Utilization of dietary glucose in the metabolic syndrome

This review is focused on the fate of dietary glucose under conditions of chronically high energy (largely fat) intake, evolving into the metabolic syndrome. We are adapted to carbohydrate-rich diets similar to those of our ancestors. Glucose is the main energy staple, but fats are our main energy reserves. Starvation drastically reduces glucose availability, forcing the body to shift to fatty acids as main energy substrate, sparing glucose and amino acids. We are not prepared for excess dietary energy, our main defenses being decreased food intake and increased energy expenditure, largely enhanced metabolic activity and thermogenesis. High lipid availability is a powerful factor decreasing glucose and amino acid oxidation. Present-day diets are often hyperenergetic, high on lipids, with abundant protein and limited amounts of starchy carbohydrates. Dietary lipids favor their metabolic processing, saving glucose, which additionally spares amino acids. The glucose excess elicits hyperinsulinemia, which may derive, in the end, into insulin resistance. The available systems of energy disposal could not cope with the excess of substrates, since they are geared for saving not for spendthrift, which results in an unbearable overload of the storage mechanisms. Adipose tissue is the last energy sink, it has to store the energy that cannot be used otherwise. However, adipose tissue growth also has limits, and the excess of energy induces inflammation, helped by the ineffective intervention of the immune system. However, even under this acute situation, the excess of glucose remains, favoring its final conversion to fat. The sum of inflammatory signals and deranged substrate handling induce most of the metabolic syndrome traits: insulin resistance, obesity, diabetes, liver steatosis, hyperlipidemia and their compounded combined effects. Thus, a maintained excess of energy in the diet may result in difficulties in the disposal of glucose, eliciting inflammation and the development of the metabolic syndrome

Involvement of the RasGAP derived fragment N in the resistance of pancreatic beta cells towards apoptosis

