Probing the different chaperone activities of the bacterial HSP70-HSP40 system using a thermolabile luciferase substrate.

During mild heat-stress, a native thermolabile polypeptide may partially unfold and transiently expose water-avoiding hydrophobic segments that readily tend to associate into a stable misfolded species, rich in intra-molecular non-native beta-sheet structures. When the concentration of the heat-unfolded intermediates is elevated, the exposed hydrophobic segments tend to associate with other molecules into large stable insoluble complexes, also called "aggregates." In mammalian cells, stress- and mutation-induced protein misfolding and aggregation may cause degenerative diseases and aging. Young cells, however, effectively counteract toxic protein misfolding with a potent network of molecular chaperones that bind hydrophobic surfaces and actively unfold otherwise stable misfolded and aggregated polypeptides. Here, we followed the behavior of a purified, initially mostly native thermolabile luciferase mutant, in the presence or absence of the Escherichia coli DnaK-DnaJ-GrpE chaperones and/or of ATP, at 22 °C or under mild heat-stress. We concomitantly measured luciferase enzymatic activity, Thioflavin-T fluorescence, and light-scattering to assess the effects of temperature and chaperones on the formation, respectively, of native, unfolded, misfolded, and/or of aggregated species. During mild heat-denaturation, DnaK-DnaJ-GrpE+ATP best maintained, although transiently, high luciferase activity and best prevented heat-induced misfolding and aggregation. In contrast, the ATP-less DnaK and DnaJ did not maintain optimal luciferase activity and were less effective at preventing luciferase misfolding and aggregation. We present a model accounting for the experimental data, where native, unfolded, misfolded, and aggregated species spontaneously inter-convert, and in which DnaK-DnaJ-GrpE+ATP specifically convert stable misfolded species into unstable unfolded intermediates.

New insights into the role of the immune microenvironment in breast carcinoma.

Recently, immune edition has been recognized as a new hallmark of cancer. In this respect, some clinical trials in breast cancer have reported imppressive outcomes related to laboratory immune findings, especially in the neoadjuvant and metastatic setting. Infiltration by tumor infiltrating lymphocytes (TIL) and their subtypes, tumor-associated macrophages (TAM) and myeloid-derived suppressive cells (MDSC) seem bona fide prognostic and even predictive biomarkers, that will eventually be incorporated into diagnostic and therapeutic algorithms of breast cancer. In addition, the complex interaction of costimulatory and coinhibitory molecules on the immune synapse and the different signals that they may exert represent another exciting field to explore. In this review we try to summarize and elucidate these new concepts and knowledge from a translational perspective focusing on breast cancer, paying special attention to those aspects that might have more significance in clinical practice and could be useful to design successful therapeutic strategies in the future.

Deletion of Sirt3 does not affect atherosclerosis but accelerates weight gain and impairs rapid metabolic adaptation in LDL receptor knockout mice: implications for cardiovascular risk factor development.

Sirt3 is a mitochondrial NAD(+)-dependent deacetylase that governs mitochondrial metabolism and reactive oxygen species homeostasis. Sirt3 deficiency has been reported to accelerate the development of the metabolic syndrome. However, the role of Sirt3 in atherosclerosis remains enigmatic. We aimed to investigate whether Sirt3 deficiency affects atherosclerosis, plaque vulnerability, and metabolic homeostasis. Low-density lipoprotein receptor knockout (LDLR(-/-)) and LDLR/Sirt3 double-knockout (Sirt3(-/-)LDLR(-/-)) mice were fed a high-cholesterol diet (1.25 % w/w) for 12 weeks. Atherosclerosis was assessed en face in thoraco-abdominal aortae and in cross sections of aortic roots. Sirt3 deletion led to hepatic mitochondrial protein hyperacetylation. Unexpectedly, though plasma malondialdehyde levels were elevated in Sirt3-deficient mice, Sirt3 deletion affected neither plaque burden nor features of plaque vulnerability (i.e., fibrous cap thickness and necrotic core diameter). Likewise, plaque macrophage and T cell infiltration as well as endothelial activation remained unaltered. Electron microscopy of aortic walls revealed no difference in mitochondrial microarchitecture between both groups. Interestingly, loss of Sirt3 was associated with accelerated weight gain and an impaired capacity to cope with rapid changes in nutrient supply as assessed by indirect calorimetry. Serum lipid levels and glucose tolerance were unaffected by Sirt3 deletion in LDLR(-/-) mice. Sirt3 deficiency does not affect atherosclerosis in LDLR(-/-) mice. However, Sirt3 controls systemic levels of oxidative stress, limits expedited weight gain, and allows rapid metabolic adaptation. Thus, Sirt3 may contribute to postponing cardiovascular risk factor development.

Modelling changes in stable isotope compositions of minerals during net transfer reactions in a contact aureole: Wollastonite growth at the northern Hunter Mountain Batholith (Death Valley National Park, USA)

One of the world's largest wollastonite deposits was formed at the contact of the northern Hunter Mountain Batholith (California, USA) in Paleozoic sediments. Wollastonite occurs as zones of variable thickness surrounding layers or nodules of quartzite in limestones. A minimum formation temperature of 650 degrees C is estimated from isolated periclase-bearing lenses in that area. Contact metamorphism of siliceous carbonates has produced mineral assemblages that are consistent with heterogeneous, and partly limited infiltration of water-rich fluids, compatible with O-18/O-16 and C-13/C-12 isotopic patterns recorded in carbonates. Oxygen isotope compositions of wollastonites in the study area may also not require infiltration of large quantities of externally-derived fluids that were out of equilibrium with the rocks. 8180 values of wollastonite are high (14.8 parts per thousand to 25.0 parts per thousand; median: 19.7 parts per thousand) and close to those of the host limestone (19.7 parts per thousand to 28 parts per thousand; median: 24.9 parts per thousand) and quartz (18.0 parts per thousand. to 29.1 parts per thousand; median: 22.6 parts per thousand). Isotopic disequilibrium exists at quartz/wollastonite and wollastonite/calcite boundaries. Therefore, classical batch/Rayleigh fractionation models based on reactant and product equilibrium are not applicable to the wollastonite rims. An approach that relies on local instantaneous mass balance for the reactants, based on the wollastonite-forming reaction is suggested as an alternative way to model wollastonite reaction rims. This model reproduces many of the measured delta O-18 values of wollastonite reaction rims of the current study to within +/- 1 parts per thousand, even though the wollastonite compositions vary by almost 10 parts per thousand. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

