The 9-O-acetyl GD3 gangliosides are expressed by migrating chains of subventricular zone neurons in vitro

Neurons from the anterior subventricular zone (SVZ) of the cerebral cortex migrate tangentially to become interneurons in the olfactory bulb during development and in adult rodents. This migration was defined as neuronophilic, independent of a radial glial substrate. The cortical SVZ and the rostral migratory stream to the olfactory bulb were shown to be rich in 9-O-acetyl GD3 gangliosides (9-O-acGD3), which have been previously shown to be implicated in gliophilic migration in the rodent cerebral cortex and cerebellum. In the present study, we performed SVZ explant cultures using rats during their first postnatal week to analyze the expression of these gangliosides in chain migration of neuronal precursors. We characterized migrating chains of these neuroblasts through morphological analysis and immunocytochemistry for the neural cell adhesion molecule. By using the Jones monoclonal antibody which binds specifically to 9-O-acGD3 we showed that migrating chains from the SVZ explants express 9-O-acGD3 which is distributed in a punctate manner in individual cells. 9-O-acGD3 is also present in migrating chains that form in the absence of radial glia, typical of the neuronophilic chain migration of the SVZ. Our data indicate that 9-O-acetylated gangliosides may participate in neuronophilic as well as gliophilic migration.

Dimensions and dynamics in integrin function

Integrins play crucial roles in cell adhesion, migration, and signaling by providing transmembrane links between the extracellular matrix and the cytoskeleton. Integrins cluster in macromolecular complexes to generate cell-matrix adhesions such as focal adhesions. In this mini-review, we compare certain integrin-based biological responses and signaling during cell interactions with standard 2D cell culture versus 3D matrices. Besides responding to the composition of the matrix, cells sense and react to physical properties that include three-dimensionality and rigidity. In routine cell culture, fibroblasts and mesenchymal cells appear to use focal adhesions as anchors. They then use intracellular actomyosin contractility and dynamic, directional integrin movements to stretch cell-surface fibronectin and to generate characteristic long fibrils of fibronectin in "fibrillar adhesions". Some cells in culture proceed to produce dense, three-dimensional matrices similar to in vivo matrix, as opposed to the flat, rigid, two-dimensional surfaces habitually used for cell culture. Cells within such more natural 3D matrices form a distinctive class of adhesion termed "3D-matrix adhesions". These 3D adhesions show distinctive morphology and molecular composition. Their formation is heavily dependent on interactions between integrin alpha5ß1 and fibronectin. Cells adhere much more rapidly to 3D matrices. They also show more rapid morphological changes, migration, and proliferation compared to most 2D matrices or 3D collagen gels. Particularly notable are low levels of tyrosine phosphorylation of focal adhesion kinase and moderate increases in activated mitogen-activated protein kinase. These findings underscore the importance of the dimensionality and dynamics of matrix substrates in cellular responses to the extracellular matrix.

Correlation between serum E-selectin levels and panoramic nailfold capillaroscopy in systemic sclerosis

E-selectin is expressed by the activated endothelium and its plasma levels are increased in patients with systemic sclerosis. Eighteen patients fulfilling the American Rheumatism Association criteria for systemic sclerosis, 15 females and 3 males, 42-70 years old, 9 with diffuse and 9 with limited forms, were sequentially recruited for this study. Serum E-selectin levels were determined by commercially available ELISA and their association with nailfold capillaroscopic abnormalities was investigated. Nailfold capillaries were analyzed by 16X magnification wide-field capillaroscopy. Two parameters on capillaroscopy were used to correlate to serum E-selectin: deletion and ectasia. Data were analyzed statistically by the Student t-test and Spearman correlation. Two-tailed P values below 0.05 were considered significant. E-selectin range was 38 to 200 ng/ml (80 ± 39.94). There was a correlation between serum E-selectin levels and the deletion capillaroscopic score (r = 0.50, P < 0.035). This correlation was even stronger within the first 48 months of diagnosis (r = 0.63, P < 0.048). On the other hand, no association was observed between selectin and ectasia. Patients with diffuse disease presented higher serum E-selectin levels than patients with limited disease, although the difference was not statistically significant (96.44 ± 48.04 vs 63.56 ± 21.77 ng/dl; P = 0.08). The present study is the first showing a correlation between soluble serum E-selectin levels and alterations in capillaroscopy. The stronger correlation of deletion score in capillaroscopy in early disease suggests that serum E-selectin levels might be a useful biochemical marker of disease activity in systemic sclerosis.