RESUME DESTINE AUX NON SCIENTIFIQUESLe diabète est une maladie associée à un excès de glucose (sucre) dans le sang. Le taux de glucose sanguin augmente lorsque l'action d'une hormone, l'insuline, responsable du transport du glucose du sang vers les tissus de l'organisme diminue, ou lorsque les quantités d'insuline à disposition sont inadéquates.L'une des causes communes entre les deux grands types de diabète connus, le type 1 et le type 2, est la disparition des cellules beta du pancréas, spécialisées dans la sécrétion d'insuline, par mort cellulaire programmée aussi appelée apoptose. Alors que dans le diabète de type 1, la destruction des cellules beta est causée par notre propre système immunitaire, dans le diabète de type 2, la mort de ces cellules, est principalement causée par des concentrations élevées de graisses saturés ou de molécules impliquées dans l'inflammation que l'on rencontre en quantités augmentées chez les personnes obèses. Etant donné l'augmentation épidémique du nombre de personnes obèses de par le monde, on estime que le nombre de personnes diabétiques (dont une majorité sont des diabétiques de type 2), va passer de 171 million en l'an 2000, à 366 million en l'an 2030, expliquant la nécessité absolue de mettre au point de nouvelles stratégies thérapeutique pour combattre cette maladie.L'apoptose est un processus complexe dont la dérégulation induit de nombreuses affections allant du cancer jusqu'au diabète. L'activation de caspase 3, une protéine clé contrôlant la mort cellulaire, était connue pour systématiquement mener à la mort cellulaire programmée. Ces dernières années, notre laboratoire a décrit des mécanismes de survie qui sont activés par caspase 3 et qui expliquent sans doute pourquoi son activation ne mène pas systématiquement à la mort cellulaire. Lorsqu'elle est faiblement activée, caspase 3 clive une autre protéine appelée RasGAP en deux protéines plus courtes dont l'une, appelée le fragment Ν a la particularité de protéger les cellules contre l'apoptose.Durant ma thèse, j'ai été impliqué dans divers projets destinés à mieux comprendre comment le fragment Ν protégeait les cellules contre l'apoptose et à savoir s'il pouvait être utilisé comme outil thérapeutique dans les conditions de survenue d'un diabète expérimental. C'est dans ce but que nous avons créé une souris transgénique, appelée RIP-N, exprimant le fragment Ν spécifiquement dans les cellules beta. Comme attendu, les cellules beta de ces souris étaient plus résistantes à la mort induite par des composés connus pour induire le diabète, comme certaines molécules induisant l'inflammation ou les graisses saturées. Nous avons ensuite pu montrer que les souris RIP-N étaient plus résistantes à la survenue d'un diabète expérimental que ce soit par l'injection d'une drogue induisant l'apoptose des cellules beta, que ce soit dans un fond génétique caractérisé par une attaque spontanée des cellules beta par le système immunitaire ou dans le contexte d'un diabète de type 2 induit par l'obésité. Dans plusieurs des modèles animaux étudiés, nous avons pu montrer que le fragment Ν protégeait les cellules en activant une voie protectrice bien connue impliquant successivement les protéines Ras, PI3K et Akt ainsi qu'en bloquant la capacité d'Akt d'activer le facteur NFKB, connu pour être délétère pour la survie de la cellule beta. La capacité qu'a le fragment Ν d'activer Akt tout en prévenant l'activation de NFKB par Akt est par conséquent particulièrement intéressante dans l'intégration des signaux régulant la mort cellulaire dans le contexte de la survenue d'un diabète.La perspective d'utiliser le fragment Ν comme outil thérapeutique dépendra de notre capacité à activer les signaux protecteurs induits par le fragment Ν depuis l'extérieur de la cellule ou de dériver des peptides perméables aux cellules possédant les propriétés du fragment N.2 SUMMARYDiabetes mellitus is an illness associated with excess blood glucose. Blood glucose levels raise when the action of insulin decreases or when insulin is provided in inappropriate amounts. In type 1 diabetes (T1D) as well as in type 2 diabetes (T2D), the insulin secreting beta cells in the pancreas undergo controlled cell death also called apoptosis. Whereas in T1D, beta cells are killed by the immune system, in T2D, they are killed by several factors, among which are increased blood glucose levels, increased levels of harmful lipids or pro-inflammatory cytokines that are released by the dysfunctional fat tissue of obese people. Given the epidemic increase in the number of obese people throughout the world, the number of diabetic people (a majority of which are type 2 diabetes) is estimated to rise from 171 million affected people in the year 2000 to 366 million in 2030 explaining the absolute requirement for new therapies to fight the disease.Apoptosis is a very complex process whose deregulation leads to a wide range of diseases going from cancer to diabetes. Caspase 3 although known as a key molecule controlling apoptosis, has been shown to have various other functions. In the past few years, our laboratory has described a survival mechanism, that takes place at low caspase activity and that might explain how cells that activate their caspases for reasons other than apoptosis survive. In such conditions, caspase 3 cleaves another protein called RasGAP into two shorter proteins, one of which, called fragment N, protects cells from apoptosis.We decided to check whether fragment Ν could be used as a therapeutical tool in the context of diabetes inducing conditions. We thus derived a transgenic mouse line, called RIP-N, in which the expression of fragment Ν is restricted to beta cells. As expected, the beta cells of these mice were more resistant ex-vivo to cell death induced by diabetes inducing factors. We then showed that the RIP-N transgenic mice were resistant to streptozotocin induced diabetes, a mouse model mimicking type 1 diabetes, which correlated to fewer number of apoptotic beta cells in the pancreas of the transgenic mice compared to their controls. The RIP-N transgene also delayed overt diabetes development in the NOD background, a mouse model of autoimmune type 1 diabetes, and delayed the occurrence of obesity induced hyperglycemia in a mouse model of type 2-like diabetes. Interestingly, fragment Ν was mediating its protection by activating the protective Akt kinase, and by blocking the detrimental NFKB factor. Our future ability to activate the protective signals elicited by fragment Ν from the outside of cells or to derive cell permeable peptides bearing the protective properties of fragment Ν might condition our ability to use this protein as a therapeutic tool.3 RESUMELe diabète est une maladie associée à un excès de glucose plasmatique. La glycémie augmente lorsque l'action de l'insuline diminue ou lorsque les quantités d'insuline à disposition sont inadéquates. Dans le diabète de type 1 (D1) comme dans le diabète de type 2 (D2), les cellules beta du pancréas subissent la mort cellulaire programmée aussi appelée apoptose. Alors que dans le D1 les cellules beta sont tuées par le système immunitaire, dans le D2 elles sont tuées par divers facteurs parmi lesquels on trouve des concentrations élevées de glucose, d'acides gras saturés ou de cytokines pro-inflammatoires qui sont sécrétées en concentrations augmentées par le tissu adipeux dysfonctionnel des personnes obèses. Etant donné l'augmentation épidémique du nombre de personnes obèses de par le monde, on estime que le nombre de personnes diabétiques (dont une majorité sont des diabétiques de type 2), va passer de 171 million en l'an 2000, à 366 million en l'an 2030, justifiant la nécessité absolue de mettre au point de nouvelles stratégies thérapeutique pour combattre cette maladie.L'apoptose est un processus complexe dont la dérégulation induit de nombreuses affections allant du cancer jusqu'au diabète. Caspase 3, bien que connue comme étant une protéine clé contrôlant l'apoptose a bien d'autres fonctions démontrées. Ces dernières années, notre laboratoire a décrit un mécanisme de survie qui est activé lorsque caspase 3 est faiblement activée et qui explique probablement comment des cellules qui ont activé leurs caspases pour une autre raison que l'apoptose peuvent survivre. Dans ces conditions, caspase 3 clive une autre protéine appelée RasGAP en deux protéines plus courtes dont l'une, appelée le fragment Ν a la particularité de protéger les cellules contre l'apoptose.Nous avons donc décidé de vérifier si le fragment Ν pouvait être utilisé comme outil thérapeutique dans les conditions de survenue d'un diabète expérimental. Pour se faire, nous avons créé une souris transgénique, appelée RIP-N, exprimant le fragment Ν spécifiquement dans les cellules beta. Comme attendu, les cellules beta de ces souris étaient plus résistantes ex-vivo à la mort induite par des facteurs pro-diabétogènes. Nous avons ensuite pu montrer que les souris RIP-N étaient plus résistantes à la survenue d'un diabète induit par la streptozotocine, un drogue mimant la survenue d'un D1 et que ceci était corrélée à une diminution du nombre de cellules en apoptose dans le pancréas des souris transgéniques comparé à leurs contrôles. L'expression du transgène a aussi eu pour effet de retarder la survenue d'un diabète franc dans le fond génétique NOD, un modèle génétique de diabète de type 1 auto-immun, ainsi que de retarder la survenue d'une hyperglycémie dans un modèle murin de diabète de type 2 induit par l'obésité. Dans plusieurs des modèles animaux étudiés, nous avons pu montrer que le fragment Ν protégeait les cellules en activant la kinase protectrice Akt ainsi qu'en bloquant le facteur délétère NFKB. La perspective d'utiliser le fragment Ν comme outil thérapeutique dépendra de notre capacité à activer les signaux protecteurs induits par le fragment Ν depuis l'extérieur de la cellule ou de dériver des peptides perméables aux cellules possédant les propriétés du fragment