La permacultura en la gestión del agua: el caso de Can Valldaura

El presente trabajo se centra en el análisis del ciclo del Agua en la finca de Can Valldaura, en el municipio de Cerdanyola, dentro del Parc de Collserola. El IAAC (Instituto de Arquitectura Avanzada de Cataluña), organismo gestor, pretende estudiar e investigar sobre el término de la autosuficiencia, volviendo a dinamizar entre otros aspectos las funciones agrícolas y ganaderas de la finca. El objetivo principal de este estudio es hacer propuestas en la gestión del agua bajo los principios de la Permacultura en la finca de Can Valldaura, queriendo analizar si es posible alcanzar la autosuficiencia a nivel hídrico realizando el proyecto silvoagroforestal planeado por el IAAC. Una vez calculadas las necesidades hídricas del proyecto de Can Valldaura, y analizadas las entradas y salidas hídricas del sistema, los resultados muestran que las infraestructuras actuales son insuficientes para llevar a cabo el proyecto silvoagroforestal si la autosuficiencia es un objetivo prioritario. En este sentido se proponen distintas medidas de gestión: la restauración del antiguo sistema de drenaje, la construcción de una nueva balsa, y el aprovechamiento de las aguas recogidas por los caminos. Además se proponen sistemas de cultivo que mejorarían la estructura del suelo aumentando la infiltración del agua de la lluvia y su retención. Los datos analizados indican que con las medias de gestión y sistemas de cultivo propuestos el proyecto silvoagroforestal podría llevarse a cabo de forma autosufiente.

The Distinct Molecular Signature Of Hepatosplenic T-Cell Lymphoma (Hstl) Identifies Oncogenic Pathways With Potential Therapeutic Relevance

Background: HSTL is a rare entity characterized by an infiltration of bone marrow, spleen and liver tissues by neoplastic gammadelta (gd) -more rarely alphabeta (ab)- T cells. Its pathogenesis is poorly understood. Our purpose was to identify the molecular signature of HSTL and explore molecular pathways implicated in its pathogenesis.Methods: Gene expression profiling and array CGH analysis of 10 HSTL samples (7gd, 3ab), 1 HSTL cell line (DERL2), 2 normal gd samples together with 16 peripheral T-cell lymphoma not otherwise specified (PTCL,NOS) and 7 nasal NK/T cell lymphomas were performed.Results: By unsupervised analysis, ab and gdHSTL clustered together remarkably separated from other lymphoma entities. Compared to PTCL, NOS, HSTL overexpresed genes encoding NK-associated molecules, oncogenes (VAV3) and the Sphingosine-1-phosphatase receptor 5 involved in cell trafficking. Compared to normal gd cells, HSTL overexpressed genes encoding NK-cell and multi drug resistance-associated molecules, transcription factors (RHOB), oncogenes (MAFB, FOS, JUN, VAV3) and the tyrosine kinase SYK whereas genes encoding cytotoxic molecules and the tumor suppressor gene AIM1 were among the most downregulated. By immunohistochemistry, SYK was demonstrated on HSTL cells with expression of its phosphorylated form in DERL2 cells by Western blot. Functional studies using a SYK inhibitor revealed a dose dependent increase of apoptotic DERL2 cells suggesting that SYK could be a candidate target for pharmacologic inhibition. Downexpression of AIM1 was validated by qRT-PCR. Methylation analysis of DERL2 genomic DNA treated by bisulfite demonstrated highly methylated CpG islands of AIM1. Genomic profiles confirmed recurrent isochromosome 7q (n=6/9) without alterations at 9q22 and 6q21 containing SYK and AIM1 genes, respectively.Conclusion: The current study identifies a distinct molecular signature for HSTL and highlights oncogenic pathways which offer rationale for exploring new therapeutic options such as SYK inhibitors. It supports the view of gd and ab HSTL as a single entity.

Can organizational commitment be experienced by indivuals pursuing contemporary career paths?

In a context in which organizations can no longer promise life-time employment and individuals increasingly experience inter-organizational mobility, this study tackles the question of whether organizational commitment is no longer related to new career orientations. To this end, it analyzes the relation between the underlying dimensions of protean (self direction and values driven) and boundaryless (boundaryless mindset and organizational mobility preference) career attitudes (Briscoe et al., 2006) and organizational commitment, within today's unstable and uncertain business scenario. Research results suggest that protean career attitudes contribute significantly to individuals emotional attachment to their employing organization. Furthermore, organizational mobility preference was found to be significant in predicting both affective and continuance commitment. Finally, future research suggestions and practical implications associated with the current study are provided.

