) performed with triple-quadrupole (TQ)-MS but that allows de facto determination of "all" ions including drug metabolites. This could be of potential utility in in vivo drug metabolism and pharmacovigilance studies in order to have a more comprehensive insight in drug biotransformation profile differences in patients. This simultaneous quantitative and qualitative (Quan/Qual) approach has been tested with 20 patients chronically treated with tamoxifen (TAM). The absolute quantification of TAM and three metabolites in plasma was realized using HR- and TQ-MS and compared. The same LC-HR-MS analysis allowed the identification and relative quantification of 37 additional TAM metabolites. A number of new metabolites were detected in patients' plasma including metabolites identified as didemethyl-trihydroxy-TAM-glucoside and didemethyl-tetrahydroxy-TAM-glucoside conjugates corresponding to TAM with six and seven biotransformation steps, respectively. Multivariate analysis allowed relevant patterns of metabolites and ratios to be associated with TAM administration and CYP2D6 genotype. Two hydroxylated metabolites, α-OH-TAM and 4'-OH-TAM, were newly identified as putative CYP2D6 substrates. The relative quantification was precise (<20 %), and the semiquantitative estimation suggests that metabolite levels are non-negligible. Metabolites could play an important role in drug toxicity, but their impact on drug-related side effects has been partially neglected due to the tremendous effort needed with previous MS technologies. Using present HR-MS, this situation should evolve with the straightforward determination of drug metabolites, enlarging the possibilities in studying inter- and intra-patients drug metabolism variability and related effects.

The role of migration and domestic transmission in the spread of HIV-1 non-B subtypes in Switzerland.

BACKGROUND: By analyzing human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) pol sequences from the Swiss HIV Cohort Study (SHCS), we explored whether the prevalence of non-B subtypes reflects domestic transmission or migration patterns. METHODS: Swiss non-B sequences and sequences collected abroad were pooled to construct maximum likelihood trees, which were analyzed for Swiss-specific subepidemics, (subtrees including ≥80% Swiss sequences, bootstrap >70%; macroscale analysis) or evidence for domestic transmission (sequence pairs with genetic distance <1.5%, bootstrap ≥98%; microscale analysis). RESULTS: Of 8287 SHCS participants, 1732 (21%) were infected with non-B subtypes, of which A (n = 328), C (n = 272), CRF01_AE (n = 258), and CRF02_AG (n = 285) were studied further. The macroscale analysis revealed that 21% (A), 16% (C), 24% (CRF01_AE), and 28% (CRF02_AG) belonged to Swiss-specific subepidemics. The microscale analysis identified 26 possible transmission pairs: 3 (12%) including only homosexual Swiss men of white ethnicity; 3 (12%) including homosexual white men from Switzerland and partners from foreign countries; and 10 (38%) involving heterosexual white Swiss men and females of different nationality and predominantly nonwhite ethnicity. CONCLUSIONS: Of all non-B infections diagnosed in Switzerland, <25% could be prevented by domestic interventions. Awareness should be raised among immigrants and Swiss individuals with partners from high prevalence countries to contain the spread of non-B subtypes.

Establishment of models to study mouse and human retinogenesis "in vitro" : isolation and characterization of retinal stem cells