The action of red wine and purple grape juice on vascular reactivity is independent of plasma lipids in hypercholesterolemic patients

Although red wine (RW) reduces cardiovascular risk, the mechanisms underlying the effect have not been identified. Correction of endothelial dysfunction by RW flavonoids could be one mechanism. We measured brachial artery reactivity by high-resolution ultrasonography, plasma lipids, glucose, adhesion molecules (ICAM-1 and VCAM), and platelet function in 16 hypercholesterolemic individuals (8 men and 8 women; mean age 51.6 ± 8.1 years) without other risk factors. Twenty-four normal subjects were used as controls for vascular reactivity. Subjects randomly received RW, 250 ml/day, or purple grape juice (GJ), 500 ml/day, for 14 days with an equal wash-out period. At baseline, all 16 subjects were hypercholesterolemic (mean LDL = 181.0 ± 28.7 mg/dl) but HDL, triglycerides, glucose, adhesion molecules, and platelet function were within normal limits. Brachial artery flow-mediated dilation was significantly decreased compared to controls (9.0 ± 7.1 vs 12.1 ± 4.5%; P < 0.05) and increased with both GJ (10.1 ± 7.1 before vs 16.9 ± 6.7% after: P < 0.05) and RW (10.1 ± 6.4 before vs 15.6 ± 4.6% after; P < 0.05). RW, but not GJ, also significantly increased endothelium-independent vasodilation (17.0 ± 8.6 before vs 23.0 ± 12.0% after; P < 0.01). GJ reduced ICAM-1 but not VCAM and RW had no effect on either molecule. No significant alterations were observed in plasma lipids, glucose or platelet aggregability with RW or GJ. Both RW and GJ similarly improved flow-mediated dilation, but RW also enhanced endothelium-independent vasodilation in hypercholesterolemic patients despite the increased plasma cholesterol. Thus, we conclude that GJ may protect against coronary artery disease without the additional negative effects of alcohol despite the gender.

Disintegrins: integrin selective ligands which activate integrin-coupled signaling and modulate leukocyte functions

Extracellular matrix proteins and cell adhesion receptors (integrins) play essential roles in the regulation of cell adhesion and migration. Interactions of integrins with the extracellular matrix proteins lead to phosphorylation of several intracellular proteins such as focal adhesion kinase, activating different signaling pathways responsible for the regulation of a variety of cell functions, including cytoskeleton mobilization. Once leukocytes are guided to sites of infection, inflammation, or antigen presentation, integrins can participate in the initiation, maintenance, or termination of the immune and inflammatory responses. The modulation of neutrophil activation through integrin-mediated pathways is important in the homeostatic control of the resolution of inflammatory states. In addition, during recirculation, T lymphocyte movement through distinct microenvironments is mediated by integrins, which are critical for cell cycle, differentiation and gene expression. Disintegrins are a family of low-molecular weight, cysteine-rich peptides first identified in snake venom, usually containing an RGD (Arg-Gly-Asp) motif, which confers the ability to selectively bind to integrins, inhibiting integrin-related functions in different cell systems. In this review we show that, depending on the cell type and the microenvironment, disintegrins are able to antagonize the effects of integrins or to act agonistically by activating integrin-mediated signaling. Disintegrins have proven useful as tools to improve the understanding of the molecular events regulated by integrin signaling in leukocytes and prototypes in order to design therapies able to interfere with integrin-mediated effects.

Serum and cerebrospinal fluid concentrations of E-selectin in patients with aneurysmal subarachnoid hemorrhage

The goal of the present study was to determine concentrations of E-selectin in both cerebrospinal fluid (CSF) and serum of patients with aneurysmal subarachnoid hemorrhage (SAH) and to evaluate the correlation between the clinical parameters and E-selectin levels. Both CSF and serum samples obtained from 12 patients with aneurysmal SAH and 8 patients with hydrocephalus (control group) without any other known central nervous system disease were assayed for E-selectin by quantitative enzyme-linked immunosorbent assay and the results were compared between the two groups. Mean levels of soluble forms of E-selectin within the first 3 days and on the 5th and 7th days of SAH were 4.0 ± 7.9, 2.8 ± 5.2, and 3.1 ± 4.9 ng/ml in the patient's CSF, and 33.7 ± 9.2, 35.1 ± 7.0, and 35.2 ± 8.7 ng/ml in serum, respectively. In contrast, mean E-selectin levels were 0.1 ± 0.2 ng/ml in CSF and 8.7 ± 5.0 ng/ml in serum of control patients. The difference between groups was statistically significant regarding both CSF and serum E-selectin levels (P < 0.05). Thus, we have demonstrated a marked increase of E-selectin concentration in both CSF and serum of patients with aneurysmal SAH compared with control and suggest that blocking the interaction between E-selectin and vascular endothelium may have a beneficial effect on vasospasms.

