Distribution of HLA-DRB1 alleles in a mixed population with insulin-dependent diabetes mellitus from the Southeast of Brazil

HLA class II genes are strongly associated with susceptibility and resistance to insulin-dependent diabetes mellitus (IDDM). The present study reports the HLA-DRB1 genotyping of 41 IDDM patients and 99 healthy subjects from the Southeast of Brazil (Campinas region). Both groups consisted of an ethnic mixture of Caucasian, African Negro and Amerindian origin. HLA-DRB1*03 and *04 alleles were found at significantly higher frequencies among IDDM patients compared to the controls (DRB1*03: 48.8% vs 18.2%, P<0.005, RR = 4.27; DRB1*04: 43.9% vs 15.1%, P<0.008, RR = 4.37) and were associated with a susceptibility to the disease. DRB1*03/*04 heterozygosity conferred a strong IDDM risk (RR = 5.44). In contrast, the HLA-DRB1*11 allele frequency was lower among IDDM patients (7.3% vs 26.3% in controls), but the difference was not significant. These data agree with those described for other populations and allow genetic characterization of IDDM in Brazil

Regulation of transgene expression in genetic immunization

The use of mammalian gene expression vectors has become increasingly important for genetic immunization and gene therapy as well as basic research. Essential for the success of these vectors in genetic immunization is the proper choice of a promoter linked to the antigen of interest. Many genetic immunization vectors use promoter elements from pathogenic viruses including SV40 and CMV. Lymphokines produced by the immune response to proteins expressed by these vectors could inhibit further transcription initiation by viral promoters. Our objective was to determine the effect of IFN-g on transgene expression driven by viral SV40 or CMV promoter/enhancer and the mammalian promoter/enhancer for the major histocompatibility complex class I (MHC I) gene. We transfected the luciferase gene driven by these three promoters into 14 cell lines of many tissues and several species. Luciferase assays of transfected cells untreated or treated with IFN-g indicated that although the viral promoters could drive luciferase production in all cell lines tested to higher or lower levels than the MHC I promoter, treatment with IFN-g inhibited transgene expression in most of the cell lines and amplification of the MHC I promoter-driven transgene expression in all cell lines. These data indicate that the SV40 and CMV promoter/enhancers may not be a suitable choice for gene delivery especially for genetic immunization or cancer cytokine gene therapy. The MHC I promoter/enhancer, on the other hand, may be an ideal transgene promoter for applications involving the immune system.

HLA-DQA1 allele typing by nonisotopic PCR-LIS-SSCP

In the present study we used a simple and reliable method for HLA-DQA1 allele typing based on the single-stranded conformation polymorphism (SSCP) properties of DNA molecules obtained by PCR. The technique consists of PCR amplification of a DNA fragment comprising the second exon of the HLA-DQA1 gene, amplicon denaturation using a low ionic strength solution (LIS), and electrophoresis on a small native polyacrylamide gel, followed by a rapid silver staining procedure. In order to validate the technique and to obtain the allele patterns for the DQA1 gene, 50 cervical samples were typed using this methodology and the commercial Amplitype® HLA DQA1 Amplification and Typing kit. All the alleles detected with the kit were characterized by the LIS-SSCP approach. This procedure proved to be useful for population screening and typing of the DQA1 gene as well as for detecting new alleles or mutations in the donor-recipient molecular matching of HLA class II genes.

Modulation of B lymphocyte function by an aqueous fraction of the ethanol extract of Cissampelos sympodialis Eichl (Menispermaceae)

