Optimization Studies to Improve MSC-based Cardiac Cell Therapy : Cytokine Preconditioning and Nanoparticle Coupling

Contexte: La cardiopathie ischémique (IHD) reste une cause majeure de mortalité en Amérique du Nord. La thérapie cellulaire cardiaque (CCT) a émergé comme une thérapie prometteuse pour aider à guérir certaines malades cardiaques. Parmi les cellulaires avec propriétés pluripotentes, les cellules stromales mésenchymateuses (MSC) sont prometteuses. Cependant, plusieurs questions demeurent non résolues et certaines défis empêchent l'application clinique de la CCT se dans l'IHD, tels que le faible taux de rétention cellulaire in situ, le suivi des cellules in vivo post-implantation et post-acheminements et l`apoptose. Ici, le traitement préliminaire des MSC avec des facteurs de croissance et leur couplage avec des nanoparticules (NP) seront étudiés comme des méthodes pour optimiser MSC. Méthodes: Des MSCs provenant du rat (rMSC) et du cochon (pMSC) ont été isolés à partir de moelle osseuse. Les rMSC ont été préconditionnées avec SDF-1a, TSG-6 et PDGF-BB, et ensuite soumises à une hypoxie, une privation de sérum et a un stress oxydatif. Des études de cicatrisation ont également été effectués avec rMSCs préconditionnées. En parallèle, de nouvelles NP ferromagnétiques liées aux silicones ont été synthétisées. Les NPs ont été couplées aux pMSCs suivant leur fonctionnalisation avec l`anticorps, CD44, un antigène de surface du MSC bien connu. Par la suite, les études de biocompatibilité ont été réalisées sur pMSC-NP et en incluant des tests des processus cellulaires tels que la migration, l'adhésion, la prolifération et les propriétés de la différenciation. Résultats: Parmi toutes les cytokines testées, PDGF-BB a démontré la plus grande capacité à améliorer la survie de MSC dans des conditions d'hypoxie, de privation de sérum et en reponse au stress oxydatif. La conjugaison de NP a atténué la migration et la prolifération des pMSCs, mais n`a pas changé leur capacité de différenciation. Enfin, la complexe du MSC-NP est détectable par IRM. Conclusion: Nos données suggèrent que de nouvelles stratégies, telles que traitement préliminaire de PDGF-BB et le couplage des nanoparticules ferromagnétiques, peuvent être considérés comme des avenues prometteuse pour optimiser les MSCs pour la CCT.

Antigen and superantigen presentation as defined by the MHCII-accessory proteins and associated-peptides

MHCII molecules expose a weave of antigens, which send survival or activation signals to T lymphocytes. The ongoing process of peptide binding to the MHC class II groove implicates three accessory molecules: the invariant chain, DM and DO. The invariant chain folds and directs the MHCII molecules to the endosomal pathway. Then, DM exchanges the CLIP peptide, which is a remnant of the degraded invariant chain, for peptides of better affinity. Expressed in highly specialized antigen presenting cells, DO competes with MHCII molecules for DM binding and favors the presentation of receptor-internalized antigens. Altogether, these molecules exhibit potential immunomodulatory properties that can be exploited to increase the potency of peptide vaccines. DO requires DM for maturation and to exit the ER. Interestingly, it is possible to monitor this interaction through a conformation change on DOβ that is recognized by the Mags.DO5 monoclonal antibody. Using Mags.DO5, we showed that DM stabilizes the interactions between the DO α1 and β1 chains and that DM influences DO folding in the ER. Thus, the Mags.DO5+ conformation correlates with DO egress from the ER. To further evaluate this conformation change, directed evolution was applied to DO. Of the 41 unique mutants obtained, 25% were localized at the DM-DO binding interface and 12% are at the solvent-exposed β1 domain, which is thought to be the Mags.DO5 epitope. In addition, I used the library to test the ability of HLA-DO to inhibit HLA-DM and sorted for the amount of CLIP. Interestingly, most of the mutants showed a decrease inhibitory effect, supporting the notion that the intrinsic instability of DO is a required for its function. Finally, these results support the model in which DO competes against classical MHCII molecules by sequestering DM chaperone’s function. MHCII molecules are also characterized by their ability to present superantigens, a group of bacterial or viral toxins that coerces MHCII-TCR binding in a less promiscuous fashion than what is observed in a canonical setting. While the mechanism of how bacterial superantigens form trimeric complexes with TCR and MHCII is well understood, the mouse mammary tumor virus superantigens (vSAG) are poorly defined. In the absence of a crystal structure, I chose a functional approach to examine the relation between vSAG, MHCII and TCR with the goal of uncovering the overall trimolecular architecture. I showed that TCR concomitantly binds both the MHCII α chain and the vSAG and that TCR-MHCII docking is almost canonical when coerced by vSAGs. Because many peptides may be tolerated in the MHCII groove, the pressure exerted by vSAG seems to tweak conventional TCR-MHCII interactions. Furthermore, my results demonstrate that vSAG binding to MHCII molecules is conformation-dependent and abrogated by the CLIP amino-terminal residues extending outside the peptide-binding groove. In addition, they also suggest that vSAGs cross-link adjacent MHCIIs and activate T cells via a TGXY motif.