Leishmania (Leishmania) chagasi-infected mice as a model for the study of glomerular lesions in visceral leishmaniasis

Renal involvement in visceral leishmaniasis (VL) is very frequent but the pathogenesis of this nephropathy is poorly understood. In previous studies using dogs with VL we have detected new immunopathological elements in the glomeruli such as T cells and adhesion molecules. Although Leishmania (Leishmania) chagasi-infected dogs and hamsters are considered to be good models for VL, their use is limited for immunopathologic studies. The use of isogenic mouse strains susceptible to L. (L.) chagasi infection was an alternative but, on the other hand, the renal lesions of these animals have not yet been characterized. Thus, our purpose in the present study was to characterize mice infected with L. (L.) chagasi as a suitable model to study VL nephropathy. Kidney samples were obtained from control mice (N = 12) and from BALB/c mice (N = 24) injected intraperitoneally with 20 million L. (L.) chagasi amastigotes 7, 15, and 30 days after injection and processed for histopathological studies and detection of IgG deposits. Glomerular hypercellularity was clearly visible and, upon Mason's trichrome and periodic acid methenamine silver staining, a pattern suggestive of mesangial proliferative glomerulonephritis was observed in mice with VL. Time-dependent IgG deposits were also seen in infected mice. We consider L. (L.) chagasi-infected mice to be a suitable model for studies of the immunopathogenesis of glomerular lesions in VL.

Antibodies against electronegative LDL inhibit atherosclerosis in LDLr-/- mice

In order to determine the effect of antibodies against electronegative low-density lipoprotein LDL(-) on atherogenesis, five groups of LDL low receptor-deficient (LDLr-/-) mice (6 per group) were immunized with the following antibodies (100 µg each): mouse anti-LDL(-) monoclonal IgG2b, rabbit anti-LDL(-) polyclonal IgG or its Fab fragments and mouse irrelevant monoclonal IgG and non-immunized controls. Antibodies were administered intravenously one week before starting the hypercholesterolemic diet (1.25% cholesterol) and then every week for 21 days. The passive immunization with anti-LDL(-) monoclonal IgG2b, polyclonal antibody and its derived Fab significantly reduced the cross-sectional area of atherosclerotic lesions at the aortic root of LDLr-/- mice (28.8 ± 9.7, 67.3 ± 17.02, 56.9 ± 8.02 µm² (mean ± SD), respectively) compared to control (124.9 ± 13.2 µm²). Vascular cell adhesion molecule-1 protein expression, quantified by the KS300 image-analyzing software, on endothelium and the number of macrophages in the intima was also decreased in aortas of mice treated with anti-LDL(-) monoclonal antibody (3.5 ± 0.70 per field x 10) compared to controls (21.5 ± 3.5 per field x 10). Furthermore, immunization with the monoclonal antibody decreased the concentration of LDL(-) in blood plasma (immunized: 1.0 ± 1.4; control: 20.5 ± 3.5 RLU), the amount of cholesterol oxides in plasma (immunized: 4.7 ± 2.7; control: 15.0 ± 2.0 pg COx/mg cholesterol) and liver (immunized: 2.3 ± 1.5; control: 30.0 ± 26.0 pg COx/mg cholesterol), and the hepatic content of lipid hydroperoxides (immunized: 0.30 ± 0.020; control: 0.38 ± 0.15 ng/mg protein). In conclusion, antibodies against electronegative LDL administered intravenously may play a protective role in atherosclerosis.

The inhibitory effect of photodynamic therapy and of an anti-VCAM-1 monoclonal antibody on the in vivo growth of C6 glioma xenografts

We investigated the effect of photodynamic therapy (PDT) and of an anti-vascular cell adhesion molecule-1 (VCAM-1) monoclonal antibody on the in vivo growth of C6 glioma. Seven days after inoculation with C6 cells, adult male Wistar rats weighing 280-300 g with MRI-confirmed glioma were randomly assigned to 4 groups (N = 15 per group): PDT + VCAM-1 antibody group; PDT group; VCAM-1 antibody group; control group. Eight days after inoculation, hematoporphyrin monomethyl ether (HMME) was administered as a photosensitizer and PDT was performed at 630 nm (illumination intensity: 360 J/cm²) for 10 min. VCAM-1 antibody (50 µg/mL) was then administered (0.5 mL) through the tail vein every other day from day 8 to day 16. At day 21, 5 rats in each group were sacrificed and cancers were harvested for immunohistochemistry and Western blot assay for the detection of VCAM-1, and TUNEL assay was used to detect apoptosis. Survival and tumor volume were recorded in the remaining 10 rats in each group. In the PDT group, tumor growth was significantly suppressed (67.2%) and survival prolonged (89.3%), accompanied by an increase in apoptosis (369.5%), when compared to control. Furthermore, these changes were more pronounced in the PDT + VCAM-1 antibody group. After PDT, VCAM-1 expression was markedly increased (121.8%) and after VCAM-1 monoclonal antibody treatment, VCAM-1 expression was significantly reduced (58.2%). PDT in combination with VCAM-1 antibody can significantly inhibit the growth of C6 glioma and prolong survival. This approach may represent a promising strategy in the treatment of glioma.