Up-regulation of macrophage migration inhibitory factor gene and protein expression in glial tumor cells during hypoxic and hypoglycemic stress indicates a critical role for angiogenesis in glioblastoma multiforme.

Glioblastoma multiforme (GBM) is the most malignant variant of human glial tumors. A prominent feature of this tumor is the occurrence of necrosis and vascular proliferation. The regulation of glial neovascularization is still poorly understood and the characterization of factors involved in this process is of major clinical interest. Macrophage migration inhibitory factor (MIF) is a pleiotropic cytokine released by leukocytes and by a variety of cells outside of the immune system. Recent work has shown that MIF may function to regulate cellular differentiation and proliferation in normal and tumor-derived cell lines, and may also contribute to the neovascularization of tumors. Our immunohistological analysis of MIF distribution in GBM tissues revealed the strong MIF protein accumulation in close association with necrotic areas and in tumor cells surrounding blood vessels. In addition, MIF expression was frequently associated with the presence of the tumor-suppressor gene p53. To substantiate the concept that MIF might be involved in the regulation of angiogenesis in GBM, we analyzed the MIF gene and protein expression under hypoxic and hypoglycemic stress conditions in vitro. Northern blot analysis showed a clear increase of MIF mRNA after hypoxia and hypoglycemia. We could also demonstrate that the increase of MIF transcripts on hypoxic stress can be explained by a profound transcriptional activation of the MIF gene. In parallel to the increase of MIF transcripts, we observed a significant rise in extracellular MIF protein on angiogenic stimulation. The data of our preliminary study suggest that the up-regulation of MIF expression during hypoxic and hypoglycemic stress might play a critical role for the neovascularization of glial tumors.

Control of the proliferation of activated CD4+ T cells by connexins.

As expression of Cxs in cells of the immune system increases upon cellular activation, we investigated whether Cxs and especially CxHcs play a major role during T cell-mediated responses. In particular, we studied the expression of Cx43Hc following CD4(+) T cell stimulation using flow cytometry, real-time PCR, and Western blot analysis. We showed that expression of Cx43 and its phosphorylated isoforms increased in response to the engagement of CD3 and CD28. Cx43Hcs were found to be involved in sustaining proliferation of T cells, as assessed by cell cycle staining, thymidine incorporation assays, and CFSE analysis of cells exposed to mimetic peptide inhibitors of the plasma membrane Cx channels and antibodies generated to an extracellular region of Cx. The reduction of T cell proliferation mediated by Cx channel inhibitors suppressed cysteine uptake but not cytokine production. We conclude that upon antigen recognition, T cells require CxHc to sustain their clonal expansion.

Adipokines as uremic toxins.