Effets des apprentissages de la langue écrite effectués par la typologie textuelle dans l’apprentissage multilingue (le coréen, l’anglais et le français) chez l’apprenant coréen

On s’accorde aujourd’hui sur la nécessité de la dimension textuelle dans l’enseignement de la langue écrite. L’objectif de notre recherche est de mettre à l’essai une démarche pédagogique visant à enseigner la compréhension/expression écrite en prenant appui sur la typologie textuelle et en adoptant une approche stratégique. Compte tenu que les Coréens apprennent le français comme deuxième langue étrangère après l’apprentissage de l’anglais, nous menons notre recherche dans un contexte d’apprentissage multilingue (le coréen, le français et l’anglais). Nous effectuons notre recherche à Montréal. Nous sélectionnons vingt- et-un apprenants coréens âgés de 14 à 15 ans en passant des entrevues sur les caractéristiques de leurs expériences scolaires et leurs apprentissages des langues. Ils possèdent tous un bagage éducatif solide en anglais mais leurs niveaux de français sont variés (i.e. sept sujets débutants, sept intermédiaires et sept avancés). Notre recherche se base sur trois expérimentations. Dans la première, nous nous intéressons notamment au rôle de la typologie textuelle auprès des débutants, dont les caractéristiques sont représentatives des apprenants coréens qui sont grammaticalement et lexicalement faibles en français. Nous mobilisons les connaissances textuelles par le biais des textes en anglais puis nous mesurons si les participants peuvent les utiliser dans les textes en français. Nous vérifions cette utilisation en comparant les résultats de la perception du fonctionnement de l’écrit en français avant et après la mobilisation des connaissances textuelles. Les donnés empiriques révèlent que les apprenants coréens qui n’ont pas encore maîtrisé les compétences de base réussissent à percevoir le fonctionnement de l’écrit en français grâce à leurs connaissances textuelles préalablement mobilisées en anglais.Dans notre deuxième expérimentation, nous examinons l’effet de l’enseignement de la typologie textuelle sur la lecture stratégique dans l’apprentissage multilingue. Nous offrons le cours de lecture stratégique avec un texte en français et examinons l’effet de cette pratique. En comparant les résultats de la compréhension avant et après le cours, nous vérifions que le cours de lecture stratégique est efficace non seulement sur la perception du fonctionnement de l’écrit, mais également sur l’apprentissage de la grammaire et du vocabulaire. Nous vérifions également l’influence translinguistique du français vers l’anglais. Dans la troisième expérimentation, nous examinons l’effet de l’enseignement de la typologie textuelle sur le processus de production écrite en français. Nous recueillons les productions des participants avant et après le cours de l’écriture. Nous les analysons avec les mêmes grilles de codage concernant la forme typologique et le sens culturel. Nous observons que les scripteurs qui ont l’occasion de mobiliser explicitement leurs connaissances textuelles peuvent obtenir des performances plus élevées concernant la forme typologique ainsi que le sens culturel après le processus de production. Nous en concluons que la didactique effectuée à partir de la typologie textuelle a toute sa pertinence dans l’apprentissage multilingue et que l’approche stratégique peut stimuler la mise en place de la typologie textuelle pour appréhender la langue écrite au niveau textuel tant en lecture qu’en écriture.