SUMMARY IN FRENCH Les cellules souches sont des cellules indifférenciées capables a) de proliférer, b) de s'auto¬renouveller, c) de produire des cellules différenciées, postmitotiques et fonctionnelles (multipotencialité), et d) de régénérer le tissu après des lésions. Par exemple, les cellules de souches hematopoiétiques, situées dans la moelle osseuse, peuvent s'amplifier, se diviser et produire diverses cellules différenciées au cours de la vie, les cellules souches restant dans la moelle osseuse et consentant leur propriété. Les cellules souches intestinales, situées dans la crypte des microvillosités peuvent également régénérer tout l'intestin au cours de la vie. La rétine se compose de six classes de neurones et d'un type de cellule gliale. Tous ces types de cellules sont produits par un progéniteur rétinien. Le pic de production des photorécepteurs se situe autour des premiers jours postnatals chez la souris. A cette période la rétine contient les cellules hautement prolifératives. Dans cette étude, nous avons voulu analyser le phénotype de ces cellules et leur potentiel en tant que cellules souches ou progénitrices. Nous nous sommes également concentrés sur l'effet de certains facteurs épigéniques sur leur destin cellulaire. Nous avons observé que toutes les cellules prolifératives isolées à partir de neurorétines postnatales de souris expriment le marqueur de glie radiaire RC2, ainsi que des facteurs de transcription habituellement trouvés dans la glie radiaire (Mash1, Pax6), et répondent aux critères des cellules souches : une capacité élevée d'expansion, un état indifférencié, la multipotencialité (démontrée par analyse clonale). Nous avons étudié la différentiation des cellules dans différents milieux de culture. En l'absence de sérum, l'EGF induit l'expression de la β-tubulin-III, un marqueur neuronal, et l'acquisition d'une morphologie neuronale, ceci dans 15% des cellules présentes. Nous avons également analysé la prolifération de cellules. Seulement 20% des cellules incorporent le bromodéoxyuridine (BrdU) qui est un marqueur de division cellulaire. Ceci démontre que l'EGF induit la formation des neurones sans une progression massive du cycle cellulaire. Par ailleurs, une stimulation de 2h d'EGF est suffisante pour induire la différentiation neuronale. Certains des neurones formés sont des cellules ganglionnaires rétiniennes (GR), comme l'indique l'expression de marqueurs de cellules ganglionnaires (Ath5, Brn3b et mélanopsine), et dans de rare cas d'autres neurones rétiniens ont été observés (photorécepteurs (PR) et cellules bipolaires). Nous avons confirmé que les cellules souches rétiniennes tardives n'étaient pas restreintes au cours du temps et qu'elles conservent leur multipotencialité en étant capables de générer des neurones dits précoces (GR) ou tardifs (PR). Nos résultats prouvent que l'EGF est non seulement un facteur contrôlant le développement glial, comme précédemment démontré, mais également un facteur efficace de différentiation pour les neurones rétiniens, du moins in vitro. D'autre part, nous avons voulu établir si l'oeil adulte humain contient des cellules souches rétiniennes (CSRs). L'oeil de certains poissons ou amphibiens continue de croître pendant l'âge adulte du fait de l'activité persistante des cellules souches rétiniennes. Chez les poissons, le CSRs se situe dans la marge ciliaire (CM) à la périphérie de la rétine. Bien que l'oeil des mammifères ne se développe plus pendant la vie d'adulte, plusieurs groupes ont prouvé que l'oeil de mammifères adultes contient des cellules souches rétiniennes également dans la marge ciliaire plus précisément dans l'épithélium pigmenté et non dans la neurorétine. Ces CSRs répondent à certains critères des cellules souches. Nous avons identifié et caractérisé les cellules souches rétiniennes résidant dans l'oeil adulte humain. Nous avons prouvé qu'elles partagent les mêmes propriétés que leurs homologues chez les rongeurs c.-à-d. auto-renouvellement, amplification, et différenciation en neurones rétiniens in vitro et in vivo (démontré par immunocoloration et microarray). D'autre part, ces cellules peuvent être considérablement amplifiées, tout en conservant leur potentiel de cellules souches, comme indiqué par l'analyse de leur profil d'expression génique (microarray). Elles expriment également des gènes communs à diverses cellules souches: nucleostemin, nestin, Brni1, Notch2, ABCG2, c-kit et son ligand, aussi bien que cyclin D3 qui agit en aval de c-kit. Nous avons pu montré que Bmi1et Oct4 sont nécessaires pour la prolifération des CSRs confortant leur propriété de cellules souches. Nos données indiquent que la neurorétine postnatale chez la souris et l'épithélium pigmenté de la marge ciliaire chez l'humain adulte contiennent les cellules souches rétiniennes. En outre, nous avons développé un système qui permet d'amplifier et de cultiver facilement les CSRs. Ce modèle permet de disséquer les mécanismes impliqués lors de la retinogenèse. Par exemple, ce système peut être employé pour l'étude des substances ou des facteurs impliqués, par exemple, dans la survie ou dans la génération des cellules rétiniennes. Il peut également aider à