The adipose tissue has pleiotropic functions far beyond the mere storage of energy, and it secretes a number of hormones and cytokines, called adipokines, which have biological effects that impact heath and disease. Adipokines are markedly elevated in the plasma of uremic patients, mainly due to decreased renal excretion. They have pluripotent signaling effects on inflammation/oxidative stress (leptin, adiponectin, resistin), protein-energy wasting (leptin, adiponectin), insulin signaling (adiponectin, leptin, visfatin), endothelial dysfunction (visfatin), and vascular damage (adiponectin, leptin, resistin), which are prevalent in uremic patients. Obesity superimposed to uremia may further aggravate hyperadipokinemia, with the exception of adiponectinemia, which is mitigated by adiposity. Among adipokines and until more data become available, only leptin may be considered as a full uremic toxin owing to adverse effects on protein-energy wasting, cardiovascular damage, inflammation, and the immune system, which have been documented both clinically and experimentally. Resistin and visfatin display some features of uremic toxins, but more data are needed to consider these adipokines as true uremic toxins. In contrast, high levels of adiponectin and chemerin seen in uremia appear to be beneficial. Further research is needed to investigate whether selective removal of leptin, resistin, and visfatin and increments of adiponectin and chemerin levels may have clinical relevance in uremic patients.

Radioimmunotherapy combined with maintenance anti-CD20 antibody may trigger long-term protective T cell immunity in follicular lymphoma patients.

Growing evidence suggests that the patient's immune response may play a major role in the long-term efficacy of antibody therapies of follicular lymphoma (FL). Particular long-lasting recurrence free survivals have been observed after first line, single agent rituximab or after radioimmunotherapy (RIT). Rituximab maintenance, furthermore, has a major efficacy in prolonging recurrence free survival after chemotherapy. On the other hand, RIT as a single step treatment showed a remarkable capacity to induce complete and partial remissions when applied in recurrence and as initial treatment of FL or given for consolidation. These clinical results strongly suggest that RIT combined with rituximab maintenance could stabilize the high percentages of patients with CR and PR induced by RIT. While the precise mechanisms of the long-term efficacy of these 2 treatments are not elucidated, different observations suggest that the patient's T cell immune response could be decisive. With this review, we discuss the potential role of the patient's immune system under rituximab and RIT and argue that the T cell immunity might be particularly promoted when combining the 2 antibody treatments in the early therapy of FL.

A comprehensive analysis of human gene expression profiles identifies stromal immunoglobulin κ C as a compatible prognostic marker in human solid tumors.

PURPOSE: Although the central role of the immune system for tumor prognosis is generally accepted, a single robust marker is not yet available. EXPERIMENTAL DESIGN: On the basis of receiver operating characteristic analyses, robust markers were identified from a 60-gene B cell-derived metagene and analyzed in gene expression profiles of 1,810 breast cancer; 1,056 non-small cell lung carcinoma (NSCLC); 513 colorectal; and 426 ovarian cancer patients. Protein and RNA levels were examined in paraffin-embedded tissue of 330 breast cancer patients. The cell types were identified with immunohistochemical costaining and confocal fluorescence microscopy. RESULTS: We identified immunoglobulin κ C (IGKC) which as a single marker is similarly predictive and prognostic as the entire B-cell metagene. IGKC was consistently associated with metastasis-free survival across different molecular subtypes in node-negative breast cancer (n = 965) and predicted response to anthracycline-based neoadjuvant chemotherapy (n = 845; P < 0.001). In addition, IGKC gene expression was prognostic in NSCLC and colorectal cancer. No association was observed in ovarian cancer. IGKC protein expression was significantly associated with survival in paraffin-embedded tissues of 330 breast cancer patients. Tumor-infiltrating plasma cells were identified as the source of IGKC expression. CONCLUSION: Our findings provide IGKC as a novel diagnostic marker for risk stratification in human cancer and support concepts to exploit the humoral immune response for anticancer therapy. It could be validated in several independent cohorts and carried out similarly well in RNA from fresh frozen as well as from paraffin tissue and on protein level by immunostaining.

One naive T cell, multiple fates in CD8+ T cell differentiation.

The mechanism by which the immune system produces effector and memory T cells is largely unclear. To allow a large-scale assessment of the development of single naive T cells into different subsets, we have developed a technology that introduces unique genetic tags (barcodes) into naive T cells. By comparing the barcodes present in antigen-specific effector and memory T cell populations in systemic and local infection models, at different anatomical sites, and for TCR-pMHC interactions of different avidities, we demonstrate that under all conditions tested, individual naive T cells yield both effector and memory CD8+ T cell progeny. This indicates that effector and memory fate decisions are not determined by the nature of the priming antigen-presenting cell or the time of T cell priming. Instead, for both low and high avidity T cells, individual naive T cells have multiple fates and can differentiate into effector and memory T cell subsets.