Cissampelos sympodialis Eichl species are used in folk medicine for the treatment of asthma, arthritis and rheumatism. In the present study, we investigated the immunomodulatory effect of an aqueous fraction of a 70% (v/v) ethanol extract of C. sympodialis leaves on B lymphocyte function. The hydroalcoholic extract inhibited the in vitro proliferative response of resting B cells induced by LPS (IC50 = 17.2 µg/ml), anti-delta-dextran (IC50 = 13.9 µg/ml) and anti-IgM (IC50 = 24.3 µg/ml) but did not affect the anti-MHC class II antibody-stimulated proliferative response of B cell blasts obtained by stimulation with IL-4 and anti-IgM. Incubation with the hydroalcoholic extract used at 50 µg/ml induced a 700% increase in intracellular cAMP levels. IgM secretion by resting B cells (obtained from normal mice) and polyclonally activated B cells (obtained from Trypanosoma cruzi-infected animals) was inhibited by the hydroalcoholic extract. The latter were more sensitive to the hydroalcoholic extract since 6.5 µg/ml induced a 20% inhibition in the response of cells from normal mice while it inhibited the response of B cells from infected animals by 75%. The present data indicate that the alcoholic extract of C. sympodialis inhibited B cell function through an increase in intracellular cAMP levels. The finding that the hydroalcoholic extract inhibited immunoglobulin secretion suggests a therapeutic use for the extract from C. sympodialis in conditions associated with unregulated B cell function and enhanced immunoglobulin secretion. Finally, the inhibitory effect of the hydroalcoholic extract on B cells may indicate an anti-inflammatory effect of this extract.

Polymorphism of the promoter region and exon 1 of the CTLA4 gene in endemic pemphigus foliaceus (fogo selvagem)

Endemic pemphigus foliaceus (EPF) is an autoimmune bullous skin disease characterized by acantholysis and antibodies against a desmosomal protein, desmoglein 1. Genetic and environmental factors contribute to development of this multifactorial disease. HLA class II and some cytokine gene polymorphisms are the only genetic markers thus far known to be associated with susceptibility to or protection from EPF. The cytotoxic T-lymphocyte antigen-4 gene (CTLA4) encodes a key immunoreceptor molecule that regulates and inhibits T-cell proliferation. It participates in the regulatory process controlling autoreactivity and therefore has been considered a strong candidate gene in autoimmune diseases. In the search for genes that might influence EPF pathogenesis, we analyzed variants of the CTLA4 gene in a sample of 118 patients and 291 controls from a Brazilian population. This is the first study investigating the possible role of polymorphisms of the 2q33 chromosomal region in differential susceptibility to pemphigus foliaceus. Promoter region and exon 1 single nucleotide polymorphisms -318 (C,T) and 49 (A,G) were genotyped using sequence-specific oligonucleotide probes after amplification by the polymerase chain reaction. The allelic and genotypic frequencies did not differ significantly between the patient and the control groups (-318T: 9.8 and 10.9%, 49G: 33.0 and 35.2% were the allelic frequencies in patients and controls, respectively). In addition, no significant difference was found when the patient and control population samples were stratified by the presence of HLA-DRB1 alleles. We conclude that the CTLA4 -318 (C,T) and 49 (A,G) polymorphisms do not play a major role in EPF development.

Low expression of antigen-presenting and costimulatory molecules by lung cells from tuberculosis patients

Costimulatory and antigen-presenting molecules are essential to the initiation of T cell immunity to mycobacteria. The present study analyzed by immunocytochemistry, using monoclonal antibodies and alkaline phosphatase-anti-alkaline phosphatase method, the frequency of costimulatory (CD86, CD40, CD40L, CD28, and CD152) and antigen-presenting (MHC class II and CD1) molecules expression on human lung cells recovered by sputum induction from tuberculosis (TB) patients (N = 22) and non-TB controls (N = 17). TB cases showed a statistically significant lower percentage of HLA-DR+ cells than control subjects (21.9 ± 4.2 vs 50.0 ± 7.2%, P < 0.001), even though similar proportions of TB cases (18/22) and control subjects (16/17, P = 0.36) had HLA-DR-positive-stained cells. In addition, fewer TB cases (10/22) compared to control subjects (16/17) possessed CD86-expressing cells (P = 0.04; OR: 0.05; 95%CI = 0.00-0.51), and TB cases expressed a lower percentage of CD86+ cells (P = 0.04). Moreover, TB patients with clinically limited disease (£1 lobe) on chest X-ray exhibited a lower percentage of CD86-bearing cells compared to patients with more extensive lung disease (>1 lobe) (P = 0.02). The lower expression by lung cells from TB patients of HLA-DR and CD86, molecules involved in antigen presentation and activation of T cells, may minimize T cell recognition of Mycobacterium tuberculosis, fostering an immune dysfunctional state and active TB.

