Iowa Department of Corrections Strategic Plan and Plan, Performance 2003

Annual Report, Strategic Plan and Performance Plan

The JNK binding domain of islet-brain 1 inhibits IL-1 induced JNK activity and apoptosis but not the transcription of key proapoptotic or protective genes in insulin-secreting cell lines.

The stress-activated protein kinase c-Jun NH2-terminal kinase (JNK) is a central signal for interleukin-1beta (IL-1beta)-induced apoptosis in insulin-producing beta-cells. The cell-permeable peptide inhibitor of JNK (JNKI1), that introduces the JNK binding domain (JBD) of the scaffold protein islet-brain 1 (IB1) inside cells, effectively prevents beta-cell death caused by this cytokine. To define the molecular targets of JNK involved in cytokine-induced beta-cell apoptosis we investigated whether JNKI1 or stable expression of JBD affected the expression of selected pro- and anti-apoptotic genes induced in rat (RIN-5AH-T2B) and mouse (betaTC3) insulinoma cells exposed to IL-1beta. Inhibition of JNK significantly reduced phosphorylation of the specific JNK substrate c-Jun (p<0.05), IL-1beta-induced apoptosis (p<0.001), and IL-1beta-mediated c-fos gene expression. However, neither JNKI1 nor JBD did influence IL-1beta-induced NO synthesis or iNOS expression or the transcription of the genes encoding mitochondrial manganese superoxide dismutase (MnSOD), catalase (CAT), glutathione peroxidase (GPx), glutathione-S-transferase rho (GSTrho), heat shock protein (HSP) 70, IL-1beta-converting enzyme (ICE), caspase-3, apoptosis-inducing factor (AIF), Bcl-2 or Bcl-xL. We suggest that the anti-apoptotic effect of JNK inhibition by JBD is independent of the transcription of major pro- and anti-apoptotic genes, but may be exerted at the translational or posttranslational level.

Photoactive sawhorse-type diruthenium tetracarbonyl complexes

Sawhorse-type diruthenium tetracarbonyl complexes incorporating carboxyphenyl porphyrin bridges and pyridine axial ligands have been prepared, characterized and evaluated as potential photosensitizing and chemotherapeutic agents in several human cancer cells (A2780, A549, Me300, HeLa). The mono carboxyphenyl porphyrin derivatives, 5-(4-carboxyphenyl)-10,15,20-triphenyl-21,23H-porphyrin (HOOCR1-H2) and 5-(4-carboxyphenyl)-10,15,20-triphenylporphyrin-Zn (HOOCR1-Zn), after reaction with Ru-3(CO)(12) and pyridine, give the dinuclear complexes [Ru-2(CO)(4)(OOCR1-H2)(2)(NC5H5)(2)] (1) and [Ru-2(CO)(4)-(OOCR1-Zn)(2)(NC5H5)(2)] (2), respectively. Under the same reaction conditions, the di-carboxyphenyl porphyrin derivatives, 5,10-di(4-carboxyphenyl)-15,20-diphenyl-21,23H-porphyrin (HOOCR2-H2COOH) and 5,10-di(4-carboxyphenyl)-15,20-diphenylporphyrin-Zn (HOOCR2-ZnCOOH), give rise to the tetranuclear complexes, [{Ru-2(CO)(4)(NC5H5)(2)}(2)(OOCR2-H2COO)(2)] (3) and [{Ru-2(CO)(4)(NC5H5)(2! )}(2)(OOCR2-ZnCOO)(2)] (4), in which two sawhorse diruthenium tetracarbonyl units are linked by the di-carboxyphenyl porphyrin ligands. When tested in human cancer cell lines, both Zn(II) metallo-porphyrin derivatives 2 and 4 and the tetranuclear derivative 3 show some degree of cytotoxicity in the dark, but seem to present no phototoxicity upon irradiation at 652 nm. These results demonstrate the effect of the Zn(II) ion insertion into the porphyrin core, resulting in increased cytotoxicity and decreased phototoxicity. On the other hand, complex 1, the less cytotoxic derivative with IC50 > 170 mu M in HeLa cervix and A2780 ovarian cancer cell lines, shows an excellent phototoxicity toward these cancer cell lines with LD50 comprised between 4.5 and 7.5 J/cm(2) (irradiance 30 mW/cm(2)) at 5 mu M concentration (incubation time: 24 h). Overall, an excellent ratio between photo-and cytotoxicity has been found for the metal-free porphyrin derivative [Ru-2(CO)(4)(OOCR1-H2)(2)(! NC5H5)(2)] (1).