Secretory IgA and intestinal epithelial cells at the interface between homeostasis regulation and protection against infection

RESUME DESTINE A UN LARGE PUBLICL'intestin est le siège d'intenses agressions de la part de l'ensemble des aliments ingérés, de bactéries agressives dites pathogènes mais également de bactéries dites commensales peuplant naturellement les surfaces intestinales muqueuses. Pour faire face, notre organisme arbore de nombreux niveaux de protections tant physiques, chimiques, mécaniques mais aussi immunitaires. La présence d'un type particulier de cellules, les cellules épithéliales (IEC) assurant une protection physique, ainsi que la production d'anticorps spécialisés par le système immunitaire appelés immunoglobulines sécrétoires A (SlgA) servent conjointement de première ligne de défense contre ces agressions externes. Néanmoins, comment le dialogue s'articule entre ces deux partenaires reste incomplet.Nous avons donc décidé de mimer ces interactions en modélisant les surfaces muqueuses par une monocouche de cellules différenciées en laboratoire. Des souches bactériennes isolées de l'intestin humain seules ou associées à des SlgA non-spécifiques ont été mises au contact de ce modèle cellulaire nous permettant de conclure quant à la présence effective d'une modulation du dialogue bactérie/lEC impliquant une activation de la réponse cellulaire vers un état de tolérance mutuelle. De façon surprenante, nous avons par ailleurs mis en évidence un type d'interaction nouveau entre ces anticorps et ces bactéries. Une étude biochimique nous a permis de détailler un nouveau rôle des SlgA médié par les sucres présents à leur surface dans le maintien d'une relation pacifique avec les commensaux perpétuellement présents, relations qualifiées d'homésostase intestinale.Le rôle protecteur des SlgA a par ailleurs été abordé pour avoir une meilleure appréhension de leur impact au niveau cellulaire lors d'infection par Shigella flexneri, bactérie causant la Shigellose, diarrhée sanglante responsable de la mort de plus d'un million de personnes chaque année. Basée sur le même modèle cellulaire, cette étude nous a permis de démontrer une nouvelle entrée de ce pathogène directement via les IEC. La présence d'anticorps spécifiques à la surface des bactéries restreint leur champs d'action contre les cibles intracellulaires identifiées que sont les filaments soutenant le squelette de la cellule, les fibres d'actine ainsi que les jonctions serrées, réseaux de protéines clés des interactions entre cellules. Cette ouverture au niveau cellulaire apporte un nouvel élan quant à la compréhension du rôle protecteur des SlgA lors d'attaques de l'intestin, protection semblant dépendante d'une agrégation des bactéries.Pour finir, nous avons mis en évidence la détection directe par les cellules de la présence d'anticorps libres dans l'intestin ajoutant une nouvelle réplique dans le dialogue complexe entre ces deux piliers de l'équilibre intestinal que sont les SlgA et les cellules épithéliales.RESUMELa muqueuse intestinale est dotée d'un réseau complexe de protections physico-chimiques, mécaniques ou immunologiques. Associées à un système immunitaire omniprésent, les cellules épithéliales intestinales {IEC) bordant la lumière intestinale ont la double tâche de protéger l'intérieur de l'organisme stérile contre l'invasion et la dissémination d'agents pathogènes, et de maintenir une relation pacifique avec la flore intestinale, rôles également joués par les immunoglobulines sécrétoires A (SlgA), anticorps les plus abondamment présents à la surface des muqueuses. Tant les IEC que les SlgA sont ainsi décrites comme convergeant vers le même objectif ; néanmoins, les rouages de leurs interactions restent largement inconnus.Pour répondre à cette question, des monocouches épithéliales reconstituées in vitro ont été incubées avec des souches commensales telles que des Lactobacillus ou des Bifodobacteria, seules ou complexées avec des SlgA non-spécifiques, nous permettant de décrypter l'influence des SlgA sur la détection des bactéries par les IEC, favorisant l'adhésion bactérienne et la cohésion cellulaire, augmentant l'activation de la voie NF-κΒ ainsi que la sécrétion de la cytokine thymic stromal lymphopoietin contrairement à celle de médiateurs pro-inflammatoires qui reste inchangée. Par ailleurs, une interaction Fab-indépendante est suggérée dans l'interaction SlgA/bactéries. Comme une interaction de faible affinité a été décrite comme prenant naturellement place au niveau de l'intestin, nous avons donc disséqué les mécanismes sous- jacents en utilisant un large spectre de bactérie associés à des protéines soit recombinantes soit isolées à partir de colostrum, mettant en évidence un rôle crucial des N-glycanes présents sur la pièce sécrétoire et soulignant une nouvelle propriété des SlgA dans l'homéostase intestinale.Intrinsèquement liés aux caractéristiques des SlgA, nous nous sommes également focalisés sur leur rôle protecteur lors d'infection par l'enteropathogène Shigella flexneri reproduites in vitro sur des monocouches polarisées. Nous avons tout d'abord démontré une nouvelle porte d'entrée pour ce pathogène directement via les IEC. L'agrégation des bactéries par les SlgA confère aux cellules une meilleure résistance à l'infection, retardant croissance bactérienne et entrée cellulaire, affectant par ailleurs leur capacité à cibler le cytosquelette et les jonctions serrées. La formation de tels cargos détectés de façon biaisée par les IEC apparaît comme une explication plausible au maintien de la cohésion cellulaire médiée par les SlgA.Enfin, le retrotransport des SlgA à travers les IEC a été abordé soulignant une participation active de ces cellules dans la détection de l'environnement