Tracheal cryopreservation: caspase-3 immunoreactivity in tracheal epithelium and in mixed glands

Cryopreservation has an immunomodulating effect on tracheal tissue as a result of class II antigen depletion due to epithelium exfoliation. However, not all epithelium is detached. We evaluated the role of apoptosis in the remaining epithelium of 30 cryopreserved tracheal grafts. Caspase-3 immunoreactivity of tracheal epithelium was studied in canine tracheal segments cryopreserved with F12K medium, with or without subsequent storage in liquid nitrogen at -196°C for 15 days. Loss of structural integrity of tracheal mixed glands was observed in all cryopreserved tracheal segments. Caspase-3 immunoreactivity in tracheal mucosa and in mixed glands was significantly decreased, in contrast to the control group and to cryopreserved tracheal segments in which it remained high, due to the effect of storage in liquid nitrogen (P < 0.05, ANOVA and Tukey test). We conclude that apoptosis can be triggered in epithelial cells during tracheal graft harvesting even prior to cryopreservation, and although the epithelial caspase-3 immunoreactivity is reduced in tracheal cryopreservation, this could be explained by increased cell death. Apoptosis cannot be stopped during tracheal cryopreservation.

Association of MICA gene polymorphisms with liver fibrosis in schistosomiasis patients in the Dongting Lake region

Major histocompatibility complex class I chain-related A (MICA) is a highly polymorphic gene located within the MHC class I region of the human genome. Expressed as a cell surface glycoprotein, MICA modulates immune surveillance by binding to its cognate receptor on natural killer cells, NKG2D, and its genetic polymorphisms have been recently associated with susceptibility to some infectious diseases. We determined whether MICA polymorphisms were associated with the high rate of Schistosoma parasitic worm infection or severity of disease outcome in the Dongting Lake region of Hunan Province, China. Polymerase chain reaction-sequence specific priming (PCR-SSP) and sequencing-based typing (SBT) were applied for high-resolution allele typing of schistosomiasis cases (N = 103, age range = 36.2-80.5 years, 64 males and 39 females) and healthy controls (N = 141, age range = 28.6-73.3 years, 73 males and 68 females). Fourteen MICA alleles and five short-tandem repeat (STR) alleles were identified among the two populations. Three (MICA*012:01/02, MICA*017 and MICA*027) showed a higher frequency in healthy controls than in schistosomiasis patients, but the difference was not significantly correlated with susceptibility to S. japonicum infection (Pc > 0.05). In contrast, higher MICA*A5 allele frequency was significantly correlated with advanced liver fibrosis (Pc < 0.05). Furthermore, the distribution profile of MICA alleles in this Hunan Han population was significantly different from those published for Korean, Thai, American-Caucasian, and Afro-American populations (P < 0.01), but similar to other Han populations within China (P > 0.05). This study provides the initial evidence that MICA genetic polymorphisms may underlie the severity of liver fibrosis occurring in schistosomiasis patients from the Dongting Lake region.

Primary structure and expression studies of the dihydrofolate reductase gene (DFRI) of Saccharomyces cerevisiae