Differential transgene expression profiles from rAAV2/1 vectors using the tetON and CMV promoters in the rat brain.

The biodistribution of transgene expression in the CNS after localized stereotaxic vector delivery is an important issue for safety of gene therapy for neurological diseases. The cellular specificity of transgene expression from rAAV2/1 vectors using the tetON expression cassette in comparison with the CMV promoter was investigated in the rat nigrostriatal pathway. After intrastriatal injection, although GFP was mainly expressed into neurons with both vectors, the relative proportions of DARPP-32+ projection neurons and parvalbumin+ interneurons were respectively 13:1 and 2:1 for the CMV and tetON vectors. DARP32+ neurons projecting to the globus pallidus were strongly GFP+ with both vectors, whereas those projecting to the substantia nigra pars reticulata (SNpr) were efficiently labeled by the CMV but poorly by the tetON vector. Numerous GFP+ cells were evidenced in the subventricular zone with both vectors. However, in the olfactory bulb (OB), GFP+ neurons were observed with the CMV but not the tetON vector. We conclude that the absence of significant amounts of transgene product in distant regions (SN and OB) constitutes a safety advantage of the AAV2/1-tetON vector for striatal gene therapy. Midbrain injections resulted in selective GFP expression in tyrosine hydroxylase+ neurons by the tetON vector whereas with the CMV vector, GFP+ cells covered a widespread area of the midbrain. The biodistribution of GFP protein corresponded to that of the transcripts and not of the viral genomes. We conclude that the rAAV2/1-tetON vector constitutes an interesting tool for specific transgene expression in midbrain dopaminergic neurons.

Gain-of-function haplotype in the epithelial calcium channel TRPV6 is a risk factor for renal calcium stone formation.

The rate-limiting step of dietary calcium absorption in the intestine requires the brush border calcium entry channel TRPV6. The TRPV6 gene was completely sequenced in 170 renal calcium stone patients. The frequency of an ancestral TRPV6 haplotype consisting of three non-synonymous polymorphisms (C157R, M378V, M681T) was significantly higher (P = 0.039) in calcium stone formers (8.4%; derived = 502, ancestral = 46) compared to non-stone-forming individuals (5.4%; derived = 645, ancestral = 37). Mineral metabolism was investigated on four different calcium regimens: (i) free-choice diet, (ii) low calcium diet, (iii) fasting and (iv) after a 1 g oral calcium load. When patients homozygous for the derived haplotype were compared with heterozygous patients, no differences were found with respect to the plasma concentrations of 1,25-vitamin D, PTH and calcium, and the urinary excretion of calcium. In one stone-forming patient, the ancestral haplotype was found to be homozygous. This patient had absorptive hypercalciuria. We therefore expressed the ancestral protein (157R+378V+681T) in Xenopus oocytes and found a significantly enhanced calcium permeability when tested by a (45)Ca(2+) uptake assay (7.11 +/- 1.93 versus 3.61 +/- 1.01 pmol/min/oocyte for ancestral versus derived haplotype, P < 0.01). These results suggest that the ancestral gain-of-function haplotype in TRPV6 plays a role in calcium stone formation in certain forms of absorptive hypercalciuria.

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.

Student Health Center Revenue Bond Funds, June 30, 2002

State University Audit Report of Iowa State University

Prospective analysis of KRAS, BRAF, and PIK3CA mutations and EGFR copy number in patients (pts) with locally advanced rectal cancer: A translational substudy of a clinical trial (SAKK 41/07) evaluating the effect of neoadjuvant chemoradiation (CRT) with or without panitumumab