Bayesian Markov chain Monte Carlo inversion of geophysical data for the purpose of estimating the hydraulic properties of the unsaturated zone

Ground-penetrating radar (GPR) has the potential to provide valuable information on hydrological properties of the vadose zone because of their strong sensitivity to soil water content. In particular, recent evidence has suggested that the stochastic inversion of crosshole GPR data within a coupled geophysical-hydrological framework may allow for effective estimation of subsurface van-Genuchten-Mualem (VGM) parameters and their corresponding uncertainties. An important and still unresolved issue, however, is how to best integrate GPR data into a stochastic inversion in order to estimate the VGM parameters and their uncertainties, thus improving hydrological predictions. Recognizing the importance of this issue, the aim of the research presented in this thesis was to first introduce a fully Bayesian inversion called Markov-chain-Monte-carlo (MCMC) strategy to perform the stochastic inversion of steady-state GPR data to estimate the VGM parameters and their uncertainties. Within this study, the choice of the prior parameter probability distributions from which potential model configurations are drawn and tested against observed data was also investigated. Analysis of both synthetic and field data collected at the Eggborough (UK) site indicates that the geophysical data alone contain valuable information regarding the VGM parameters. However, significantly better results are obtained when these data are combined with a realistic, informative prior. A subsequent study explore in detail the dynamic infiltration case, specifically to what extent time-lapse ZOP GPR data, collected during a forced infiltration experiment at the Arrenaes field site (Denmark), can help to quantify VGM parameters and their uncertainties using the MCMC inversion strategy. The findings indicate that the stochastic inversion of time-lapse GPR data does indeed allow for a substantial refinement in the inferred posterior VGM parameter distributions. In turn, this significantly improves knowledge of the hydraulic properties, which are required to predict hydraulic behaviour. Finally, another aspect that needed to be addressed involved the comparison of time-lapse GPR data collected under different infiltration conditions (i.e., natural loading and forced infiltration conditions) to estimate the VGM parameters using the MCMC inversion strategy. The results show that for the synthetic example, considering data collected during a forced infiltration test helps to better refine soil hydraulic properties compared to data collected under natural infiltration conditions. When investigating data collected at the Arrenaes field site, further complications arised due to model error and showed the importance of also including a rigorous analysis of the propagation of model error with time and depth when considering time-lapse data. Although the efforts in this thesis were focused on GPR data, the corresponding findings are likely to have general applicability to other types of geophysical data and field environments. Moreover, the obtained results allow to have confidence for future developments in integration of geophysical data with stochastic inversions to improve the characterization of the unsaturated zone but also reveal important issues linked with stochastic inversions, namely model errors, that should definitely be addressed in future research.

Reconstructing paleoelevation in eroded orogens

Hydrogen isotope and Ar-40/Ar-39 geochronological data are presented from muscovite within a crustal-scale extensional detachment of the Shuswap Metamorphic Complex, North American Cordillera. The hydrogen isotope compositions (deltaD(ms)) of precisely dated muscovite attain values as low as -156parts per thousand in the detachment mylonite, whereas footwall quartzite has a deltaD(ms) value of -81parts per thousand. The very low deltaD(ms) values in the detachment are best explained by infiltration of meteoric water, with maximum deltaD values of -135parts per thousand +/- 3parts per thousand, during extensional unroofing of the orogen at 49.0-47.9 Ma. On the basis of the empirically determined relationship between elevation and isotopic composition of precipitation, the reconstructed early Eocene paleoelevations of the orogen are 4060 +/- 250 m to 4320 +/- 250 m, at least 1000 m higher than the highest present-day peaks. We propose that the isotopic composition of surface-derived waters in extensional detachments represents a newly recognized method to estimate maximum paleoelevations attained immediately preceding extensional orogenic collapse.

Nucleic acid-containing amyloid fibrils potently induce type I interferon and stimulate systemic autoimmunity.

The immunopathophysiologic development of systemic autoimmunity involves numerous factors through complex mechanisms that are not fully understood. In systemic lupus erythematosus, type I IFN (IFN-I) produced by plasmacytoid dendritic cells (pDCs) critically promotes the autoimmunity through its pleiotropic effects on immune cells. However, the host-derived factors that enable abnormal IFN-I production and initial immune tolerance breakdown are largely unknown. Previously, we found that amyloid precursor proteins form amyloid fibrils in the presence of nucleic acids. Here we report that nucleic acid-containing amyloid fibrils can potently activate pDCs and enable IFN-I production in response to self-DNA, self-RNA, and dead cell debris. pDCs can take up DNA-containing amyloid fibrils, which are retained in the early endosomes to activate TLR9, leading to high IFNα/β production. In mice treated with DNA-containing amyloid fibrils, a rapid IFN response correlated with pDC infiltration and activation. Immunization of nonautoimmune mice with DNA-containing amyloid fibrils induced antinuclear serology against a panel of self-antigens. The mice exhibited positive proteinuria and deposited antibodies in their kidneys. Intriguingly, pDC depletion obstructed IFN-I response and selectively abolished autoantibody generation. Our study reveals an innate immune function of nucleic acid-containing amyloid fibrils and provides a potential link between compromised protein homeostasis and autoimmunity via a pDC-IFN axis.

Role of Endogenous GLP-1 and GIP in Beta Cell Compensatory Responses to Insulin Resistance and Cellular Stress.