Mécanismes de défense immunitaire innée impliqués dans l’hépatite aiguë induite par le virus de l’hépatite murine de type 3

Le virus de l’hépatite murine de type 3 (MHV3) est un excellent modèle animal pour l’étude des différents désordres immunologiques lors d’infections virales. L’hépatite aiguë fulminante induite par ce virus chez la souris susceptible C57BL/6 se caractérise par la présence de plusieurs foyers nécrotiques et inflammatoires dans le foie associée à une immunodéficience en lymphocytes B et T, tuant les souris entre 3 et 5 jours post-infection. L’évolution rapide de cette maladie virale suggère un débalancement dans les mécanismes de l’immunité naturelle sous le contrôle des cellules NK et NK-T et un bris de l’équilibre entre la tolérance hépatique et la réponse inflammatoire. Afin d’élucider les rôles respectifs des différents mécanismes de la défense innée impliqués dans le développement de l’hépatite aiguë, des infections in vivo ont été réalisées chez des souris C57BL/6 avec la souche pathogène L2-MHV3 ou avec des variants du virus MHV3. Ces derniers possèdent des tropismes différents pour les cellules endothéliales sinusoïdales hépatiques et les cellules de Kupffer, tels que les virus faiblement atténué 51.6-MHV3, fortement atténué CL12-MHV3 et non pathogène YAC-MHV3. Ces études in vivo ont montré une diminution des cellules NK spléniques et myéloïdes suite à une infection avec le virus MHV3. Cette chute en cellules NK spléniques reflète un recrutement de ces cellules au niveau du foie. Par contre, les cellules NK se sont avérées permissives à la réplication virale entraînant un processus d’apoptose suite à la formation de syncétia induits par le virus. Les niveaux de recrutement et d’apoptose des cellules NK et NK-T dans le foie reflètent la pathogénicité des variants MHV3 durant les trois premiers jours de l’infection virale bien que les cellules NK recrutées au niveau du foie maintiennent leur activité cytotoxique. L’ajout des IL-12 et IL-18, qui sont normalement diminués lors de l’hépatite aiguë, provoque une production synergique d’IFN-g par les cellules NK, résultant d’une interaction entre l’activation de la voie p38 MAPK et la réplication virale. Par ailleurs, le récepteur viral CEACAM1a (carcinoembryonic antigen cell adhesion molecule 1a) serait essentiel à cette synergie, mais exercerait aussi une action inhibitrice dans la production de l’IFN-g. D’autre part, les niveaux de production des cytokines immunosuppressives IL-10, TGF-b et PGE2, impliquées dans la tolérance hépatique et particulièrement produites par les cellules de Kupffer et les cellules endothéliales sinusoïdales, sont en relation inverse avec le degré de pathogénicité des variants du virus MHV3. Finalement, le virus pathogène L2-MHV3 déclenche la production de cytokines inflammatoires par les macrophages, tels que l’IL-6 et le TNF-a. L’induction de ces cytokines par les macrophages serait indépendante de la présence de la molécule CEACAM1a. Cette stimulation est plutôt reliée à la fixation des particules virales sur des récepteurs TLR2, en association avec les régions riches en héparanes sulfates. Tous ces résultats mettent en évidence de nouveaux mécanismes par lesquels le virus MHV3 peut diminuer l’efficacité des mécanismes de l’immunité naturelle sous le contrôle des cellules NK et NK-T intrahépatiques, suite à une stimulation de l’inflammation résultant du bris de la tolérance hépatique.