Background: Prognostic and predictive markers are of great importance for future study designs and essential for the interpretation of clinical trials incorporating an EGFR-inhibitor. The current study prospectively assessed and validated KRAS, BRAF and PIK3CA mutations in rectal cancer patients screened for the trial SAKK41/07 of concomitant preoperative radio-chemotherapy with or without panitumumab.Methods: Macrodissection was performed on pretreatment formalin fixed paraffin embedded biopsy tissue sections to arrive at a minimum of 50% of tumor cells. DNA was extracted with the Maxwell 16 FFPE Tissue LEV DNA purification kit. After PCR amplification, mutations were identified by pyrosequencing. We prospectively analysed pretreatment biopsy material from 149 rectal cancer pts biopsies for KRAS (exon 2 codon 12 [2-12] and 13 [2-13], exon 3 codon 59 [3-59]) and 61 [3-61], exon 4 codon 117 [4-117] and 146 [4-146]). Sixty-eight pts (KRASwt exon 2, 3 only) were further analysed for BRAF (exon 15 codon 600) and PIK3CA (exon 9 codon 542, 545 and 546, exon 20 codon 1043 [20-1043] and 1047 [20-1047]) mutations, and EGFR copy number by qPCR. For the calculation of the EGFR copy number, we used KRAS copy number as internal reference standard. The calculation was done on the basis of the two standard curves relative quantification method.Results: In 149 screened pts with rectal cancer, the prevalence of KRAS mutations was 36%. Among the 68 pts enrolled in SAKK 41/07 based on initially presumed KRASwt status (exon 2/codons 12+13), 18 pts (26%) had a total of 23 mutations in the RAS/PIK3CA-pathways upon validation analysis. Twelve pts had a KRAS mutation, 7 pts had a PIK3CA mutation, 3 pts had a NRAS mutation, 1 patient a BRAF mutation. Surprisingly, five of these pts had double- mutations, including 4 pts with KRAS plus PIK3CA mutations, and 1 pt with NRAS plus PIK3CA mutations. The median normalized EGFR copy number was 1. Neither mutations of KRAS, BRAF, and PIK3CA, nor EGFR copy number were statistically associated with the primary study endpoint pCR (pathological complete regression).Conclusions: The prevalence of KRAS mutations in rectal and in colon cancer appears to be similar. BRAF mutations are rare; PIK3CA mutations are more common (10%). EGFR copy number is not increased in rectal cancer. A considerable number or KRAS exon 2 wt tumors harbored KRAS exon 3+4 mutations. Further study is needed to determine if KRAS testing should include exons 2-4.

Cytokine mRNA profile of Epstein-Barr virus-stimulated highly differentiated T cells in multiple sclerosis: a pilot study.

The reason why EBV-specific cellular immune responses are abnormal in multiple sclerosis (MS) patients is still missing. In this exploratory pilot study, we assessed IL-1beta, IL-2, IL-4, IL-6, IL-10, IL-17, IFN-gamma, TGF-beta1 and FOXP3 mRNA expression in EBV-stimulated highly differentiated T cells (T(HD)) of MS patients and healthy controls (HC). We found increased levels of IFN-gamma and IL-4 mRNA in CD8+ T(HD) cells of MS patients. All the other tested molecules were expressed similarly in MS patients and HC. Interestingly, increased IFN-gamma and IL-4 suggest that the control of EBV replication may be insufficient in MS patients.

Dépistage du syndrome des apnées du sommeil [Screening for sleep apnea syndrome]

Sleep apnea syndrome (SAS) consists of nocturnal snoring interrupted by obstructive apnea and of diurnal symptoms like hypersomnolence as a consequence of sleep fragmentation. Cardiovascular morbidity and mortality associated with this syndrome justify early detection and appropriate treatment. Polysomnography is still a frequently used method for early detection; however, several disadvantages like duration, discomfort and expense led to a search for alternatives. Since the beginning of the eighties, oximetry allows recording of nocturnal oxygen saturation of hemoglobin even at home. Nocturnal oximetry reveals O2-desaturation associated with apnea and thus permits often to diagnose or exclude SAS. Diagnosis of SAS is made when at least 20 desaturations per hour with an amplitude of at least 4% are recorded. On the other hand, normal nocturnal oximetry nearly excludes SAS. In those cases where nocturnal oximetry is not diagnostic, polysomnography remains the method of choice. Departing from published work, a model for SAS detection, based mainly on nocturnal oximetry, is proposed.

Induction of innate immune responses through Nalp3 inflammasome sensing of asbestos and silica

The inhalation of airborne pollutants such as asbestos or silica is linked to inflammation of the lung, fibrosis and lung cancer. How the presence of pathogenic dust is recognised, and how chronic inflammatory diseases are triggered are poorly understood. We will se show that asbestos and silica are sensed by the Nalp3 inflammasome, whose subsequent activation leads to IL-1b secretion. Inflammasome activation is triggered by reactive oxygen species, which are generated by a NADPH oxidase upon particle phagocytosis. In a model of asbestos inhalation, Nalp3_/_ mice showed diminished recruitment of inflammatory cells to the lungs, paralleled by lower cytokine production. Our findings implicate the Nalp3 inflammasome in particulate matter-related pulmonary diseases and support its role as a major proinflammatory ''danger" receptor.