Role of GLP-1 and GIP in beta cell compensatory responses to beta cell attack and insulin resistance were examined in C57BL/6 mice lacking functional receptors for GLP-1 and GIP. Mice were treated with multiple low dose streptozotocin or hydrocortisone. Islet parameters were assessed by immunohistochemistry and hormone measurements were determined by specific enzyme linked immunoassays. Wild-type streptozotocin controls exhibited severe diabetes, irregularly shaped islets with lymphocytic infiltration, decreased Ki67/TUNEL ratio with decreased beta cell and increased alpha cell areas. GLP-1 and GIP were co-expressed with glucagon and numbers of alpha cells mainly expressing GLP-1 were increased. In contrast, hydrocortisone treatment and induction of insulin resistance increased islet numbers and area, with enhanced beta cell replication, elevated mass of beta and alpha cells, together with co-expression of GLP-1 and GIP with glucagon in islets. The metabolic responses to streptozotocin in GLP-1RKO and GIPRKO mice were broadly similar to C57BL/6 controls, although decreases in islet numbers and size were more severe. In contrast, both groups of mice lacking functional incretin receptors displayed substantially impaired islet adaptations to insulin resistance induced by hydrocortisone, including marked curtailment of expansion of islet area, beta cell mass and islet number. Our observations cannot be explained by simple changes in circulating incretin concentrations, suggesting that intra-islet GLP-1 and GIP make a significant contribution to islet adaptation, particularly expansion of beta cell mass and compensatory islet compensation to hydrocortisone and insulin resistance.

Morphologic and electroretinographic phenotype of SR-BI knockout mice after a long-term atherogenic diet.

PURPOSE: To evaluate functional and ultrastructural changes in the retina of scavenger receptor B1 (SR-BI) knockout (KO) mice consuming a high fat cholate (HFC) diet. METHODS: Three-month-old male KO and wild-type (WT) mice were fed an HFC diet for 30 weeks. After diet supplementation, plasma cholesterol levels and electroretinograms were analyzed. Neutral lipids were detected with oil red O, and immunohistochemistry was performed on cryostat ocular tissue sections. The retina, Bruch's membrane (BM), retinal pigment epithelium (RPE), and choriocapillaris (CC) were analyzed by transmission electron microscopy. RESULTS: Using the WT for reference, ultrastructural changes were recorded in HFC-fed SR-BI KO mice, including lipid inclusions, a patchy disorganization of the photoreceptor outer segment (POS) and the outer nuclear layer (ONL), and BM thickening with sparse sub-RPE deposits. Within the CC, there was abnormal disorganization of collagen fibers localized in ectopic sites with sparse and large vacuolization associated with infiltration of macrophages in the subretinal space, reflecting local inflammation. These lesions were associated with electroretinographic abnormalities, particularly increasing implicit time in a- and b-wave scotopic responses. Abnormal vascular endothelial growth factor (VEGF) staining was detected in the outer nuclear layer. CONCLUSIONS: HFC-fed SR-BI KO mice thus presented sub-RPE lipid-rich deposits and functional and morphologic alterations similar to some features observed in dry AMD. The findings lend further support to the hypothesis that atherosclerosis causes retinal and subretinal damage that increases susceptibility to some forms of AMD.

Novel immunotherapeutic strategies against human papillomavirus type 16 (HPV 16) induced lesions and cervical cancer