Lien entre l'hémostase et le développement néoplasique : rôle spécifique du facteur tissulaire et de l'inhibiteur du facteur tissulaire

Il est reconnu, depuis une centaine d’années, que des désordres de la coagulation, regroupés sous le terme de coagulopathies, sont souvent associés au développement néoplasique. Pendant de nombreuses années, ces coagulopathies furent souvent reconnues comme une simple conséquence du développement du cancer. D’ailleurs, pour les cliniciens, l’apparition de ces anomalies sanguines constitue souvent le premier signe clinique d’un cancer occulte. Toutefois, l’étude approfondie du lien existant entre le système hémostatique et le cancer indique que différents facteurs hémostatiques vont interagir avec soit l’environnement tumoral ou soit la tumeur elle-même et influencer le développement du cancer. Au cours de nos travaux, nous avons porté une attention particulière à deux protéines jouant un rôle primordial dans l’hémostase. Le facteur tissulaire (TF) et l’inhibiteur du facteur tissulaire (TFPI) peuvent jouer des rôles pro- ou anti-néoplasique, et ce indépendamment de leurs fonctions hémostatiques normales. Dans le premier volet de cette thèse, nous avons étudié les propriétés antiangiogéniques de TFPI. L’angiogenèse, soit la formation de nouveaux vaisseaux sanguins à partir du réseau pré-existant, est reconnue comme étant une étape clée du développement tumoral. D’après nos travaux, le TFPI peut inhiber la formation de structures de type capillaire des cellules endothéliales (CEs) de la veine ombilicale humaine (HUVEC), et ce à une IC 50 de 5 nM, soit la concentration physiologique de l’inhibiteur. De plus, le TFPI bloque la migration des cellules endothéliales lorsque ces dernières sont stimulées par la sphingosine-1-phosphate (S1P), une molécule relâchée lors de l’activation des plaquettes sanguines. Cette inhibition de la migration cellulaire s’explique par l’effet du TFPI sur l’adhésion des CEs. En effet, TFPI inhibe la phosphorylation de deux protéines clées participant à la formation des complexes d’adhésion focales soit FAK (focal adhesion kinase) et PAX (paxilin). L’inhibition de ces deux protéines suggère qu’il y ait une réorganisation des complexes focaux, pouvant expliquer la perte d’adhérence. Finalement, des études de microscopie confocale démontrent que les cellules traitées au TFPI changent de morphologie au niveau du cytosquelette d’actine provoquant une désorganisation des structures migratoires (pseudopodes). Les effets du TFPI au niveau de la migration, de l’adhésion et de la morphologie cellulaire sont strictement spécifiques aux cellules endothéliales humaines, puisque aucun n’effet n’est observé en traitant des cellules cancéreuses de glioblastomes (GB) humains, qui sont normalement des tumeurs hautement vascularisées. En résumé, cette première étude démontre que le TFPI est un inhibiteur de l’angiogenèse. Dans le second volet de cette thèse, nous nous sommes intéressés aux différents rôles de TF, le principal activateur de la coagulation. Cette protéine est également impliquée dans le développement néoplasique et notamment celui des médulloblastomes (MB) chez l’enfant via des fonctions hémostatiques et non-hémostatiques. Nos travaux démontrent que l’expression de TF est induite par la voie de signalisation de HGF (hepatocyte growth factor) et de son récepteur Met. Cet effet de HGF/Met semble spécifique aux MB puisque HGF ne peut stimuler l’expression de TF au niveau des cellules cancéreuses de glioblastomes. TF, exprimé à la surface des cellules médulloblastiques (DAOY), est responsable de l’activité pro-thrombogénique de ces cellules, ainsi qu’un acteur important de la migration de ces cellules en réponse au facteur VIIa (FVIIa). De plus, en étudiant 18 spécimens cliniques de MB, nous avons établi un lien entre l’intensité d’expression de TF et de Met. L’importance de cette corrélation est également suggérée par l’observation que les cellules exprimant les plus forts taux de TF et de Met sont également les plus agressives en termes d’index de prolifération et de dissémination métastatiques. En résumé, ces travaux représentent le point de départ pour la mise au point de TF comme un marqueur diagnostique clinique dans les cas de tumeurs du cerveau pédiatriques. De plus, l’élucidation de la voie de signalisation moléculaire responsable de l’expression de TF permet de mieux comprendre la biologie et le fonctionnement de ces tumeurs et de relier le profil d’expression de TF aux phénotypes agressifs de la maladie. Il est reconnu que HGF peut également jouer un rôle protecteur contre l’apoptose. Dans le troisième volet de cette thèse, nous avons remarqué que cette protection est corrélée à l’expression de TF. En réduisant à néant l’expression de TF à l’aide de la technologie des ARN silencieux (siRNA), nous démontrons que HGF ne protège plus les cellules contre l’apoptose. Donc, TF médie l’activité anti-apoptotique de HGF. TF assume cette protection en inactivant la phosphorylation de p53 sur la sérine 15, empêchant ainsi la translocation de p53 au noyau. Finalement, l’expression de TF et son interaction avec le FVIIa, au niveau des cellules médulloblastiques favorise la survie de ces dernières et ce même si elles sont soumises à de fortes concentrations de médicaments couramment utilisées en cliniques. Ce troisième et dernier volet démontre l’implication de TF en tant que facteur impliqué dans la survie des cellules cancéreuses, favorisant ainsi le développement de la tumeur. Dans son ensemble, cette thèse vise à démontrer que les facteurs impliqués normalement dans des fonctions hémostatiques (TFPI et TF) peuvent contribuer à réguler le développement tumoral. Tout système physiologique et pathologique est dépendant d’un équilibre entre activateur et inhibiteur et la participation de TF et de TFPI à la régulation du développement néoplasique illustre bien cette balance délicate. Par sa contribution anti- ou pro-néoplasique le système hémostatique constitue beaucoup plus qu’une simple conséquence du cancer; il fait partie par l’action de TF des stratégies élaborées par les cellules cancéreuses pour assurer leur croissance, leur déplacement et leur survie, alors que TFPI tente de limiter la croissance tumorale en diminuant la vascularisation.