extérieur, les impliquant possiblement dans l'activation d'un état muqueux stable.Conjointement, ces résultats indiquent que les SlgA représentent l'un des éléments-clés à la surface de la muqueuse et soulignent la complexité du dialogue établi avec l'épithélium en vue du maintien d'un fragile équilibre intestinal.ABSTRACTThe intestinal mucosa is endowed with a complex protective network melting physiochemical, mechanical and immunological features. Beyond the ubiquitous intestinal immune system, intestinal epithelial cells (IEC) lying the mucosal surfaces have also the dual task to protect the sterile core against invasion and dissemination of pathogens, and maintain a peaceful relationship with commensal microorganisms, aims also achieved by the presence of high amounts of secretory immunoglobulins A (SlgA), the most abundant immunoglobulin present at mucosal surfaces. Both IEC and SlgA are thus described to converge toward the same goal but how their interplay is orchestrated is largely unknown.To address this question, in vitro reconstituted IEC monolayers were first apically incubated with commensal bacteria such as Lactobacillus or Bifodobacteria strains either alone or in complexes with non-specific SlgA. Favoring the bacterial adhesion and cellular cohesion, SlgA impacts on the cellular sensing of bacteria, increasing NF-κΒ activation, and leading to cytokine releases restricted to the thymic stromal lymphopoietin and unaffected expression of pro-inflammatory mediators. Of main interest, bacterial recognition by SlgA suggested a Fab-independent interaction. As this low affinity, called natural coating occurs in the intestine, we further dissected the underlying mechanisms using a larger spectrum of commensal strains associated with recombinant as well as colostrum-derived proteins and pinpointed a crucial role of N-glycans of the secretory component, emphasizing an underestimated role of carbohydrates and another properties of SlgA in mediating intestinal homeostasis.As mucosal protection is also anchored in SlgA and IEC features, we focused on the cellular role of SlgA. Using IEC apical infection by the enteropathogen Shigella flexneri, we have first demonstrated a new gate of entry for this pathogen directly via IEC. Specific SlgA bacterial aggregation conferred to the cells a better resistance to infection, delaying bacterial growth and cellular entry, affecting their ability to damage both the cytoskeleton and the tight junctions. Formation of such big cargos differentially detected by IEC appears as a plausible explanation sustaining at the cellular level the antibody-mediated mucosal protection.Finally, SlgA retrotransport across IEC has been tackled stressing an active IEC sensing of the external environment possibly involved in the steady-state mucosal activation.All together, these results indicate that SlgA represents one of the pivotal elements at mucosal surfaces highlighting the complexity of the dialogue established with the epithelium sustaining the fragile intestinal balance.The Intestinal mucosa is endowed with a complex protective network melting physiochemical, mechanical and immunological features. Beyond the ubiquitous intestinal immune system, intestinal epithelial cells (IEC) lying the mucosal surfaces have also the dual task to protect the sterile core against invasion and dissemination of pathogens, and maintain a peaceful relationship with commensal microorganisms, aims also achieved by the presence of high amounts of secretory immunoglobulins A (SlgA), the most abundant immunoglobulin present at mucosal surfaces. Both IEC and SlgA are thus described to converge toward the same goal but how their interplay is orchestrated is largely unknown.To address this question, in vitro reconstituted IEC monolayers were first apically incubated with commensal bacteria such as Lactobacillus or Bifodobacteria strains either alone or in complexes with non-specific SlgA. Favoring the bacterial adhesion and cellular cohesion, SlgA impacts on the cellular sensing of bacteria, increasing NF-κΒ activation, and leading to cytokine releases restricted to the thymic stromal lymphopoietin and unaffected expression of pro-inflammatory mediators. Of main interest, bacterial recognition by SlgA suggested a Fab-independent interaction. As this low affinity, called natural coating occurs in the intestine, we further dissected the underlying mechanisms using a larger spectrum of commensal strains associated with recombinant as well as colostrum-derived proteins and pinpointed a crucial role of N-glycans of the secretory component, emphasizing an underestimated role of carbohydrates and another properties of SlgA in mediating intestinal homeostasis.As mucosal protection is also anchored in SlgA and IEC features, we focused on the cellular role of SlgA. Using IEC apical infection by the enteropathogen Shigella flexneri, we have first demonstrated a new gate of entry for this pathogen directly via IEC. Specific SlgA bacterial aggregation conferred to the cells a better resistance to infection, delaying bacterial growth and cellular entry, affecting their ability to damage both the cytoskeleton and the tight junctions. Formation of such big cargos differentially detected by IEC appears as a plausible explanation sustaining at the cellular level the antibody-mediated mucosal protection.Finally, SlgA retrotransport across IEC has been tackled stressing an active IEC sensing of the external environment possibly involved in the steady-state mucosal activation.All together, these results indicate that SlgA represents one of the pivotal elements at mucosal surfaces highlighting the complexity of the dialogue established with the epithelium sustaining the fragile intestinal balance.