RESUME Le cancer du col de l'utérus, deuxième cause de mort par cancer chez la femme, a pu être associé à une infection par plusieurs types de virus du Papillome Humain (HPV), et en particulier HPV 16. Les vaccins prophylactiques sont efficaces à prévenir le cancer du col utérin alors que les lésions de haut grade sont généralement traitées par ablation chirurgicale et par d'éventuels traitements additionnels. Les risques de récurrence liés aux ablations et le taux de mortalité (50%) lié au cancer, démontrent le besoin de développer des stratégies alternatives afin de cibler les lésions précancéreuses. A ce jour, les vaccins thérapeutiques ont démontré peu de résultats cliniques, contrastant avec les régressions de tumeurs ectopiques observées après vaccination dans des modèles murins avec tumeurs associées à HPV. L'induction de réponses immunitaires protectrices dans la muqueuse génitale semble être cruciale pour l'efficacité des vaccins thérapeutiques HPV et évaluer leur efficacité dans un modèle murin avec tumeurs-HPV génitales représente un pré-requis important avant de procéder à des études cliniques. Par conséquent, nous avons établi un modèle murin orthotopique où des tumeurs se développent dans (a muqueuse génitale après une instillation intra-vaginale (i.vag) de cellules tumorales exprimant les oncogènes E6/E7 d'HPV 16 et transduites par un vecteur lentiviral codant la luciferase afin de suivre le développement de ces tumeurs in vivo par imagerie. La caractérisation histologique a démontré que les tumeurs grandissaient dans l'épithélium vaginal et en accord avec leur localisation, des cellules Τ CD8 spécifiques à E7 induites par la tumeur n'étaient détectées que dans la muqueuse génitale et les ganglions drainants. Une infiltration de cellules Τ régulatrices a aussi été mise en évidence, empêchant la régression spontanée de ces tumeurs. Par conséquent, ce modèle devrait être plus adéquat pour tester des stratégies thérapeutiques, étant donné qu'il partage certaines similarités immunologiques avec les lésions génitales naturelles causées par HPV. Etant donné que les oncogènes E6 et E7 d'HPV sont nécessaires à la maintenance du phénotype cancéreux des cellules cervicales, elles représentent des antigènes cibles pour la vaccination thérapeutique. Nous avons démontré que des souris immunisées par voie sous-cutanée (s.c.) avec une dose d'un vaccin à base de polypeptide E7 d'HPV 16 et d'adjuvants, présentaient de nombreuses cellules Τ CD8 sécrétant de l'IFN-γ spécifiquement à E7 dans leurs organes lymphatiques mais également dans la muqueuse génitale. De plus, le manque de corrélation entre les réponses spécifiques mesurées dans la périphérie et dans la muqueuse génitale souligne la nécessité et l'importance de déterminer les réponses immunitaires localement là où les lésions dues à HPV se développent. Si une vaccination par voie muqueuse est plus propice à traiter/régresser des infections génitales/tumeurs que le voie parentérale est un sujet débattu. Nos données montrent que seule la voie s.c. était capable de régresser la quasi totalité des tumeurs génitales chez la souris bien que des réponses CD8 spécifiques à E7 similaires étaient mesurées dans la muqueuse génitale après des vaccinations intra-nasale et i.vag. Afin d'augmenter la réponse spécifique au vaccin dans la muqueuse génitale, des immunostimulants ont été administrés par voie i.vag après vaccination. Nous avons démontré qu'une application i.vag d'agonistes des Toll like receptors après une vaccination s.c. induisait de manière significative une augmentation des cellules Τ CD8 sécrétant de l'IFN-γ spécifiquement à E7 dans la muqueuse génitale. Plus précisément et concernant les CpG et Poly l:C, l'effet était probablement associé à une attraction locale des cellules Τ CD8 et deuxièmement dépendait respectivement des voies de signalisation TLR9 et TLR3/Mda5. Finalement, cette stratégie combinatoire a permis de régresser des grosses tumeurs génitales chez la souris, suggérant qu'une telle immunothérapie pourrait adéquatement traiter des lésions dues à HPV chez les femmes. SUMMARY Cervical cancer is the second leading cause of cancer mortality in women worldwide and results from an infection with a subset of Human Papillomavirus (HPV), HPV 16 representing the most prevalent type. The available prophylactic vaccines are an effective strategy to prevent cervical cancer while already established high grade lesions usually require surgical ablation of lesion with possible additional treatments. Recurrence risks linked to conventional ablations and the high mortality (50%) related to cervical cancer demonstrate the need for alternative strategies like immunotherapies to target pre¬cancerous lesions. Until now, therapeutic vaccines only showed limited clinical results, which strongly contrast with the regression of ectopic tumors observed in the available murine HPV tumor models after vaccination. Induction of protective immune responses in the genital mucosa (GM) may be crucial for efficacy of HPV therapeutic vaccines and evaluating their efficacy in a murine model with genital HPV- tumors represents an important prerequisite for clinical trials. Thus, we have here established an orthotopic mouse model where tumors in the GM develop after an intravaginal (i.vag) instillation of HPV 16 E6/E7 oncogenes-expressing tumor cells transduced with a luciferase encoding lentivirus vector for in vivo imaging of tumor growth. Histological characterization showed that tumor grew within the vaginal epithelium and according to their mucosal location tumor- induced E7-specific CD8 Τ cells were restricted to the GM and genital draining lymph nodes together with high Τ regulatory cells infiltrates preventing spontaneous regression. Consequently, sharing several immunological similarities with natural genital HPV lesions, this novel genital tumor model may be more adequate to test therapeutic strategies. As E6 and/or E7 HPV oncogenes expression is required for the maintenance of the cancerous phenotype of cervical cells, they represent target antigens for therapeutic vaccination. We reported that mice subcutaneously (s.c.) immunized once with an adjuvanted HPV 16 E7 polypeptide vaccine harbored high E7-specific IFN-γ secreting CD8 Τ cells in their lymphoid organs and more importantly in the GM. In addition, the lack of correlation between specific responses measured in the periphery with those measured in the GM highlighted the necessity and relevance to determine the immune responses locally where HPV 16-induced lesions develop. Whether a mucosal route of immunization is better to treat/regress genital infections/tumors than parenteral immunization is still debated. Our data shows that although similar E7-specific IFN-γ secreting CD8 Τ cells responses were measured in the GM upon mucosal routes of E7 vaccine delivery (nasal and vaginal immunizations), only the s.c immunization was able to regress at least all genital tumors in mice. To further increase the vaccine-specific responses in the GM, immunostimulatory agents were i.vag administrated after vaccination. We demonstrated that a single i.vag application of toll like receptor (TLR) agonists after a s.c. E7 vaccination induced a significant increase of E7-specific IFN-γ secreting CD8 Τ cells in the GM. More precisely, regarding CpG and Poly l:C, the effect is most probably associated with a local attraction of total CD8 Τ cells and secondly depends on TLR9 and TLR3/Mda5 signaling pathways, respectively. Finally, this combinatorial strategy induced tumor regression in mice harboring large genital tumors, suggesting that such an immunotherapy could be adequate to treat HPV-induced lesions in women.

Monitoring of innate and adaptive immune responses in the context of human immunotherapy