Molecular characterization of the contribution of autophagy to antigen presentation using quantitative proteomics

L’autophagie est une voie hautement conservée de dégradation lysosomale des constituants cellulaires qui est essentiel à l’homéostasie cellulaire et contribue à l’apprêtement et à la présentation des antigènes. Les rôles relativement récents de l'autophagie dans l'immunité innée et acquise sous-tendent de nouveaux paradigmes immunologiques pouvant faciliter le développement de nouvelles thérapies où la dérégulation de l’autophagie est associée à des maladies auto-immunes. Cependant, l'étude in vivo de la réponse autophagique est difficile en raison du nombre limité de méthodes d'analyse pouvant fournir une définition dynamique des protéines clés impliquées dans cette voie. En conséquence, nous avons développé un programme de recherche en protéomique intégrée afin d’identifier et de quantifier les proteines associées à l'autophagie et de déterminer les mécanismes moléculaires régissant les fonctions de l’autophagosome dans la présentation antigénique en utilisant une approche de biologie des systèmes. Pour étudier comment l'autophagie et la présentation antigénique sont activement régulés dans les macrophages, nous avons d'abord procédé à une étude protéomique à grande échelle sous différentes conditions connues pour stimuler l'autophagie, tels l’activation par les cytokines et l’infection virale. La cytokine tumor necrosis factor-alpha (TNF-alpha) est l'une des principales cytokines pro-inflammatoires qui intervient dans les réactions locales et systémiques afin de développer une réponse immune adaptative. La protéomique quantitative d'extraits membranaires de macrophages contrôles et stimulés avec le TNF-alpha a révélé que l'activation des macrophages a entrainé la dégradation de protéines mitochondriales et des changements d’abondance de plusieurs protéines impliquées dans le trafic vésiculaire et la réponse immunitaire. Nous avons constaté que la dégradation des protéines mitochondriales était sous le contrôle de la voie ATG5, et était spécifique au TNF-alpha. En outre, l’utilisation d’un nouveau système de présentation antigènique, nous a permi de constater que l'induction de la mitophagie par le TNF-alpha a entrainée l’apprêtement et la présentation d’antigènes mitochondriaux par des molécules du CMH de classe I, contribuant ainsi la variation du répertoire immunopeptidomique à la surface cellulaire. Ces résultats mettent en évidence un rôle insoupçonné du TNF-alpha dans la mitophagie et permet une meilleure compréhension des mécanismes responsables de la présentation d’auto-antigènes par les molécules du CMH de classe I. Une interaction complexe existe également entre infection virale et l'autophagie. Récemment, notre laboratoire a fourni une première preuve suggérant que la macroautophagie peut contribuer à la présentation de protéines virales par les molécules du CMH de classe I lors de l’infection virale par l'herpès simplex virus de type 1 (HSV-1). Le virus HSV1 fait parti des virus humains les plus complexes et les plus répandues. Bien que la composition des particules virales a été étudiée précédemment, on connaît moins bien l'expression de l'ensemble du protéome viral lors de l’infection des cellules hôtes. Afin de caractériser les changements dynamiques de l’expression des protéines virales lors de l’infection, nous avons analysé par LC-MS/MS le protéome du HSV1 dans les macrophages infectés. Ces analyses nous ont permis d’identifier un total de 67 protéines virales structurales et non structurales (82% du protéome HSV1) en utilisant le spectromètre de masse LTQ-Orbitrap. Nous avons également identifié 90 nouveaux sites de phosphorylation et de dix nouveaux sites d’ubiquitylation sur différentes protéines virales. Suite à l’ubiquitylation, les protéines virales peuvent se localiser au noyau ou participer à des événements de fusion avec la membrane nucléaire, suggérant ainsi que cette modification pourrait influer le trafic vésiculaire des protéines virales. Le traitement avec des inhibiteurs de la réplication de l'ADN induit des changements sur l'abondance et la modification des protéines virales, mettant en évidence l'interdépendance des protéines virales au cours du cycle de vie du virus. Compte tenu de l'importance de la dynamique d'expression, de l’ubiquitylation et la phosphorylation sur la fonction des proteines virales, ces résultats ouvriront la voie vers de nouvelles études sur la biologie des virus de l'herpès. Fait intéressant, l'infection HSV1 dans les macrophages déclenche une nouvelle forme d'autophagie qui diffère remarquablement de la macroautophagie. Ce processus, appelé autophagie associée à l’enveloppe nucléaire (nuclear envelope derived autophagy, NEDA), conduit à la formation de vésicules membranaires contenant 4 couches lipidiques provenant de l'enveloppe nucléaire où on retrouve une grande proportion de certaines protéines virales, telle la glycoprotéine B. Les mécanismes régissant NEDA et leur importance lors de l’infection virale sont encore méconnus. En utilisant un essai de présentation antigénique, nous avons pu montrer que la voie NEDA est indépendante d’ATG5 et participe à l’apprêtement et la présentation d’antigènes viraux par le CMH de classe I. Pour comprendre l'implication de NEDA dans la présentation des antigènes, il est essentiel de caractériser le protéome des autophagosomes isolés à partir de macrophages infectés par HSV1. Aussi, nous avons développé une nouvelle approche de fractionnement basé sur l’isolation de lysosomes chargés de billes de latex, nous permettant ainsi d’obtenir des extraits cellulaires enrichis en autophagosomes. Le transfert des antigènes HSV1 dans les autophagosomes a été determine par protéomique quantitative. Les protéines provenant de l’enveloppe nucléaire ont été préférentiellement transférées dans les autophagosome lors de l'infection des macrophages par le HSV1. Les analyses protéomiques d’autophagosomes impliquant NEDA ou la macroautophagie ont permis de decouvrir des mécanismes jouant un rôle clé dans l’immunodominance de la glycoprotéine B lors de l'infection HSV1. Ces analyses ont également révélées que diverses voies autophagiques peuvent être induites pour favoriser la capture sélective de protéines virales, façonnant de façon dynamique la nature de la réponse immunitaire lors d'une infection. En conclusion, l'application des méthodes de protéomique quantitative a joué un rôle clé dans l'identification et la quantification des protéines ayant des rôles importants dans la régulation de l'autophagie chez les macrophages, et nous a permis d'identifier les changements qui se produisent lors de la formation des autophagosomes lors de maladies inflammatoires ou d’infection virale. En outre, notre approche de biologie des systèmes, qui combine la protéomique quantitative basée sur la spectrométrie de masse avec des essais fonctionnels tels la présentation antigénique, nous a permis d’acquérir de nouvelles connaissances sur les mécanismes moléculaires régissant les fonctions de l'autophagie lors de la présentation antigénique. Une meilleure compréhension de ces mécanismes permettra de réduire les effets nuisibles de l'immunodominance suite à l'infection virale ou lors du développement du cancer en mettant en place une réponse immunitaire appropriée.