disséquer la fonction de gènes ou les facteurs impliqués dans la restriction ou la spécification du destin cellulaire. En outre, dans les pays occidentaux, la rétinite pigmentaire (RP) touche 1 individu sur 3500 et la dégénérescence maculaire liée à l'âge (DMLA) affecte 1 % à 3% de la population âgée de plus de 60 ans. La génération in vitro de cellules rétiniennes est aussi un outil prometteur pour fournir une source illimitée de cellules pour l'étude de transplantation cellulaire pour la rétine. SUMMARY IN ENGLISH Stem cells are defined as undifferentiated cells capable of a) proliferation, b) self maintenance (self-renewability), c) production of many differentiated functional postmitotic cells (multipotency), and d) regenerating tissue after injury. For instance, hematopoietic stem cells, located in bone marrow, can expand, divide and generate differentiated cells into the diverse lineages throughout life, the stem cells conserving their status. In the villi crypt, the intestinal stem cells are also able to regenerate the intestine during their life time. The retina is composed of six classes of neurons and one glial cell. All these cell types are produced by the retinal progenitor cell. The peak of photoreceptor production is reached around the first postnatal days in rodents. Thus, at this stage the retina contains highly proliferative cells. In our research, we analyzed the phenotype of these cells and their potential as possible progenitor or stem cells. We also focused on the effect of epigenic factor(s) and cell fate determination. All the proliferating cells isolated from mice postnatal neuroretina harbored the radial glia marker RC2, expressed transcription factors usually found in radial glia (Mash 1, Pax6), and met the criteria of stem cells: high capacity of expansion, maintenance of an undifferentiated state, and multipotency demonstrated by clonal analysis. We analyzed the differentiation seven days after the transfer of the cells in different culture media. In the absence of serum, EGF led to the expression of the neuronal marker β-tubulin-III, and the acquisition of neuronal morphology in 15% of the cells. Analysis of cell proliferation by bromodeoxyuridine incorporation revealed that EGF mainly induced the formation of neurons without stimulating massively cell cycle progression. Moreover, a pulse of 2h EGF stimulation was sufficient to induce neuronal differentiation. Some neurons were committed to the retinal ganglion cell (RGC) phenotype, as revealed by the expression of retinal ganglion markers (Ath5, Brn3b and melanopsin), and in few cases to other retinal phenotypes (photoreceptors (PRs) and bipolar cells). We confirmed that the late RSCs were not restricted over-time and conserved multipotentcy characteristics by generating retinal phenotypes that usually appear at early (RGC) or late (PRs) developmental stages. Our results show that EGF is not only a factor controlling glial development, as previously shown, but also a potent differentiation factor for retinal neurons, at least in vitro. On the other hand, we wanted to find out if the adult human eye contains retina stem cells. The eye of some fishes and amphibians continues to grow during adulthood due to the persistent activity of retinal stem cells (RSCs). In fish, the RSCs are located in the ciliary margin zone (CMZ) at the periphery of the retina. Although, the adult mammalian eye does not grow during adult life, several groups have shown that the adult mouse eye contains retinal stem cells in the homologous zone (i.e. the ciliary margin), in the pigmented epithelium and not in the neuroretina. These RSCs meet some criteria of stem cells. We identified and characterized the human retinal stem cells. We showed that they posses the same features as their rodent counterpart i.e. they self-renew, expand and differentiate into retinal neurons in vitro and in vivo (indicated by immunostaining and microarray analysis). Moreover, they can be greatly expanded while conserving their sternness potential as revealed by the gene expression profile analysis (microarray approach). They also expressed genes common to various stem cells: nucleostemin, nestin, Bmil , Notch2, ABCG2, c-kit and its ligand, as well as cyclin D3 which acts downstream of c-kit. Furthermore, Bmil and Oct-4 were required for RSC proliferation reinforcing their stem cell identity. Our data indicate that the mice postnatal neuroretina and the adult pigmented epithelium of adult human ciliary margin contain retinal stem cells. We developed a system to easily expand and culture RSCs that can be used to investigate the retinogenesis. For example, it can help to screen drugs or factors involved, for instance, in the survival or generation of retinal cells. This could help to dissect genes or factors involved in the restriction or specification of retinal cell fate. In Western countries, retinitis pigmentosa (RP) affects 1 out of 3'500 individuals and age-related macula degeneration (AMD) strikes 1 % to 3% of the population over 60. In vitro generation of retinal cells is thus a promising tool to provide an unlimited cell source for cellular transplantation studies in the retina.