The nucleotide sequence of a genomic DNA fragment thought previously to contain the dihydrofolate reductase gene (DFR1) of Saccharomyces cerevisiae by genetic criteria was determined. This DNA fragment of 1784' basepairs contains a large open reading frame from position 800 to 1432, which encodes a enzyme with a predicted molecular weight of 24,229.8 Daltons. Analysis of the amino acid sequence of this protein revealed that the yeast polypep·tide contained 211 amino acids, compared to the 186 residues commonly found in the polypeptides of other eukaryotes. The difference in size of the gene product can be attributed mainly to an insert in the yeast gene. Within this region, several consensus sequences required for processing of yeast nuclear and class II mitochondrial introns were identified, but appear not sufficient for the RNA splicing. The primary structure of the yeast DHFR protein has considerable sequence homology with analogous polypeptides from other organisms, especially in the consensus residues involved in cofactor and/or inhibitor binding. Analysis of the nucleotide sequence also revealed the presence of a number of canonical sequences identified in yeast as having some function in the regulation of gene expression. These include UAS elements (TGACTC) required for tIle amino acid general control response, and "TATA H boxes as well as several consensus sequences thought to be required for transcriptional termination and polyadenylation. Analysis of the codon usage of the yeast DFRl coding region revealed a codon bias index of 0.0083. this valve very close to zero suggestes 3 that the gene is expressed at a relatively low level under normal physiological conditions. The information concerning the organization of the DFRl were used to construct a variety of fusions of its 5' regulatory region with the coding region of the lacZ gene of E. coli. Some of such fused genes encoded a fusion product that expressed in E.coli and/or in yeast under the control of the 5' regulatory elements of the DFR1. Further studies with these fusion constructions revealed that the beta-galactosidase activity encoded on multicopy plasmids was stimulated transiently by prior exposure of yeast host cells to UV light. This suggests that the yeast PFRl gene is indu.ced by UV light and nlay in1ply a novel function of DHFR protein in the cellular responses to DNA damage. Another novel f~ature of yeast DHFR was revealed during preliminary studies of a diploid strain containing a heterozygous DFRl null allele. The strain was constructed by insertion of a URA3 gene within the coding region of DFR1. Sporulation of this diploid revealed that meiotic products segregated 2:0 for uracil prototrophy when spore clones were germinated on medium supplemented with 5-formyltetrahydrofolate (folinic acid). This finding suggests that, in addition to its catalytic activity, the DFRl gene product nlay play some role in the anabolisln of folinic acid. Alternatively, this result may indicate that Ura+ haploid segregants were inviable and suggest that the enzyme has an essential cellular function in this species.

Caractérisation structurale de la molécule HLA-DO

Les molécules classiques du CMH de classe II présentent des peptides antigéniques aux lymphocytes T CD4+. Cette présentation est régulée par deux molécules non classiques : HLA-DM catalyse la relâche de CLIP et le chargement de peptides et HLA-DO module l’activité de DM. Une expression insuffisante en cellules d’insectes empêche les expériences de cristallisation de DO, probablement en raison de sa conformation, rendant DO instable et inapte à sortir du réticulum endoplasmique (RE). DM corrige la conformation de DO et permet sa sortie du RE. Aussi, par ses ponts disulfures uniques, DM adopte une conformation stable et peut sortir du RE sans lier d’autre molécule. Nous avons tenté de corriger la conformation de DO en introduisant des cystéines pour établir des ponts homologues à ceux de DM. La conformation de DO ne fut pas corrigée. Par ailleurs, nous avons augmenté l’expression de DO en introduisant une séquence partielle de Kozak. Nous avons aussi étudié l’effet de DM sur l’expression de DO. DM a favorisé l’expression de DO, probablement en diminuant sa dégradation. Chaque chaîne du dimère DMαβ est impliquée dans l’oxydation de sa chaîne partenaire. La conformation non-optimale de DO pourrait traduire une incapacité des chaînes α ou β à favoriser l’oxydation de sa partenaire; DM corrigerait ce problème. Notre analyse d’immunobuvardage de type Western a toutefois démontré que DM ne modifie pas l’état d’oxydation de DOα et DOβ. Finalement, nous avons étudié l’interaction DO-DM. L’acide aminé DOαE41 est impliqué dans cette liaison. Certains des acides aminés entre α80 et α84 pourraient être impliqués. Nous avons muté des acides aminés de cette région de DOα. Les résidus testés ne semblent pas impliqués dans la liaison DO-DM. L’obtention de la structure tridimensionnelle de DO et la caractérisation de son état oxydatif et de sa liaison à DM permettront de mieux comprendre son rôle.