The predictive role of parenting practices and family functioning on the core symptoms of ADHD

Cette étude vise à examiner la relation entre les pratiques parentales utilisées durant la période de l'enfance et les dimensions principales du du trouble déficitaire de l'attention avec hyperactivité (TDAH) à l'adolescence, soit l’inattention, l’hyperactivité et l’impulsivité. Les pratiques spécifiques parentales (engagement, pratiques parentales appropriée, supervision, punitions corporelles, discipline appropriée, discipline sévère et incohérente, discipline verbale positive, félicitations et récompenses, et les attentes claires) et les aspects du fonctionnement familial (communication, résolution de problèmes, rôles dans la famille, sensibilité affective, engagement affectif, contrôle comportemental) ont été examinés par rapport à l'inattention et d'hyperactivité. Trente-six enfants de 6 à 9 ans et leurs parents ont participé à une étude longitudinale de 5 ans. Il y a un manque d'études longitudinales dans ce domaine et cette étude vise à combler cette lacune. Les résultats ne montrent pas de résultats significatifs dans la relation entre les pratiques parentales utilisées dans l'enfance et les symptômes principaux de l'hyperactivité et l'inattention à l'adolescence. Les études futures devraient se concentrer sur la relation entre la psychopathologie parentale et les principaux symptômes du TDAH de l'enfance à l'adolescence, ainsi que l'impact des pratiques parentales sur ces principaux symptômes.