Immunohistochemical expression of endothelial markers CD31, CD34, von Willebrand Factor and Fli-1 in normal human tissues

Résumé du travail de thèse Introduction : Les différentes cellules endothéliales du lit vasculaire ont de nombreuses similitudes fonctionnelles et morphologiques. Cependant, elles présentent également une importante hétérogénéité structurelle et fonctionnelle qui peut avoir des implications notamment dans l'angiogenèse et le développement des maladies cardio-vasculaires. Peu d'études ont été publiées au sujet de l'expression et de la distribution des marqueurs endothéliaux dans les tissus humain normaux. Objectif : Nous avons étudié l'expression immunohistochimique des marqueurs endothéliaux CD31, CD34, vWF et Fli-1 dans les vaisseaux périphériques du rein, du poumon, de la rate, du foie, du cour et des gros vaisseaux ; incluant l'aorte, la veine cave inférieure, l'artère rénale ainsi que les artères et veines pulmonaires et fémorales. Matériel et méthodes : Les échantillons tissulaires ont été obtenus à partir de matériel d'autopsie et de biopsies. Le matériel a été fixé en formaline et inclus en paraffine. Les coupes de paraffine ont été colorées immunohistochimiquement avec CD31, CD34 et vWF. Les biopsies ont également été colorées immunohistochimiquement avec Fli-1, D2-40 et Lyve-1. Résultats : L'expression immunohistochimique de ces marqueurs est hétérogène dans les différents organes étudiés. Dans le rein, l'endothélium fenêtré des glomérules exprime fortement CD31 et CD34. Par contre, il n'exprime pas ou alors de manière faible et focale vWF. Dans le poumon, les capillaires alvéolaires expriment fortement CD31 et CD34 mais sont habituellement négatifs pour le vWF. L'expression de vWF augmente graduellement avec le calibre vasculaire dans le poumon. Les sinusoïdes de la rate expriment CD31 de manière diffuse mais ils n'expriment pas CD34. Les sinusoïdes du foie expriment CD31 de part et d'autre des lobules. Par contre, CD34 est exprimé seulement dans la région périportale. L'expression de Fli-1 dans les cellules endothéliales est ubiquitaire et ne varie pas suivant le type de vaisseau ou d'organe. Fli-1 est également exprimé dans d'autres types de cellules, essentiellement des lymphocytes. D2-40 est exprimé seulement dans l'endothélium des vaisseaux lymphatiques. L'expression de Lyve-1 dans ce matériel de routine était inconstante et non reproductible. Conclusion : Ces résultats indiquent que l'expression des marqueurs endothéliaux CD31, CD34 et vWF est hétérogène dans le lit vasculaire et qu'elle varie entre différents vaisseaux et différents compartiments anatomiques du même organe. D2-40 ne marque que les cellules endothéliales lymphatiques.

Why human islets die? analysis of death signaling pathways during isolation and following cytokine treatments