Summary1 SummaryCancer patients have a better clinical outcome when their tumours display marked infiltration by memory Τ cells. Moreover, the overrepresentation of Th1 gene signatures in primary tumours correlates with favourable prognosis. Thus, vaccination to induce Τ cells capable of infiltrating and eradicating the tumour seems a promising strategy for the treatment of cancer. Here, I monitored CD4 Τ cell responses in melanoma patients vaccinated with the long synthetic peptides Melan- A16-35(A27L) and NY-ESO-179.108. Most of the patients developed strong and diverse peptide antigen specific CD4 Τ cell responses. Analysis of the fine specificity of CD4 Τ cell antigen recognition led to the identification of two new epitopes. The peptide Melan-A16_35(A27L) was delivered by virus-like particles (VLPs) derived from bacteriophage Οβ, which themselves displayed strong immunogenicity. I show evidence for induction of Οβ- and Melan-A specific CD4 Τ cell responses that developed a Th1 functional profile after repeated vaccination cycles. They also specifically released the chemokines CCL-3 and CCL-4, which play important roles in attracting CD8 Τ cells to the APC surface for priming and formation of Τ cell memory. We further found induction of robust humoral IgG responses upon VLP vaccination, and the lgG1-lgG4 isotype composition depended on the adjuvant used. Since heavy chain class switching largely dépends on the presence of CD4 Τ cell help, this result suggests that the adjuvant can influence the differentiation of elicited CD4 Τ cells, thereby contributing to the quality and function of both Β cells and CD8 Τ cells. The nature of the inflammatory processes in the tumour microenvironment can modulate CD8 Τ cell function. A collaboration was established for the investigation regulation of inflammasome activation in human primary monocytes. We identified IL- 4 and TGF-β as strong inhibitors of IL-1 β secretion, Indicating some level of regulation from effector Th2 and Treg responses. We further found a potent inhibition of inflammasome activation by type I interferon, and demonstrated in vivo inhibition of IL-1 β responses in monocytes from active multiple sclerosis patients under IFN-β therapy. This finding further offers a possible explanation for its success, which mechanism of action is still largely unclear. Interestingly, type I interferon is also being used as adjuvant treatment for tumour free metastatic cutaneous melanoma patients. While its clinical benefit has remained controversial, recent data suggest that the subset of patients with ulcerated primary melanoma lesions can benefit from this therapy. Future investigations will shed light on the implication of the inflammasome in this context, and may offer new strategies for improved adjuvant treatments of melanoma.2 RésuméLes patients atteints de cancer ont une meilleure chance de survie si leurs tumeurs s'avèrent être largement infiltrées par des cellules Τ mémoires. De plus, la surreprésentation d'une signature génique Th1 est en corrélation avec un pronostic favorable. Ainsi, la vaccination visant à induire des cellules Τ capables d'infiltrer et de détruire la tumeur parait être une stratégie prometteuse pour le traitement du cancer. Dans ce travail, j'ai procédé au monitoring de la réponse des cellules Τ CD4 dans des patients atteints de mélanome vaccinés avec les longs peptides synthétiques Melan-A16_35(A27L) et NY-ESO-179_108. Ces peptides représentent des antigènes tumoraux reconnus par des lymphocytes T. La majorité des patients a développé une réponse forte et diversifiée des cellules Τ CD4 spécifiques contre les peptides. L'analyse de la spécificité fine de la reconnaissance antigénique des cellules Τ CD4 nous a conduits à l'identification de deux nouveaux épitopes. Le peptide Melan-Aie. 35(A27L) a été délivré par des particules de type viral (VLPs) dérivés de bactériophages Qβ, qui ont eux-mêmes démontré une forte immunogénicité. Mon travail montre les preuves d'une induction de réponses spécifiques des cellules Τ CD4 contre les Qβ et Melan-A développant un profil fonctionnel Th1 après plusieurs cycles de vaccination. Elles secrètent aussi spécifiquement les chimiokines CCL-3 et CCL-4, qui jouent un rôle important dans l'attraction des cellules Τ CD8 à la surface des cellules présentatrices d'antigènes et contribuent ainsi à induire et former la mémoire cellulaire Τ CD8. Nous avons également remarqué une induction de fortes réponses humorales IgG après vaccination avec les VLPs, et que la composition des isotypes lgG1-lgG4 dépendait de l'adjuvant utilisé. Etant donné qu'une commutation de classe de la chaîne lourde dépend largement ùie l'aide des cellules Τ CD4, ce résultat suggère que l'adjuvant puisse influencer la différeritiation de cellules Τ CD4 en différent types, contribuant ainsi à la qualité et à la fonction des cellules Β et des cellules Τ CD8.La nature des processus d'inflammation dans le microenvironnement tumoral peut moduler la fonction des cellules Τ CD8. Une collaboration a été établie pour investiguer la régulation de l'activation de l'inflammasome dans des monocytes primaires humains. Nous avons identifié l'IL-4 et le TGF-β comme étant de puissants inhibiteurs de la sécrétion de IL-Ιβ, indiquant une certaine régulation de la réponse inflammatoire induite par les cellules Th2 et Τ régulatrices. Nous avons également trouvé une forte inhibition de l'activation de l'inflammasome par l'interféron type I, et nous avons démontré une inhibition in vivo de la réponse IL-1 β dans des monocytes de patients atteints d'une sclérose en plaque active sous traitement IFN-β. Ce résultat nous offre une possible explication du succès de cette thérapie, dont le mécanisme reste à ce jour encore largement obscur. Il est intéressant de noter que l'interféron de type I est également utilisé pour le traitement de patients atteints de mélanome cutané métastasique sans tumeurs. Bien que le bénéfice clinique de ce traitement reste controversé, des études récentes montrent qu'une partie des patients atteints de mélanome primaire ulcéré peut tirer bénéfice de cette thérapie. De futures investigations pourront mieux nous renseigner sur l'implication de l'inflammasome dans ce contexte et offrir de nouvelles stratégies pour améliorer les traitements adjuvants du mélanome.

Application of low temperature thermochronology to understanding cooling and exhumation in the Central Swiss Alps