Pathogenesis of arenavirus hemorrhagic fevers.

Viral hemorrhagic fevers (VHFs) caused by arenaviruses belong to the most devastating emerging human diseases and represent serious public health problems. Arenavirus VHFs in humans are acute diseases characterized by fever and, in severe cases, different degrees of hemorrhages associated with a shock syndrome in the terminal stage. Over the past years, much has been learned about the pathogenesis of arenaviruses at the cellular level, in particular their ability to subvert the host cell's innate antiviral defenses. Clinical studies and novel animal models have provided important new information about the interaction of hemorrhagic arenaviruses with the host's adaptive immune system, in particular virus-induced immunosuppression, and have provided the first hints towards an understanding of the terminal hemorrhagic shock syndrome. The scope of this article is to review our current knowledge on arenavirus VHF pathogenesis with an emphasis on recent developments.

Hematopoietic stem cell function and survival depend on c-Myc and N-Myc activity.

Myc activity is emerging as a key element in acquisition and maintenance of stem cell properties. We have previously shown that c-Myc deficiency results in accumulation of defective hematopoietic stem cells (HSCs) due to niche-dependent differentiation defects. Here we report that immature HSCs coexpress c-myc and N-myc mRNA at similar levels. Although conditional deletion of N-myc in the bone marrow does not affect hematopoiesis, combined deficiency of c-Myc and N-Myc (dKO) results in pancytopenia and rapid lethality. Interestingly, proliferation of HSCs depends on both myc genes during homeostasis, but is c-Myc/N-Myc independent during bone marrow repair after injury. Strikingly, while most dKO hematopoietic cells undergo apoptosis, only self-renewing HSCs accumulate the cytotoxic molecule Granzyme B, normally employed by the innate immune system, thereby revealing an unexpected mechanism of stem cell apoptosis. Collectively, Myc activity (c-Myc and N-Myc) controls crucial aspects of HSC function including proliferation, differentiation, and survival.