Synthesis of constrained tricyclic nucleosides and the core of nagilactone B

Cette thèse décrit deux thèmes principaux: 1) la conception, la synthèse, et l'évaluation biophysique des nucléosides tricycliques, et 2) la synthèse de nagilactone B, un produit naturel norditerpenoïde dilactone de la famille de produits naturels “podolactone”. Le premier chapitre décrit la stratégie de design rationnel des nucléosides nommé “restriction conformationnelle double” basée sur les études de modélisation structurales des duplex ADN–ARN modifiés. Cette stratégie implique un blocage du cycle furanose dans une configuration de type N- ou S, et une restriction de la rotation torsionelle autour de l’angle γ. La première contrainte a été incorporée avec un pont méthylène entre l’oxygène en position 2′ et le carbone 4′ du nucléoside. Cette stratégie a été inspirée par les acides nucléiques bloqués (ou “locked nucleic acid”, LNA). La deuxième contrainte a été réalisée en ajoutant un carbocycle supplémentaire dans l'échafaud de l’acide nucléique bloqué. Les défis synthétiques de la formation des nucléotides modifiés à partir des carbohydrates sont décrits ainsi que les améliorations aux stabilités thermiques qu’ils apportent aux duplex oligonucléïques dont ils font partie. Chapitres deux et trois décrivent le développement de deux voies synthétiques complémentaires pour la formation du noyau de nagilactone B. Ce produit naturel a des implications pour le syndrome de Hutchinson–Gilford, à cause de son habilité de jouer le rôle de modulateur de l’épissage d’ARN pré-messager de lamine A. Ce produit naturel contient sept stereocentres différents, dont deux quaternaires et deux comprenant un syn-1,2-diol, ainsi que des lactones à cinq ou six membres, où le cycle à six ressemble à un groupement α-pyrone. La synthèse a débuté avec la cétone de Wieland-Miescher qui a permis d’adresser les défis structurels ainsi qu’explorer les fonctionnalisations des cycles A, B et D du noyau de nagilactone B.

Cadmium Selenide Based Core-Shell Quantum Dots for Biosensing and Imaging Applications

The overall focus of the thesis involves the synthesis and characterization of CdSe QDs overcoated with shell materials for various biological and chemical sensing applications. Second chapter deals with the synthesis and characterization of CdSe and CdSe/ZnS core shell QDs. The primary attention of this work is to develop a simple method based on photoinduced charge transfer to optimize the shell thickness. Synthesis of water soluble CdSe QDs, their cytotoxicity analysis and investigation of nonlinear optical properties form the subject of third chapter. Final chapter deals with development of QD based sensor systems for the selective detection of biologically and environmentally important analytes from aqueous media.

Microscopic origin of exchange bias in core/shell nanoparticles

We report the results of Monte Carlo simulations with the aim to clarify the microscopic origin of exchange bias in the magnetization hysteresis loops of a model of individual core/shell nanoparticles. Increase of the exchange coupling across the core/shell interface leads to an enhancement of exchange bias and to an increasing asymmetry between the two branches of the loops which is due to different reversal mechanisms. A detailed study of the magnetic order of the interfacial spins shows compelling evidence that the existence of a net magnetization due to uncompensated spins at the shell interface is responsible for both phenomena and allows to quantify the loop shifts directly in terms of microscopic parameters with striking agreement with the macroscopic observed values.