Kinetics of crystal growth and equilibrium domains in eclogite of the Sesia Zone, Western Alps

Kinetics of crystal growth and equilibrium domains in eclogite of the Sesia Zone, Western Alps Darbellay Bastien Institut de Minéralogie et Géochimie Résumé grand public Comme toute matière, la roche est sensible à son environnement et cherche à s'adapter pour acquérir un état stable (état d'équilibre). Les changements des conditions physiques (température et pression) vont ainsi impliquer des modifications dans la roche. Le métamorphisme est l'étude de ces changements. Les minéraux qui constituent la roche peuvent modifier, leur structure, leur chimie ou être remplacer par d'autres minéraux plus stables. Il est ainsi crucial de déterminer les processus responsables et limitant de la croissance minérale. Trois processus permettent la croissance ; (1) la dissolution des éléments du réactant, (2) le transport de ces éléments vers le site de croissance, (3) l'incorporation de ces éléments dans la nouvelle structure. Cette thèse se focalise sur les structures des minéraux de haute pression (forme, zonation chimique, structure interne) pour essayer de déterminer les facteurs importants à l'origine de leur état final. Les zones d'étude se situent dans la zone de Sésia. La première partie traite de la problématique liée à l'incorporation d'un élément dans une structure minérale. A l'image de la croissance humaine, les irrégularités minéralogiques permettent de mettre en lumière un dysfonctionnement de la croissance due à un excès ou à une carence d'un élément. Bien dosé, cet élément est cependant essentiel à la croissance. Les zoisites (épidotes) des métabasites de la région de Cima di Bonze montrent une zonation chimique en sablier. Dans cette zonation la teneur en fer excède la capacité maximum que peut contenir la structure orthorhombique de la zoisite. Des défauts de structure permettent l'accommodation de cet excès. La zoisite peut ainsi adapter sa structure pour permettre l'incorporation d'une relativement grande quantité de fer. Les études précédentes montraient, pour des conditions similaires, la formation de deux épidotes distinctes. La deuxième partie se penche sur la compétition entre le minéral qui fait sa croissance et les minéraux (réactants) qui l'entourent. Les métapélites de la région du Monte Mucrone contiennent des grenats atollaires. Des études détaillées de la texture et de la zonation chimique du grenat ainsi qu'une modélisation thermodynamique ont permis de mieux cerner les facteurs importants responsables de la forme atollaire. Cette structure est obtenue par un changement du comportement de la croissance du grenat le long d'un chemin P-T hercynien. Dans un premier stade, le grenat croît rapidement et consume peu le quartz de la matrice. La croissance se fait ainsi le long des jointures des grains de quartz. Dans un second temps, les changements de conditions PT donnent une croissance lente du grenat et une forte consommation du quartz. Le grenat peut ainsi développer sa forme dodécaédrale classique. La troisième partie s'intéresse aux distances de transport par diffusion d'un élément (ici l'argon) durant la haute pression. Pour ce faire, un profile d'âges 40Ar/39Ar sur biotite a été mesuré depuis un veine de haute pression riche en argon jusque dans son encaissant (granitoïd du Monte Mucrone). Le profile montre une répartition des âges suivant une courbe de diffusion. Le transport se fait sur une longueur de deux centimètre avec l'aide d'un fluide. Il est réduit à une échelle millimétrique quand la phase fluide disparaît. Cette étude montre ainsi les difficultés de transport des éléments durant la haute pression ne permettant pas un rééquilibrage de la roche à grande échelle. Kinetics of crystal growth and equilibrium domains in eclogite of the Sesia Zone, Western Alps Darbellay Bastien Institut de Minéralogie et Géochimie Résumé de thèse Les processus de croissance (diffusion des éléments et les réactions d'interface) et les conditions dans lesquelles les minéraux grandissent (température, pression, fluide, composition chimique de la roche), déterminent la texture ainsi que la zonation des minéraux. Cette thèse se focalise, par le biais de textures peu communes, sur trois différents processus impliqués dans la croissance minérale à haute pression (Zone de Sésia, Alpes de l'Ouest, Italie). L'incorporation d'un élément dans une structure minérale ne peut se faire que dans des sites en accord avec la taille et la charge ionique de l'élément. De plus, la balance de charge doit être maintenue dans le minéral. La régularité de la structure cristalline fixe ainsi une limite maximum de concentration d'un élément donné. Les zoisites provenant des métabasites de la région de Cima di Bonze montrent des zonations en sablier caractérisées par une concentration anormale en fer. La zonation se marque par une différente teinte de biréfringence et par un plus grand angle d'extinction que le reste de la zoisite. Une inter-croissance de clinozoisite à l'intérieur de la structure orthorhombique de la zoisite peut ainsi être suspectée. Les analyses XRD (diffraction des rayons x) ainsi que les analyses Raman ne confirment pas cette suspicion. Seules les analyses TEM (microscope à électrons transmis) montrent des défauts de structure pouvant être interprétés comme des modules de clinozoisite. Ils ne peuvent cependant pas être considérés comme une phase thermodynamique. Un nouveau trou d'immiscibilité entre deux zoisite (X ep= 0.1 and Xep = 0.15) a ainsi pu être établi. Dans les métapélites la région