Le 17B-Estradiol combiné à un biopolymère à base de chitosan accroît la biocompatibilité des cellules progénitrices dérivées de la moelle osseuse

Les cellules dérivées de la moelle osseuse, principalement les cellules endothéliales progénitrices, sont réduites chez les patients souffrant de maladies cardiovasculaires. Leur mobilisation et leur incorporation aux sites de lésion vasculaire sont des évènements prépondérants dans l’accélération des processus de réendothélialisation. Dans un modèle murin, le 17β-estradiol favorise les processus de guérison vasculaire par la mobilisation et le recrutement des cellules endothéliales progénitrices dérivées de la moelle osseuse. Il existe présentement plusieurs stratégies afin d’augmenter la mobilisation des cellules progénitrices ainsi que leur incorporation à la paroi vasculaire. Cependant, peu d’études privilégient la livraison locale d’un nombre élevé de cellules progénitrices fonctionnelles par un véhicule biodégradable et leur maintien au site de lésion afin de favoriser la réendothélialisation ciblée. Un polymère d’intérêt pour cette application s’avère être le chitosan. Ce biopolymère non toxique et biodégradable est couramment utilisé dans l’ingénierie tissulaire et, depuis peu, est utilisé dans la guérison vasculaire. Le chitosan complexé à la phosphorylcholine voit sa solubilité s’accroître dans les solutions aqueuses ainsi que sa biocompatibilité cellulaire en condition physiologique. Le projet de ce mémoire visait donc : 1) à étudier in vitro, la capacité d’un polymère de chitosan complexé à la phosphorylcholine à influencer l’adhésion, la survie, la différenciation et la fonctionnalité cellulaire dans un modèle murin de culture mixte de cellules dérivées de la moelle osseuse et 2) de déterminer l’impact de la présence du 17β-estradiol sur ces mêmes comportements cellulaires. Nos travaux démontrent que la matrice de chitosan-phosphorylcholine s’avère compatible avec notre modèle de culture cellulaire. En effet, ce polymère est capable de promouvoir l’organisation et le développement des cellules dérivées de la moelle osseuse de façon comparable à la matrice normalement utilisée dans la croissance in vitro des cellules endothéliales progénitrices, la fibronectine. De plus, ce polymère n’a nullement compromis l’activité migratoire des cellules, laissant supposer qu’il pourrait éventuellement être un véhicule approprié pour effectuer une livraison cellulaire à un site de lésion. Il s’avère que le 17β-estradiol, lorsqu’ajouté au milieu de culture ou complexé au polymère de chitosan phosphorylcholine, est capable de moduler le comportement cellulaire, et ce, de façon différente. Le 17β-estradiol complexé au polymère de chitosan-phosphorylcholine démontre, par rapport à sa forme soluble, une plus grande aptitude à accroître le nombre de cellules hématopoïétiques ainsi que des cellules endothéliales progénitrices dérivées de la moelle osseuse in vitro. De plus, le 17β-estradiol complexé au polymère de chitosan-phosphorylcholine permet une amplification marquée des cellules endothéliales progénitrices et leur offre un support adéquat afin de favoriser la guérison vasculaire. L’ensemble de nos travaux suggère que le polymère de chitosan complexé à la phosphorylcholine en présence ou non de 17β-estradiol est une matrice compatible avec les cellules progénitrices dérivées de la moelle osseuse in vitro. Le 17β-estradiol complexé au polymère est toutefois plus efficace que sa forme soluble à promouvoir l’amplification du nombre de cellules progénitrices. Ce polymère représente un outil thérapeutique attrayant et une matrice de livraison d’agent bioactif prometteuse pour le recrutement cellulaire dans l’accélération de la guérison vasculaire.