Étude polarimétrique d’étoiles jeunes

Afin de mieux comprendre l'évolution des étoiles jeunes, nous avons utilisé un code Monte Carlo simulant leur environnement afin d'étudier une nouvelle distribution chez les étoiles Herbig Ae/Be et pour reproduire des cartes d'intensité et de polarisation linéaire obtenues au télescope Canada-France-Hawaii (TCFH) en novembre 2003. Le code datant de la fin des années 80, nous avons dû non seulement le corriger, mais aussi ajouter quelques éléments afin de tenir compte des dernières avancées dans le domaine de la polarisation provenant du milieu circumstellaire. Les étoiles à l'étude étant jeunes (moins de quelques millions d'années), leur voisinage est toujours constitué de grains de poussière mélangés avec du gaz. Selon leur âge, nous retrouvons cette poussière sous différentes structures soit, par exemple, par un disque entouré d'une enveloppe (objets jeunes de classe I) ou par un simple disque (objets de classe II et III). Selon la structure que prend la poussière, les cartes de polarisation et d'intensité qui en résultent vont changer. Nous allons discuter de cette variation des cartes de polarisation selon la distribution de poussière. Suite aux modifications apportées au code, il a fallu s'assurer que celui-ci fonctionne bien. Pour ce faire, nous avons mis au point quelques critères qui nous assurent, s'ils sont satisfaits, que le code Monte Carlo produit de bons résultats. Après avoir validé le code, il est maintenant possible de l'utiliser aux fins d'avancer le domaine de la polarisation. En effet, Dullemond et al.(2001) proposent une nouvelle distribution de grain autour des étoiles Herbig Ae/Be afin de mieux expliquer leur distribution d'énergie spectrale. Par contre, qu'en est-il des cartes de polarisation résultantes? C'est sur cette question que nous nous sommes arrêtés. Par la suite, nous avons essayé de reproduire du mieux possible, tenant compte des limitations du code, les cartes de polarisation obtenues au TCFH. Nous avons étudié en détail les données de R Mon (résultats qui seront présentés sous forme d'article pour fin de publication) et de V376 Cas. De plus, notre étude de V376 Cas nous a permis d'amener des conclusions sur les processus causant les vecteurs parallèles aux disques des étoiles jeunes.

Exploration fonctionnelle des réponses cellulaires T CD4+ et CD8+ dans l’infection par le VIH-1