THESIS ABSTRACT : Low-temperature thermochronology relies on application of radioisotopic systems whose closure temperatures are below temperatures at which the dated phases are formed. In that sense, the results are interpreted as "cooling ages" in contrast to "formation ages". Owing to the low closure-temperatures, it is possible to reconstruct exhumation and cooling paths of rocks during their residence at shallow levels of the crust, i.e. within first ~10 km of depth. Processes occurring at these shallow depths such as final exhumation, faulting and relief formation are fundamental for evolution of the mountain belts. This thesis aims at reconstructing the tectono-thermal history of the Aar massif in the Central Swiss Alps by means of zircon (U-Th)/He, apatite (U-Th)/He and apatite fission track thermochronology. The strategy involved acquisition of a large number of samples from a wide range of elevations in the deeply incised Lötschen valley and a nearby NEAT tunnel. This unique location allowed to precisely constrain timing, amount and mechanisms of exhumation of the main orographic feature of the Central Alps, evaluate the role of topography on the thermochronological record and test the impact of hydrothermal activity. Samples were collected from altitudes ranging between 650 and 3930 m and were grouped into five vertical profiles on the surface and one horizontal in the tunnel. Where possible, all three radiometric systems were applied to each sample. Zircon (U-Th)/He ages range from 5.1 to 9.4 Ma and are generally positively correlated with altitude. Age-elevation plots reveal a distinct break in slope, which translates into exhumation rate increasing from ~0.4 to ~3 km/Ma at 6 Ma. This acceleration is independently confirmed by increased cooling rates on the order of 100°C/Ma constrained on the basis of age differences between the zircon (U-Th)/He and the remaining systems. Apatite fission track data also plot on a steep age-elevation curve indicating rapid exhumation until the end of the Miocene. The 6 Ma event is interpreted as reflecting tectonically driven uplift of the Aar massif. The late Miocene timing implies that the increase of precipitation in the Pliocene did not trigger rapid exhumation in the Aar massif. The Messinian salinity crisis in the Mediterranean could not directly intensify erosion of the Aar but associated erosional output from the entire Alps may have tapered the orogenic wedge and caused reactivation of thrusting in the Aar massif. The high exhumation rates in the Messinian were followed by a decrease to ~1.3 km/Ma as evidenced by ~8 km of exhumation during last 6 Ma. The slowing of exhumation is also apparent from apatite (U-Th)1He age-elevation data in the northern part of the Lötschen valley where they plot on a ~0.5km/Ma line and range from 2.4 to 6.4 Ma However, from the apatite (U-Th)/He and fission track data from the NEAT tunnel, there is an indication of a perturbation of the record. The apatite ages are youngest under the axis of the valley, in contrast to an expected pattern where they would be youngest in the deepest sections of the tunnel due to heat advection into ridges. The valley however, developed in relatively soft schists while the ridges are built of solid granitoids. In line with hydrological observations from the tunnel, we suggest that the relatively permeable rocks under the valley floor, served as conduits of geothermal fluids that caused reheating leading to partial Helium loss and fission track annealing in apatites. In consequence, apatite ages from the lowermost samples are too young and the calculated exhumation rates may underestimate true values. This study demonstrated that high-density sampling is indispensable to provide meaningful thermochronological data in the Alpine setting. The multi-system approach allows verifying plausibility of the data and highlighting sources of perturbation. RÉSUMÉ DE THÈSE : La thermochronologie de basse température dépend de l'utilisation de systèmes radiométriques dont la température de fermeture est nettement inférieure à la température de cristallisation du minéral. Les résultats obtenus sont par conséquent interprétés comme des âges de refroidissement qui diffèrent des âges de formation obtenus par le biais d'autres systèmes de datation. Grâce aux températures de refroidissement basses, il est aisé de reconstruire les chemins de refroidissement et d'exhumation des roches lors de leur résidence dans la croute superficielle (jusqu'à 10 km). Les processus qui entrent en jeu à ces faibles profondeurs tels que l'exhumation finale, la fracturation et le faillage ainsi que la formation du relief sont fondamentaux dans l'évolution des chaînes de montagne. Ces dernières années, il est devenu clair que l'enregistrement thermochronologique dans les orogènes peut être influencé par le relief et réinitialisé par l'advection de la chaleur liée à la circulation de fluides géothermaux après le refroidissement initial. L'objectif de cette thèse est de reconstruire l'histoire tectono-thermique du massif de l'Aar dans les Alpes suisses Centrales à l'aide de trois thermochronomètres; (U-Th)/He sur zircon, (U-Th)/He sur apatite et les traces de fission sur apatite. Afin d'atteindre cet objectif, nous avons récolté un grand nombre d'échantillons provenant de différentes altitudes dans la vallée fortement incisée de Lötschental ainsi que du tunnel de NEAT. Cette stratégie d'échantillonnage nous a permis de contraindre de manière précise la chronologie, les quantités et les mécanismes d'exhumation de cette zone des Alpes Centrales, d'évaluer le rôle de la topographie sur l'enregistrement thermochronologique et de tester l'impact de l'hydrothermalisme sur les géochronomètres. Les échantillons ont été prélevés à des altitudes comprises entre 650 et 3930m selon 5 profils verticaux en surface et un dans le tunnel. Quand cela à été possible, les trois systèmes radiométriques ont été appliqués aux échantillons. Les âges (U-Th)\He obtenus sur zircons sont compris entre 5.l et 9.4 Ma et sont corrélés de manière positive avec l'altitude. Les graphiques représentant l'âge et l'élévation montrent une nette rupture de la pente qui traduisent un accroissement de la vitesse d'exhumation de 0.4 à 3 km\Ma il y a 6 Ma. Cette accélération de l'exhumation est confirmée par les vitesses de refroidissement de l'ordre de 100°C\Ma obtenus à partir des différents âges sur zircons et à partir des autres systèmes géochronologiques. Les données obtenues par traces de fission sur apatite nous indiquent également une exhumation rapide