Effets d'agents morphogénétiques sur la prolifération et la différenciation neuronales et épithéliales chez la pensée de mer Renilla koellikeri

La présence d’un récepteur de type RXR a récemment été rapporté chez la pensée de mer, Renilla koellikeri, de même que chez d’autres anthozoaires, et le NO semble jouer des différents rôles physiologiques, chez plusieurs cnidaires. L’acide rétinoïque (AR) et le monoxyde d’azote (NO) sont connus pour leur implication dans l’induction de la croissance des neurites chez les vertébrés ainsi que chez les invertébrés. Mais jusqu’à présent, aucun rôle de ces agents n’a encore été identifié chez ce phylum ancien des invertébrés. Dans le but de montrer que ces agents morphogénétiques ont un rôle dans le développement neuronal chez ces ancêtres des métazoaires bilatéraux, nous avons utilisé des cultures primaires de cellules du cnidaire anthozoaire Renilla koellikeri (pensée de mer), doté d’un système nerveux des plus primitif. Nous avons trouvé que les deux types d’acide rétinoïque, 9-cis et 11-trans, induisent une prolifération cellulaire dose-dépendante en fonction du temps dans les boîtes de pétri enduites de polylysine. Les cultures cellulaires exposées à l’acide rétinoïque dans les boîtes sans polylysine montrent une différenciation en des cellules épithéliales. D’autre part, le NO induit exclusivement une différenciation neuronale dans les boîtes enduites de polylysine. Aucun autre type de cellules subit un différenciation en présence de NO et la densité des cellules dédifférenciées a diminué. Les prolongements des neurones différenciés semblent s’enchevêtrer et former un réseau neuronal assez dense. L’ensemble de ces observations suggère que l’acide rétinoïque, contrairement à NO, est associé à l’activité mitotique, et que l’acide rétinoïque et le NO sont impliqués différemment dans la spécification cellulaire, respectivement épithéliale et neuronale, chez la pensée de mer. Le type d’action déclenchée, qu’il soit la mitogénèse ou la différenciation (épithéliale ou neuronale), varie alors selon l’état d’adhésion des cellules au substrat. Comme les données moléculaires et paléontologiques rapprochent les cnidaires, telle la pensée de mer, des ancêtres des eumétazoaires, nos résultats suggèrent que le rôle morphogénétique de l’acide rétinoïque et du NO est enraciné dans l’ancêtre commun de tous les métazoaires.

Mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans la régulation du développement des circuits d’interneurones GABAergiques dans le néocortex : rôle de la molécule d’adhésion cellulaire neurale (NCAM)

Les interneurones GABAergiques constituent une population mineure de cellules par rapport aux neurones glutamatergiques dans le néocortex. Cependant ils contrôlent fortement l'excitabilité neuronale, la dynamique des réseaux neuronaux et la plasticité synaptique. L'importance des circuits GABAergiques dans le processus fonctionnel et la plasticité des réseaux corticaux est soulignée par des résultats récents qui montrent que des modifications très précises et fiables des circuits GABAergiques sont associées à divers troubles du développement neurologique et à des défauts dans les fonctions cérébrales. De ce fait, la compréhension des mécanismes cellulaires et moléculaires impliquant le développement des circuits GABAergiques est la première étape vers une meilleure compréhension de la façon dont les anomalies de ces processus peuvent se produire. La molécule d’adhésion cellulaire neurale (NCAM) appartient à la super-famille des immunoglobulines de reconnaissance cellulaire et est impliquée dans des interactions homophiliques et hétérophiliques avec d’autres molécules. Même si plusieurs rôles de NCAM ont été démontrés dans la croissance neuronale, la fasciculation axonale, la formation et la maturation de synapses, de même que dans la plasticité cellulaire de plusieurs systèmes, le rôle de NCAM dans la formation des synapses GABAergiques reste inconnu. Ce projet visait donc à déterminer le rôle précis de NCAM dans le processus de maturation des synapses GABAergiques dans le néocortex, en modulant son expression à différentes étapes du développement. L’approche choisie a été de supprimer NCAM dans des cellules GABAergiques à paniers avant la maturation des synapses (EP12-18), pendant la maturation (EP16-24), ou durant le maintien de celles-ci (EP24-32). Les méthodes utilisées ont été le clonage moléculaire, l’imagerie confocale, la culture de coupes organotypiques et des techniques morphométriques de quantification de l’innervation GABAergique. Nos résultats montrent que l’inactivation de NCAM durant la phase de maturation des synapses périsomatiques (EP16-24) cause une réduction du nombre de synapses GABAergiques périsomatiques et du branchement de ces axones. En revanche, durant la phase de maintien (EP26-32), l’inactivation de NCAM n’a pas affecté ces paramètres des synapses GABAergiques. Or, il existe trois isoformes de NCAM (NCAM120, 140 et 180) qui pourraient jouer des rôles différents dans les divers types cellulaires ou à des stades développementaux différents. Nos données montrent que NCAM120 et 140 sont nécessaires à la maturation des synapses périsomatiques GABAergiques. Cependant, NCAM180, qui est l’isoforme la plus étudiée et caractérisée, ne semble pas être impliquée dans ce processus. De plus, l’inactivation de NCAM n’a pas affecté la densité des épines dendritiques ou leur longueur. Elle est donc spécifique aux synapses périsomatiques GABAeriques. Finalement, nos résultats suggèrent que le domaine conservé C-terminal KENESKA est essentiel à la maturation des synapses périsomatiques GABAergiques. Des expériences futures nous aiderons à mieux comprendre la mécanistique et les différentes voies de signalisation impliquées.