Mechanisms of functional T-cell deficiency in melanoma patients

SUMMARYAs a result of evolution, humans are equipped with an intricate but very effective immune system with multiple defense mechanisms primarily providing protection from infections. This system comprises various cell types, including T-lymphocytes, which are able to recognize and directly kill infected cells. T-cells are not only able to recognize cells carrying foreign antigens, such as virus-infected cells, but also autologous cells. In autoimmune diseases, e.g. multiple sclerosis, T- cells attack autologous cells and cause the destruction of healthy tissue. To prevent aberrant immune reactions, but also to prevent damage caused by an overreacting immune response against foreign targets, there are multiple systems in place that attenuate T-cell responses.By contrast, anti-self immune responses may be highly welcome in malignant diseases. It has been demonstrated that activated T-cells are able to recognize and lyse tumor cells, and may even lead to successful cure of cancer patients. Through vaccination, and especially with the help of powerful adjuvants, frequencies of tumor-reactive T-cells can be augmented drastically. However, the efficacy of anti-tumor responses is diminished by the same checks and balances preventing the human body from harm induced by overly activated T-cells in infections.In the context of my thesis, we studied spontaneous and vaccination induced T-cell responses in melanoma patients. The aim of my studies was to identify situations of T-cell suppression, and pinpoint immune suppressive mechanisms triggered by malignant diseases. We applied recently developed techniques such as multiparameter flow cytometry and gene arrays, allowing the characterization of tumor-reactive T-cells directly ex vivo. In our project, we determined functional capabilities, protein expression, and gene expression profiles of small numbers of T- cells from metastatic tissue and blood obtained from healthy donors and melanoma patients. We found evidence that tumor-specific T-cells were functionally efficient effector cells in peripheral blood, but severely exhausted in metastatic tissue. Our molecular screening revealed the upregulation of multiple inhibitory receptors on tumor-specific T-cells, likely implied in T-cell exhaustion. Functional attenuation of tumor-specific T-cells via inhibitory receptors depended on the anatomical location and immune suppressive mechanisms in the tumor microenvironment, which appeared more important than self-tolerance and anergy mechanisms. Our data reveal novel potential targets for cancer therapy, and contribute to the understanding of cancer biology.RÉSUMÉAu cours de l'évolution, les êtres humains se sont vus doter d'un système immunitaire complexe mais très efficace, avec de multiples mécanismes de défense, principalement contre les infections. Ce système comprend différents types de cellules, dont les lymphocytes Τ qui sont capables de reconnaître et de tuer directement des cellules infectées. Les cellules Τ reconnaissent non seulement des cellules infectées par des virus, mais également des cellules autologues. Dans le cas de maladies auto-immunes, comme par exemple la sclérose en plaques, les cellules Τ s'attaquent à des cellules autologues, ce qui engendre la destruction des tissus sains. Il existe plusieurs systèmes de contrôle des réponses Τ afin de minimiser les réactions immunitaires aberrantes et d'empêcher les dégâts causés par une réponse immunitaire trop importante contre une cible étrangère.Dans le cas de maladies malignes en revanche, une réponse auto-immune peut être avantageuse. Il a été démontré que les lymphocytes Τ étaient également capables de reconnaître et de tuer des cellules tumorales, pouvant même mener à la guérison d'un patient cancéreux. La vaccination peut augmenter fortement la fréquence des cellules Τ réagissant contre une tumeur, particulièrement si elle est combinée avec des adjuvants puissants. Cependant, l'efficacité d'une réponse antitumorale est atténuée par ces mêmes mécanismes de contrôle qui protègent le corps humain des dégâts causés par des cellules Τ activées trop fortement pendant une infection.Dans le cadre de ma recherche de thèse, nous avons étudié les réponses Τ spontanées et induites par la vaccination dans des patients atteints du mélanome. Le but était d'identifier des conditions dans lesquelles les réponses des cellules Τ seraient atténuées, voire inhibées, et d'élucider les mécanismes de suppression immunitaire engendrés par le cancer. Par le biais de techniques nouvelles comprenant la cryométrie de flux et l'analyse globale de l'expression génique à partir d'un nombre minimal de cellules, il nous fut possible de caractériser des cellules Τ réactives contre des tumeurs directement ex vivo. Nous avons examiné les profiles d'expression de gènes et de protéines, ainsi que les capacités fonctionnelles des cellules Τ isolées à partir de tissus métastatiques et à partir du sang de patients. Nos résultats indiquent que les cellules Τ spécifiques aux antigènes tumoraux sont fonctionnelles dans le sang, mais qu'elles sont épuisées dans les tissus métastatiques. Nous avons découvert dans les cellules Τ antitumorales une augmentation de l'expression des récepteurs inhibiteurs probablement impliqués dans l'épuisement de ces lymphocytes T. Cette expression particulière de récepteurs inhibiteurs dépendrait donc de leur localisation anatomique et des mécanismes de suppression existant dans l'environnement immédiat de la tumeur. Nos données révèlent ainsi de nouvelles cibles potentielles pour l'immunothérapie du cancer et contribuent à la compréhension biologique du cancer.

cDNA cloning and mapping of a novel islet-brain/JNK-interacting protein.

IB1/JIP-1 is a scaffold protein that regulates the c-Jun NH(2)-terminal kinase (JNK) signaling pathway, which is activated by environmental stresses and/or by treatment with proinflammatory cytokines including IL-1beta and TNF-alpha. The JNKs play an essential role in many biological processes, including the maturation and differentiation of immune cells and the apoptosis of cell targets of the immune system. IB1 is expressed predominantly in brain and pancreatic beta-cells where it protects cells from proapoptotic programs. Recently, a mutation in the amino-terminus of IB1 was associated with diabetes. A novel isoform, IB2, was cloned and characterized. Overall, both IB1 and IB2 proteins share a very similar organization, with a JNK-binding domain, a Src homology 3 domain, a phosphotyrosine-interacting domain, and polyacidic and polyproline stretches located at similar positions. The IB2 gene (HGMW-approved symbol MAPK8IP2) maps to human chromosome 22q13 and contains 10 coding exons. Northern and RT-PCR analyses indicate that IB2 is expressed in brain and in pancreatic cells, including insulin-secreting cells. IB2 interacts with both JNK and the JNK-kinase MKK7. In addition, ectopic expression of the JNK-binding domain of IB2 decreases IL-1beta-induced pancreatic beta-cell death. These data establish IB2 as a novel scaffold protein that regulates the JNK signaling pathway in brain and pancreatic beta-cells and indicate that IB2 represents a novel candidate gene for diabetes.

Cytokines and T-cell homeostasis.

Homeostasis of T cells can be defined as the ability of the immune system to maintain normal T-cell counts and to restore T-cell numbers following T-cell depletion or expansion. These processes are governed by extrinsic signals, most notably cytokines. Two members of the common gamma chain family of cytokines, interleukin (IL)-7 and IL-15, are central to homeostatic proliferation and survival of mature CD4(+) and CD8(+) T cells. Recent evidence suggests that other cytokines, including IL-2, IL-10, IL-12, interferons and TGF-beta, as well as the transcription factors T-bet and eomesodermin all play important but different roles at distinct stages of T-cell homeostasis.