L’infection par le VIH-1 est caractérisée par une déplétion progressive des cellules T CD4+ ainsi que par un dysfonctionnement des cellules T qui, en l’absence de traitements anti-rétroviraux, conduit inéluctablement à la progression de la maladie vers le stade SIDA. Certains des mécanismes impliqués dans ce dysfonctionnement de la réponse cellulaire T ont été élucidés et ont révélé un rôle important de la molécule PD-1 dans l’exhaustion des cellules T en phase chronique de l’infection. En effet, des niveaux élevés de PD-1 ont été associés à une charge virale élevée ainsi qu’à une diminution de la production de cytokines et de la capacité de proliférer des cellules T spécifiques du virus. De plus, bloquer in vitro l’interaction de PD-1 avec son ligand PD-L1 en utilisant un anticorps bloquant rétabli la fonction de ces cellules. De façon intéressante, notre groupe ainsi que d’autres équipes, ont montré que l’expression de PD-1 était non seulement augmentée sur les cellules spécifiques de l’antigène mais aussi sur les cellules T totales. Cependant, peu de choses sont connues quant à l’impact de l’expression de PD-1 sur le renouvellement et la différenciation des cellules T qui expriment PD-1, et ce au cours de l’infection. L’expression de PD-1 n’a notamment pas été étudiée en phase aigue de l’infection. Nous montrons clairement que, aussi bien chez les individus en phase aigue qu’en phase chronique de l’infection, l’expression de PD-1 est augmentée sur toutes les sous-populations T, y compris les cellules naïves. Nous avons également mis en relief une distribution anormale des sous-populations T, ces cellules ayant un phénotype plus différencié, et ce à tous les stades de la maladie. Dans cette thèse, nous discutons le rôle possible de PD-1 dans l’homéostasie des cellules T chez les individus infectés par le VIH-1. En étudiant la transition de la phase aigue à la phase chronique de l’infection, nous avons trouvé que les sous-populations T CD8+ des individus récemment infectés exprimaient moins de PD-1 que celles des individus à un stade plus avancé de la maladie. Ces niveaux plus élevés de PD-1 sur les cellules T CD8+ en phase chronique sont associés à des niveaux réduits de prolifération in vivo – comme mesuré par l’expression de Ki67 – suggérant que l’expression de PD-1 est partiellement impliquée dans cette perte de fonction des cellules T CD8+. De plus, les cellules naïves s’accumulent en fréquence lors de la transition de la phase aigue à la phase chronique de l’infection. Considérant que les cellules naïves expriment déjà des hauts niveaux de PD-1, nous avons émis l’hypothèse que l’activation initiale des cellules T chez les individus chroniquement infectés est affectée. En résumé, nous proposons un modèle où des hauts niveaux d’expression de PD-1 sont associés à (1) un dysfonctionnement de la réponse cellulaire T CD8+ et (2) un défaut d’activation des cellules naïves ce qui contribue non seulement à la progression de la maladie mais aussi ce qui va limiter l’efficacité de potentiels vaccins dans l’infection par le VIH-1 en empêchant toute nouvelle réponse d’être initiée. Afin de mieux disséquer la réponse immunitaire mise en place lors d’une infection comme celle du VIH-1, nous avons développé un outil qui permet de détecter les cellules T CD4+ i.e. des tétramères de CMH de classe II. Ces réactifs ont pour but d’augmenter l’avidité du CMH de classe II pour son ligand et donc de détecter des TCR de faible affinité. Dans cette thèse, nous décrivons une méthode originale et efficace pour produire diverses molécules de HLA-DR liant de façon covalente le peptide antigénique. Mieux déterminer les mécanismes responsables de l’exhaustion des cellules T dans l’infection par le VIH-1 et de la progression de la maladie, ainsi que développer des outils de pointe pour suivre ces réponses T, est central à une meilleure compréhension de l’interaction entre le virus et le système immunitaire de l’hôte, et permettra ainsi le développement de stratégies pertinentes pour lutter contre l’infection par le VIH-1.

Étude structure-fonction des fructose-1,6-bisphosphate aldolases métallo-dépendantes : mécanisme catalytique et développement d’antimicrobiens

Les fructose-1,6-bisphosphate aldolases (FBPA) sont des enzymes glycolytiques (EC 4.1.2.13) qui catalysent la transformation réversible du fructose-1,6-bisphosphate (FBP) en deux trioses-phosphates, le glycéraldéhyde-3-phosphate (G3P) et le dihydroxyacétone phosphate (DHAP). Il existe deux classes de FBPA qui diffèrent au niveau de leur mécanisme catalytique. Les classes I passent par la formation d’un intermédiaire covalent de type iminium alors que les classes II, métallodépendantes, utilisent généralement un zinc catalytique. Contrairement au mécanisme des classes I qui a été très étudié, de nombreuses interrogations subsistent au sujet de celui des classes II. Nous avons donc entrepris une analyse détaillée de leur mécanisme réactionnel en nous basant principalement sur la résolution de structures cristallographiques. De nombreux complexes à haute résolution furent obtenus et ont permis de détailler le rôle de plusieurs résidus du site actif de l’enzyme. Nous avons ainsi corrigé l’identification du résidu responsable de l’abstraction du proton de l’O4 du FBP, une étape cruciale du mécanisme. Ce rôle, faussement attribué à l’Asp82 (chez Helicobacter pylori), est en fait rempli par l’His180, un des résidus coordonant le zinc. L’Asp82 n’en demeure pas moins essentiel car il oriente, active et stabilise les substrats. Enfin, notre étude met en évidence le caractère dynamique de notre enzyme dont la catalyse nécessite la relocalisation du zinc et de nombreux résidus. La dynamique de la protéine ne permet pas d’étudier tous les aspects du mécanisme uniquement par l’approche cristallographique. En particulier, le résidu effectuant le transfert stéréospécifique du proton pro(S) sur le carbone 3 (C3) du DHAP est situé sur une boucle qui n’est visible dans aucune de nos structures. Nous avons donc développé un protocole de dynamique moléculaire afin d’étudier sa dynamique. Validé par l’étude d’inhibiteurs de la classe I, l’application de notre protocole aux FBPA de classe II a confirmé l’identification du résidu responsable de cette abstraction chez Escherichia coli (Glu182) mais pointe vers un résidu diffèrent chez H. pylori (Glu149 au lieu de Glu142). Nos validations expérimentales confirment ces observations et seront consolidées dans le futur. Les FBPA de classe II sont absentes du protéome humain mais sont retrouvées chez de nombreux pathogènes, pouvant même s'y révéler essentielles. Elles apparaissent donc comme étant une cible idéale pour le développement de nouveaux agents anti-microbiens. L’obtention de nouveaux analogues des substrats pour ces enzymes a donc un double intérêt, obtenir de nouveaux outils d’étude du mécanisme mais aussi développer des molécules à visée pharmacologique. En collaboration avec un groupe de chimistes, nous avons optimisé le seul inhibiteur connu des FBPA de classe II. Les composés obtenus, à la fois plus spécifiques et plus puissants, permettent d’envisager une utilisation pharmacologique. En somme, c’est par l’utilisation de techniques complémentaires que de nouveaux détails moléculaires de la catalyse des FBPA de classe II ont pu être étudiés. Ces techniques permettront d’approfondir la compréhension fine du mécanisme catalytique de l’enzyme et offrent aussi de nouvelles perspectives thérapeutiques.