jusqu'à la fin du Miocène. Nous interprétons cet évènement à 6 Ma comme étant lié à l'uplift tectonique du massif de l'Aar. Le fait que cet évènement soit tardi-miocène implique qu'une augmentation des précipitations au Pliocène n'a pas engendré cette exhumation rapide du massif de l'Aar. La crise Messinienne de la mer méditerranée n'a pas pu avoir une incidence directe sur l'érosion du massif de l'Aar mais l'érosion associée à ce phénomène à pu réduire le coin orogénique alpin et causer la réactivation des chevauchements du massif de l'Aar. L'exhumation rapide Miocène a été suivie pas une diminution des taux d'exhumation lors des derniers 6 Ma (jusqu'à 1.3 km\Ma). Cependant, les âges (U-Th)\He sur apatite ainsi que les traces de fission sur apatite des échantillons du tunnel enregistrent une perturbation de l'enregistrement décrit ci-dessus. Les âges obtenus sur les apatites sont sensiblement plus jeunes sous l'axe de la vallée en comparaison du profil d'âges attendus. En effet, on attendrait des âges plus jeunes sous les parties les plus profondes du tunnel à cause de l'advection de la chaleur dans les flancs de la vallée. La vallée est creusée dans des schistes alors que les flancs de celle-ci sont constitués de granitoïdes plus durs. En accord avec les observations hydrologiques du tunnel, nous suggérons que la perméabilité élevée des roches sous l'axe de la vallée à permi l'infiltration de fluides géothermaux qui a généré un réchauffement des roches. Ce réchauffement aurait donc induit une perte d'Hélium et un recuit des traces de fission dans les apatites. Ceci résulterait en un rajeunissement des âges apatite et en une sous-estimation des vitesses d'exhumation sous l'axe de la vallée. Cette étude à servi à démontrer la nécessité d'un échantillonnage fin et précis afin d'apporter des données thermochronologiques de qualité dans le contexte alpin. Cette approche multi-système nous a permi de contrôler la pertinence des données acquises ainsi que d'identifier les sources possibles d'erreurs lors d'études thermochronologiques. RÉSUMÉ LARGE PUBLIC Lors d'une orogenèse, les roches subissent un cycle comprenant une subduction, de la déformation, du métamorphisme et, finalement, un retour à la surface (ou exhumation). L'exhumation résulte de la déformation au sein de la zone de collision, menant à un raccourcissement et un apaissessement de l'édifice rocheux, qui se traduit par une remontée des roches, création d'une topographie et érosion. Puisque l'érosion agit comme un racloir sur la partie supérieure de l'édifice, des tentatives de corrélation entre les épisodes d'exhumation rapide et les périodes d'érosion intensive, dues aux changements climatiques, ont été effectuées. La connaissance de la chronologie et du lieu précis est d'une importance capitale pour une quelconque reconstruction de l'évolution d'une chaîne de montagne. Ces critères sont donnés par un retraçage des changements de la température de la roche en fonction du temps, nous donnant le taux de refroidissement. L'instant auquel les roches ont refroidit, passant une certaine température, est contraint par l'application de techniques de datation par radiométrie. Ces méthodes reposent sur la désintégration des isotopes radiogéniques, tels que l'uranium et le potassium, tous deux abondants dans les roches de la croûte terrestre. Les produits de cette désintégration ne sont pas retenus dans les minéraux hôtes jusqu'au moment du refroidissement de la roche sous une température appelée 'de fermeture' , spécifique à chaque système de datation. Par exemple, la désintégration radioactive des atomes d'uranium et de thorium produit des atomes d'hélium qui s'échappent d'un cristal de zircon à des températures supérieures à 200°C. En mesurant la teneur en uranium-parent, l'hélium accumulé et en connaissant le taux de désintégration, il est possible de calculer à quel moment la roche échantillonnée est passée sous la température de 200°C. Si le gradient géothermal est connu, les températures de fermeture peuvent être converties en profondeurs actuelles (p. ex. 200°C ≈ 7km), et le taux de refroidissement en taux d'exhumation. De plus, en datant par système radiométrique des échantillons espacés verticalement, il est possible de contraindre directement le taux d'exhumation de la section échantillonnée en observant les différences d'âges entre des échantillons voisins. Dans les Alpes suisses, le massif de l'Aar forme une structure orographique majeure. Avec des altitudes supérieures à 4000m et un relief spectaculaire de plus de 2000m, le massif domine la partie centrale de la chaîne de montagne. Les roches aujourd'hui exposées à la surface ont été enfouies à plus de 10 km de profond il y a 20 Ma, mais la topographie actuelle du massif de l'Aar semble surtout s'être développée par un soulèvement actif depuis quelques millions d'années, c'est-à-dire depuis le Néogène supérieur. Cette période comprend un changement climatique soudain ayant touché l'Europe il y a environ 5 Ma et qui a occasionné de fortes précipitations, entraînant certainement une augmentation de l'érosion et accélérant l'exhumation des Alpes. Dans cette étude, nous avons employé le système de datation (U-TH)/He sur zircon, dont la température de fermeture de 200°C est suffisamment basse pour caractériser l'exhumation du Néogène sup. /Pliocène. Les échantillons proviennent du Lötschental et du tunnel ferroviaire le plus profond du monde (NEAT) situé dans la partie ouest du massif de l'Aar. Considérés dans l'ensemble, ces échantillons se répartissent sur un dénivelé de 3000m et des âges de 5.1 à 9.4 Ma. Les échantillons d'altitude supérieure (et donc plus vieux) documentent un taux d'exhumation de 0.4 km/Ma jusqu'à il y a 6 Ma, alors que les échantillons situés les plus bas ont des âges similaires allant de 6 à 5.4 Ma, donnant un taux jusqu'à 3km /Ma. Ces données montrent une accélération dramatique de l'exhumation du massif de l'Aar il y a 6 Ma. L'exhumation miocène sup. du massif prédate donc le changement climatique Pliocène. Cependant, lors de la crise de salinité d'il y a 6-5.3 Ma (Messinien), le niveau de la mer Méditerranée est descendu de 3km. Un tel abaissement de la surface d'érosion peut avoir accéléré l'exhumation des Alpes, mais le bassin sud alpin était trop loin du massif de l'Aar pour influencer son érosion. Nous arrivons à la conclusion que la datation (U-Th)/He permet de contraindre précisément la chronologie et l'exhumation du massif de l'Aar. Concernant la dualité tectonique-érosion, nous suggérons que, dans le cas du massif de l'Aar, la tectonique prédomine.