Large enhanced dielectric permittivity in polyaniline passivated core-shell nano magnetic iron oxide by plasma polymerization

Commercial samples of Magnetite with size ranging from 25–30nm were coated with polyaniline by using radio frequency plasma polymerization to achieve a core shell structure of magnetic nanoparticle (core)–Polyaniline (shell). High resolution transmission electron microscopy images confirm the core shell architecture of polyaniline coated iron oxide. The dielectric properties of the material were studied before and after plasma treatment. The polymer coated magnetite particles exhibited a large dielectric permittivity with respect to uncoated samples. The dielectric behavior was modeled using a Maxwell–Wagner capacitor model. A plausible mechanism for the enhancement of dielectric permittivity is proposed

Toxic Metal Distribution in the Core Sediment of Cochin Estuarine System (CES)

This article present the result from a study of two sediment cores collected from the environmentally distinct zones of CES. Accumulation status of five toxic metals: Cadmium (Cd), Chromium (Cr), Cobalt (Co), Copper (Cu) and Lead (Pb) were analyzed. Besides texture and CHNS were determined to understand the composition of the sediment. Enrichment Factor (EF) and Anthropogenic Factor (AF) were used to differentiate the typical metal sources. Metal enrichment in the cores revealed heavy load at the northern (NS1 ) region compared with the southern zone (SS1). Elevation of metal content in core NS1 showed the industrial input. Statistical analyses were employed to understand the origin of metals in the sediment samples. Principal Component Analysis (PCA) distinguishes the two zones with different metal accumulation capacity: highest at NS1 and lowest at SS1. Correlation analysis revealed positive significant relation only in core NS1, adhering to the exposition of the intensified industrial pollution

Geochemistry of core sediment from antarctic region

Southern Ocean (SO) is the fourth largest Ocean comprising the southern portions of the Atlantic Ocean, Indian Ocean and Pacific Ocean. Sediment core sample (660 34’S and 580 40’E)was collected onboard O.R.V Sagar Nidhi from January to March 2010 in the Fourth Southern Ocean expedition cruise launched by the National Centre for Antarctic and Ocean Research, Goa . Sedimentary records from this area reveal the sensitivity and climatic variability’s of the region over a large time scale. Organic matter (OM) and textural behaviour of the samples were analyzed and processed concurrently. Distribution of OM, Total Organic Carbon (TOC), Protein, Lipid and Carbohydrate along with the trace metal was highlighted. Textural variation was in the array of Sand >Clay >Silt. Sand content ranges from 30.29% to 80.11%. The order of relative distribution of OM was Lipid >Protein > TOC > Carbohydrate. The average concentrations of TOC, Protein, Lipid and Carbohydrate were 2.2 mg/g, 1.2 mg/g, 3.3 mg/g and 1.1mg/g respectively. Protein to carbohydrate ratio and lipid to carbohydrate ratio were also encountered to understand the respective freshness and nutritional quality of the sediments. Trace metal distribution showed the average concentration was maximum for Mn and minimum for Co.

Environmental Geochemistry of Core Sediment in the Cochin Estuary (CE), India

Distribution of toxic metal in the sediment core is an important area of research for environmental impact studies. Sediment cores were collected from two prominent region(C1 and C2) of CE and subjected to geochemical analysis to determine distribution of toxic metals (Cd, Co, Cr, Cu and Pb ), texture characteristics, total organic carbon (TOC) and CHNS. Statistical analysis was done to understand the interrelationship between the components. In the studied cores, metal contamination level was identified for Pb, Cu; Cr, in C1 and C2 respectively. The metal distribution depends on the granulometric factor, geogenic mineral components and anthropogenic input. Correlation analysis (CA) and Principal component(PCA) analysis also support these results

Core sediment biogeochemistry in specific zones of Cochin Estuarine System (CES)

Geochemical composition is a set of data for predicting the climatic condition existing in an ecosystem. Both the surficial and core sediment geochemistry are helpful in monitoring, assessing and evaluating the marine environment. The aim of the research work is to assess the relationship between the biogeochemical constituents in the Cochin Estuarine System (CES), their modifications after a long period of anoxia and also to identify the various processes which control the sediment composition in this region, through a multivariate statistical approach. Therefore the study of present core sediment geochemistry has a critical role in unraveling the benchmark of their characterization. Sediment cores from four prominent zones of CES were examined for various biogeochemical aspects. The results have served as rejuvenating records for the prediction of core sediment status prevailing in the CES