du Monte Mucrone, des grenats fortement zonés montrent une évolution texturale singulière. Ils présentent une forme initiale de `champignon' qui se développe pour former une structure atollaire finale. L'étude conjuguée de la structure 3D et des zonations, ainsi que l'établissement d'un model thermodynamique, indiquent que ces structures proviennent de deux épisodes de croissances : (1) La croissance du grenat durant un chemin prograde hercynien (de 525 °C et 6.2 kbar à 640 °C et 9 kbar) permet la formation des textures atollaires. Elles sont le résultat d'une croissance poecilitique initiale suivie d'une croissance idiomorphique du grenat. (2) La structure est rendue plus complexe par la cristallisation d'un grenat homogène tout autour ainsi qu'à l'intérieur du grenat hercynien durant la haute pression alpine (550 °C and 20 kbar). L'arrivée de l'eau durant la haute pression facilite le transport d'éléments et permet une cristallisation rapide du grenat. La diffusion peut être un facteur limitant de la croissance minéralogique. Elle a aussi une grande importance pour la géochronologie. Une veine de haute pression à l'intérieur du granitoïde du Monte Mucrone a été étudiée dans le but de déterminer la distance de diffusion de l'argon. Le profile d'âges 40Ar/39Ar sur biotites, établi de la veine vers le métagranitoïde, suit une courbe de diffusion. Les âges sont élevés proche de la veine (800 Ma) puis décroissent jusqu'à des âges homogènes (170-150 Ma) à deux centimètres de la veine. La présence de fluide, marqué par de hautes concentrations en chlore, permet une diffusion centimétrique. Cependant, la distance est réduite à une échelle millimétrique quand le fluide est absent. Les très faibles distances de diffusion préservent les âges pré-alpins et impliquent un événement géologique pour les âges de 170-150 Ma. Kinetics of crystal growth and equilibrium domains in eclogite of the Sesia Zone, Western Alps Darbellay Bastien Institut de Minéralogie et Géochimie Thesis abstract Rock textures and zonings are the consequence of growth processes (element diffusion and interface reaction) steered by the environment in which they grew (pressure, differential stress, temperature, fluid and rock composition). The thesis presented here focuses on three different topics, each of it dealing with aspects of mineral growth processes during subduction, in a high-pressure environment. All studies were conducted in the Sesia Zone of the Western European Alps, Italy. The first study addresses the crystallography and geochemistry of element incorporation in zoisite, one of the major hydrous minerals found in subduction zone rocks. Elements can be incorporated into a mineral structure only on crystallographic sites that offer enough space for the ion and the overall charge balance has to be maintained. Element concentrations are hence limited. Incorporation of some elements produces complex zoning, including hourglass like patterns, which are the focus of the first contribution. Zoisites from Cima di Bonze (Sesia Zone) show spectacular hourglass zoning defined by Fe-content variations. The hourglass zones have a distinct birefringence and a different extinction angle than the regular part of the zoisite. We show by detailed XRD (X-ray diffraction) and confocal Raman analyses that the high Fe-zones are nevertheless zoisite, and not clinozoisite as one might expect. High resolution TEM (transmission electron microscopy) analyses show planar defects on (100) that can be interpreted as small-scale clinozoisite modules. However, these clinozoisites cannot be interpreted as a distinctive thermodynamic phase and the entire mineral has to be considered as zoisite. The miscibility gap between two zoisites (Xep = 0.1 and Xep = 0.15) can be then definite at 550 ± 50°C and 14 to 20 Kbar. Strongly zoned garnets in quartz rich metapelite from the Monte Mucrone area (Sesia Zone) show evolution form 3D mushroom to atoll structure. The second contribution presents textural investigations, garnet zoning and thermodynamic modeling that demonstrate that atoll garnets are the result of two distinctive growth events. (1) Garnet atoll structure is already formed during a prograde Hercynian path from 525 °C and 6.2 kbar to 640 °C and 9 kbar. It results in an initial poikilitic growth followed by a final idiomorphic growth event. (2) Alpine HP garnet are homogenous (550 °C and 20 kbar) and grew around and also inside the Hercynian garnet. Lack of prograde Alpine garnet and fast growth of the HP garnet is explained by the absence of water during much of the prograde path. Water saturation was only observed towards the end, close towards the peak metamorphic conditions. Diffusion could be a limiting factor for crystal growth. It has also a great importance in geochronology. HP vein inside the metagranitoide of the Monte Mucrone (~300 Ma) was investigated to determine argon diffusion scales during high-pressure metamorphism. 40Ar/39Ar biotite ages profile from the vein toward the metagranodiorite show a diffusion curve: old ages (800 Ma) located close to the vein decrease until homogenous 170-150 Ma ages are obtained, two centimeter away from the vein. Centimeter-scale diffusion occurs with help of a fluid phase marked by high chlorine concentrations. Argon diffusion is reduced to a millimeter scale when free fluid is absent. Very short diffusion distance permits to preserve pre-Alpine ages. The 170-150 Ma ages are considered to be geologic meaningful, probably resulting from the extensional tectonics linked to opening of the Tethian ocean.