Molecular interactions of arbuscular mycorrhizal fungi with mycotoxin-producing fungi and their role in plant defense responses

Les trichothécènes de Fusarium appartiennent au groupe des sesquiterpènes qui sont des inhibiteurs la synthèse des protéines des eucaryotes. Les trichothécènes causent d’une part de sérieux problèmes de santé aux humains et aux animaux qui ont consommé des aliments infectés par le champignon et de l’autre part, elles sont des facteurs importants de la virulence chez plantes. Dans cette étude, nous avons isolé et caractérisé seize isolats de Fusarium de la pomme de terre infectée naturellement dans un champs. Les tests de pathogénicité ont été réalisés pour évaluer la virulence des isolats sur la pomme de terre ainsi que leur capacité à produire des trichothécènes. Nous avons choisi F. sambucinum souche T5 comme un modèle pour cette étude parce qu’il était le plus agressif sur la pomme de terre en serre en induisant un flétrissement rapide, un jaunissement suivi de la mort des plantes. Cette souche produit le 4,15-diacétoxyscirpénol (4,15-DAS) lorsqu’elle est cultivée en milieu liquide. Nous avons amplifié et caractérisé cinq gènes de biosynthèse trichothécènes (TRI5, TRI4, TRI3, TRI11, et TRI101) impliqués dans la production du 4,15-DAS. La comparaison des séquences avec les bases de données a montré 98% et 97% d'identité de séquence avec les gènes de la biosynthèse des trichothécènes chez F. sporotrichioides et Gibberella zeae, respectivement. Nous avons confrenté F. sambucinum avec le champignon mycorhizien à arbuscule Glomus irregulare en culture in vitro. Les racines de carotte et F. sambucinum seul, ont été utilisés comme témoins. Nous avons observé que la croissance de F. sambucinum a été significativement réduite avec la présence de G. irregulare par rapport aux témoins. Nous avons remarqué que l'inhibition de la croissance F. sambucinum a été associée avec des changements morphologiques, qui ont été observés lorsque les hyphes de G. irregulare ont atteint le mycélium de F. sambucinum. Ceci suggère que G. irregulare pourrait produire des composés qui inhibent la croissance de F. sambucinum. Nous avons étudié les patrons d’expression des gènes de biosynthèse de trichothécènes de F. sambucinum en présence ou non de G. irregulare, en utilisant le PCR en temps-réel. Nous avons observé que TRI5 et TRI6 étaient sur-exprimés, tandis que TRI4, TRI13 et TRI101 étaient en sous-exprimés en présence de G. irregulare. Des analyses par chromatographie en phase-gazeuse (GC-MS) montrent clairement que la présence de G. irregulare réduit significativement la production des trichothécènes par F. sambucinum. Le dosage du 4,15-DAS a été réduit à 39 μg/ml milieu GYEP par G. irregulare, comparativement à 144 μg/ml milieu GYEP quand F. sambucinum est cultivé sans G. irregulare. Nous avons testé la capacité de G. irregulare à induire la défense des plants de pomme de terre contre l'infection de F. sambucinum. Des essais en chambre de croissance montrent que G. irregulare réduit significativement l’incidence de la maladie causée par F. sambucinum. Nous avons aussi observé que G. irregulare augmente la biomasse des racines, des feuilles et des tubercules. En utilisant le PCR en temps-réel, nous avons étudié les niveaux d’expression des gènes impliqué dans la défense des plants de pommes de terre tels que : chitinase class II (ChtA3), 1,3-β-glucanase (Glub), peroxidase (CEVI16), osmotin-like protéin (OSM-8e) et pathogenèses-related protein (PR-1). Nous avons observé que G. irregulare a induit une sur-expression de tous ces gènes dans les racines après 72 heures de l'infection avec F. sambucinum. Nous avons également trové que la baisse provoquée par F. sambucinum des gènes Glub et CEVI16 dans les feuilles pourrait etre bloquée par le traitement AMF. Ceci montre que l’inoculation avec G. irregulare constitut un bio-inducteur systémique même dans les parties non infectées par F. sambucinum. En conclusion, cette étude apporte de nouvelles connaissances importantes sur les interactions entre les plants et les microbes, d’une part sur les effets directs des champignons mycorhiziens sur l’inhibition de la croissance et la diminution de la production des mycotoxines chez Fusarium et d’autre part, l’atténuation de la sévérité de la maladie dans des plantes par stimulation leur défense. Les données présentées ouvrent de nouvelles perspectives de bio-contrôle contre les pathogènes mycotoxinogènes des plantes.