RESUME Le diabète de type 1 se définit comme un désordre métabolique d'origine auto-immune qui aboutit à la destruction progressive et sélective de la cellule ß-pancréatique sécrétrice d'insuline. Cette maladie représente 10 % des cas de diabète enregistrés dans la population mondiale, et touche les jeunes de moins de 20 ans. Le traitement médical par insulinothérapie corrige le manque d'hormone mais ne prévient pas les nombreuses complications telles que les atteintes cardiaques, neurologiques, rénales, rétiniennes, et les amputations que la maladie provoque. Le remplacement de la cellule ß par transplantation d'îlots de Langerhans est une alternative prometteuse au traitement médical du diabète de type 1. Cependant la greffe d'îlots est encore un traitement expérimental et ne permet pas un contrôle efficace de la glycémie au long terme chez les patients transplantés, et les raisons de cet échec restent mal comprises. L'obstacle immédiat qui se pose est la purification d'un nombre suffisant d'îlots viables et la perte massive de ces îlots dans les premières heures suite à la greffe. Cette tendance presque systématique de la perte fonctionnelle du greffon immédiatement après la transplantation est connue sous le terme de « primary graft non-function » (PNF). En effet, la procédure d'isolement des îlots provoque la destruction des composantes cellulaires et non cellulaires du tissu pancréatique qui jouent un rôle déterminant dans le processus de survie de l'îlot. De plus, la transplantation elle-même expose les cellules à différents stress, notamment le stress par les cytokines inflammatoires qui encourage la mort cellulaire par apoptose et provoque par la suite le rejet de la greffe. L'ensemble de ces mécanismes aboutit a une perte de la masse d'îlot estimée a plus de 60%. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés à définir les voies majeures de stress qui régissent cette perte massive d'îlot par apoptose lors du processus d'isolement et suite à l'exposition immédiate aux cytokines. L'ensemble des résultats obtenus indique que plusieurs voies de signalisation intracellulaire sont recrutées qui s'activent de manière maximale très tôt lors des premières phases de l'isolement. La mise en culture des îlots deux jours permet aux voies activées de revenir aux taux de base. De ce fait nous proposons une stratégie dite de protection qui doit être 1) initiée aussitôt que possible lors de l'isolement des îlots pancréatiques, 2) devrait probablement bloquer l'activation de ces différentes voies de stress mis en évidence lors de notre étude et 3) devrait inclure la mise en culture des îlots purifiés deux jours après l'isolement et avant la transplantation. RESUME LARGE PUBLIC Le diabète est une maladie qui entraîne un taux anormalement élevé de sucre (glucose) dans le sang du à une insuffisance du pancréas endocrine à produire de l'insuline, une hormone qui régule la glycémie (taux de glucose dans le sang). On distingue deux types majeurs de diabètes; le diabète de type 1 ou juvénile ou encore appelé diabète maigre qui se manifeste souvent pendant l'enfance et qui se traduit par une déficience absolue en insuline. Le diabète de type 2 ou diabète gras est le plus fréquent, et touche les sujets de plus de 40 ans qui souffrent d'obésité et qui se traduit par une dysfonction de la cellule ß avec une incapacité à réguler la glycémie malgré la production d'insuline. Dans le diabète de type 1, la destruction de la cellule ß est programmée (apoptose) et est majoritairement provoquée par des médiateurs inflammatoires appelés cytokines qui sont produites localement par des cellules inflammatoires du système immunitaire qui envahissent la cellule ß-pancréatiques. Les cytokines activent différentes voies de signalisation parmi lesquelles on distingue celles des Mitogen-Activated Protein Kinase (MAPKs) composées de trois familles de MAPKs: ERK1/2, p38, et JNK, et la voie NF-κB. Le traitement médical par injections quotidiennes d'insuline permet de contrôler la glycémie mais ne prévient pas les nombreuses complications secondaires liées à cette maladie. La greffe d'îlots de Langerhans est une alternative possible au traitement médical, considérée avantageuse comparée a la greffe du pancréas entier. En effet l'embolisation d'îlots dans le foie par injection intraportale constitue une intervention simple sans complications majeures. Néanmoins la technique de préparation d'îlots altère la fonction endocrine et cause la perte massive d'îlots pancréatiques. De plus, la transplantation elle-même expose la cellule ß à différents stress, notamment le stress par les cytokines inflammatoires qui provoque le rejet de greffon cellulaire. Dans la perspective d'augmenter les rendements des îlots purifiés, nous nous sommes intéressés à définir les voies majeures de stress qui régissent cette perte massive d'îlot lors du processus d'isolement et suite à l'exposition immédiate aux cytokines après transplantation. L'ensemble de ces résultats indique que le stress induit lors de l'isolement des îlots et celui des cytokines recrute différentes voies de signalisation intracellulaire (JNK, p38 et NF-κB) qui s'additionnent entre-elles pour altérer la fonction et la viabilité de l'îlot. De ce fait une stratégie doit être mise en place pour bloquer toute action synergique entre ces différentes voies activées pour améliorer la viabilité et la fonction de la cellule ß lors du greffon cellulaire. SUMMARY Type 1 diabetes mellitus (T1DM) is an autoimmune disease characterized by the progressive and selective destruction of the pancreatic ß-cells that secrete insulin, leading to absolute insulin deficiency. T1DM accounts for about 10% of all diabetes cases, affecting persons younger than 20 years of age. Medical treatment using daily exogenous insulin injection corrects hormone deficiency but does not prevent devastating complications such as heart attack, neuropathy, kidney failure, blindness, and amputation caused by the disease. Pancreatic islet transplantation (PIT) is one strategy that holds promise to cure patients with T1DM, but purified pancreatic islet grafts have failed to maintain long-term glucose homeostasis in human recipients, the reasons for this failure being still poorly understood. There is however a more immediate problem with islet grafting that is dependent upon poor islet recovery from donors and early islet loss following the first hours of grafting. This tendency of islet grafts to fail to function within a short period after transplantation is termed primary graft non-function (PNF). Indeed, the islet isolation procedure itself destroys cellular and non-cellular components of the pancreas that may play a role in supporting islet survival. Further, islet transplantation exposes cells to a variety of stressful stimuli, notably pro-inflammatory cytokines that encourage ß-cell death by apoptosis and lead to early graft failure. Altogether these mechanisms lead to an estimated loss of 60% of the total islet mass. Here, we have mapped the major intracellular stress signaling pathways that may mediate human islet loss by apoptosis during isolation and following cytokine attack. We found that several stress pathways are maximally activated from the earliest stages of the isolation procedure. Culturing islet for two days allow for the activated pathways to return to basal levels. We propose that protective strategies should 1) be initiated as early as possible during isolation of the islets, 2) should probably target the activated stress pathways that we uncovered during our studies and 3) should include culturing islets for two days post-isolation and prior transplantation.