Mécanismes moléculaires impliqués dans la régulation de l’acide polysialique (PSA) dans le néocortex visuel des souris durant la maturation des synapses GABAergiques

Le fonctionnement du cortex cérébral nécessite l’action coordonnée de deux des sous-types majeurs de neurones, soient les neurones à projections glutamatergiques et les interneurones GABAergiques. Les interneurones GABAergiques ne constituent que 20 à 30% des cellules corticales par rapport au grand nombre de neurones glutamatergiques. Leur rôle est toutefois prépondérant puisqu’ils modulent fortement la dynamique et la plasticité des réseaux néocorticaux. Il n’est donc pas surprenant que les altérations de développement des circuits GABAergiques soient associées à plusieurs maladies du cerveau, incluant l’épilepsie, le syndrome de Rett et la schizophrénie. La compréhension des mécanismes moléculaires régissant le développement des circuits GABAergiques est une étape essentielle menant vers une meilleure compréhension de la façon dont les anormalités se produisent. Conséquemment, nous nous intéressons au rôle de l’acide polysialique (PSA) dans le développement des synapses GABAergiques. PSA est un homopolymère de chaînons polysialylés en α-2,8, et est exclusivement lié à la molécule d’adhésion aux cellules neuronales (NCAM) dans les cerveaux de mammifères. PSA est impliqué dans plusieurs processus développementaux, y compris la formation et la plasticité des synapses glutamatergiques, mais son rôle dans les réseaux GABAergiques reste à préciser. Les données générées dans le laboratoire du Dr. Di Cristo démontrent que PSA est fortement exprimé post- natalement dans le néocortex des rongeurs, que son abondance diminue au cours du développement, et, faits importants, que son expression dépend de l’activité visuelle i et est inversement corrélée à la maturation des synapses GABAergiques. La présente propose de caractériser les mécanismes moléculaires régulant l’expression de PSA dans le néocortex visuel de la souris. Les enzymes polysialyltransférases ST8SiaII (STX) et ST8SiaIV (PST) sont responsables de la formation de la chaîne de PSA sur NCAM. En contrôlant ainsi la quantité de PSA sur NCAM, ils influenceraient le développement des synapses GABAergiques. Mon projet consiste à déterminer comment l’expression des polysialyltransférases est régulée dans le néocortex visuel des souris durant la période post-natale; ces données sont à la fois inconnues, et cruciales. Nous utilisons un système de cultures organotypiques dont la maturation des synapses GABAergiques est comparable au modèle in vivo. L’analyse de l’expression génique par qPCR a démontré que l’expression des polysialyltransférases diminue au cours du développement; une baisse majeure corrélant avec l’ouverture des yeux chez la souris. Nous avons de plus illustré pour la première fois que l’expression de STX, et non celle de PST, est activité-dépendante, et que ce processus requiert l’activation du récepteur NMDA, une augmentation du niveau de calcium intracellulaire et la protéine kinase C (PKC). Ces données démontrent que STX est l’enzyme régulant préférentiellement le niveau de PSA sur NCAM au cours de la période post-natale dans le cortex visuel des souris. Des données préliminaires d’un second volet de notre investigation suggèrent que l’acétylation des histones et la méthylation de l’ADN pourraient également contribuer à la régulation de la transcription de cette enzyme durant le développement. Plus d’investigations seront toutefois nécessaires afin de confirmer cette hypothèse. En somme, la connaissance des mécanismes par lesquels l’expression des ii polysialyltransférases est modulée est essentielle à la compréhension du processus de maturation des synapses GABAergiques. Ceci permettrait de moduler pharmacologiquement l’expression de ces enzymes; la sur-expression de STX et/ou PST pourrait produire une plus grande quantité de PSA, déstabiliser les synapses GABAergiques, et conséquemment, ré-induire la plasticité cérébrale.