Genèse de l’immunopeptidome du CMH de classe I

La différentiation entre le « soi » et le « non-soi » est un processus biologique essentiel à la vie. Les peptides endogènes présentés par les complexes majeurs d’histocompatibilité de classe I (CMH I) représentent le fondement du « soi » pour les lymphocytes T CD8+. On donne le nom d’immunopeptidome à l’ensemble des peptides présentés à la surface cellulaire par les molécules du CMH I. Nos connaissances concernant l’origine, la composition et la plasticité de l’immunopeptidome restent très limitées. Dans le cadre de cette thèse, nous avons développé une nouvelle approche par spectrométrie de masse permettant de définir avec précision : la nature et l’abondance relative de l’ensemble des peptides composant l’immunopeptidome. Nous avons trouvé que l’immunopeptidome, et par conséquent la nature du « soi » immun, est surreprésenté en peptides provenant de transcrits fortement abondants en plus de dissimuler une signature tissu-spécifique. Nous avons par la suite démontré que l’immunopeptidome est plastique et modulé par l’activité métabolique de la cellule. Nous avons en effet constaté que les modifications du métabolisme cellulaire par l’inhibition de mTOR (de l’anglais mammalian Target Of Rapamycin) provoquent des changements dynamiques dans la composition de l’immunopeptidome. Nous fournissons également la première preuve dans l’étude des systèmes que l’immunopeptidome communique à la surface cellulaire l’activité de certains réseaux biochimiques ainsi que de multiples événements métaboliques régulés à plusieurs niveaux à l’intérieur de la cellule. Nos découvertes ouvrent de nouveaux horizons dans les domaines de la biologie des systèmes et de l’immunologie. En effet, notre travail de recherche suggère que la composition de l’immunopeptidome est modulée dans l’espace et le temps. Il est par conséquent très important de poursuivre le développement de méthodes quantitatives au niveau des systèmes qui nous permettront de modéliser la plasticité de l’immunopeptidome. La simulation et la prédiction des variations dans l’immunopeptidome en réponse à différents facteurs cellulaires intrinsèques et extrinsèques seraient hautement pertinentes pour la conception de traitements immunothérapeutiques.