Immune responses to airborne fungi and non-invasive airway diseases.

Inhalation of fungal particles is a ubiquitous way of exposure to microorganisms during human life; however, this exposure may promote or exacerbate respiratory diseases only in particular exposure conditions and human genetic background. Depending on the fungal species and form, fungal particles can induce symptoms in the lung by acting as irritants, aeroallergens or pathogens causing infection. Some thermophilic species can even act in all these three ways (e.g. Aspergillus, Penicillium), mesophilic species being only involved in allergic and/or non-allergic airway diseases (e.g. Cladosporium, Alternaria, Fusarium). The goal of the present review is to present the current knowledge on the interaction between airborne fungal particles and the host immune system, to illustrate the differences of immune sensing of different fungal species and to emphasise the importance of conducting research on non-conventional mesophilic fungal species. Indeed, the diversity of fungal species we inhale and the complexity of their composition have a direct impact on fungal particle recognition and immune system decision to tolerate or respond to those particles, eventually leading to collateral damages promoting airway pathologies.

Genome-wide association analysis of blood-pressure traits in African-ancestry individuals reveals common associated genes in African and non-African populations.

High blood pressure (BP) is more prevalent and contributes to more severe manifestations of cardiovascular disease (CVD) in African Americans than in any other United States ethnic group. Several small African-ancestry (AA) BP genome-wide association studies (GWASs) have been published, but their findings have failed to replicate to date. We report on a large AA BP GWAS meta-analysis that includes 29,378 individuals from 19 discovery cohorts and subsequent replication in additional samples of AA (n = 10,386), European ancestry (EA) (n = 69,395), and East Asian ancestry (n = 19,601). Five loci (EVX1-HOXA, ULK4, RSPO3, PLEKHG1, and SOX6) reached genome-wide significance (p < 1.0 × 10(-8)) for either systolic or diastolic BP in a transethnic meta-analysis after correction for multiple testing. Three of these BP loci (EVX1-HOXA, RSPO3, and PLEKHG1) lack previous associations with BP. We also identified one independent signal in a known BP locus (SOX6) and provide evidence for fine mapping in four additional validated BP loci. We also demonstrate that validated EA BP GWAS loci, considered jointly, show significant effects in AA samples. Consequently, these findings suggest that BP loci might have universal effects across studied populations, demonstrating that multiethnic samples are an essential component in identifying, fine mapping, and understanding their trait variability.