Neutrophils and TNF: two key players in the immune response induced by "Leishmania major" infection

Summary Resolution of the inflammation is as important as its induction. In this thesis, we investigated the contributions of two prominent factors involved in inflammation, Tumour Necrosis Factor (TNF) and neutrophils. We studied their role in the resolution óf the inflammatory lesion induced by the infection with the protozoan parasite Leishmania major. In mice susceptible to infection with L. major, unhealing lesions are characterized by an elevated number and sustained presence of inflammatory neutrophils in the infected tissue, illustrating an acute inflammatory process. In contrast, mice from resistant strains, which resolve their lesions, can control the presence of neutrophils at the site of infection. Neutrophil persistence in the infected tissue may result from several events including an increased survival of neutrophils mediated by factors produced by the pathogen or the microenvironment. Following infection with L. major, the cellular composition of the inflammatory lesion differs significantly between susceptible and resistant mice and a higher proportion of macrophages is present in the lesions of resistant strains. In an attempt to clarify the factors involved in neutrophil persistence, we investigated the mechanisms modulating neutrophil cell death. We demonstrated that macrophages could induce neutrophil apoptosis in a process involving TNF. TNF is an essential cytokine with pro- and anti-inflammatory properties, which is expressed as a transmembrane protein that can be cleaved releasing the secreted form. Our data show the essential role of the transmembrane form of TNF (mTNF) in the induction of neutrophil apoptosis by macrophages, revealing macrophages and mTNF as important regulators of neutrophil apoptosis. TNF is critical in the resolution of the inflammatory lesion induced by L. major infection, and in L. major resistant strains its absence results in increased swelling of the lesions. We investigated the contribution of mTNF in the outcome of L. major infection. Our data demonstrate that following infection with L. major, mTNF is sufficient to support the resolution of the inflammatory lesion and optimal parasite killing. In addition, we show that the presence of mTNF is essential to induce neutrophil clearance in the infected tissue. While the persistence of neutrophils is deleterious for the host, we could demonstrate an early anti-inflammatory role of neutrophils. Altogether, this study demonstrates the importance of mTNF in the induction of neutrophil apoptosis, a process involved in the resolution of the inflammatory lesion induced by L. major infection. Résumé La résolution de l'inflammation est toute aussi importante que son initiation. Durant ce travail de thèse, nous avons étudié les contributions de deux facteurs importants impliqués dans l'inflammation, le TNF (Facteur Nécrosant des Tumeurs) et les neutrophiles, dans la résolution de la lésion inflammatoire induite par l'infection avec le parasite protozoaire Leishmania major. Chez les souris sensibles à l'infection avec L. major, des lésions importantes qui ne guérissent pas se développent ; celles-ci sont caractérisées par un nombre élevé et une présence soutenue de neutrophiles dans les tissus infectés, ce qui illustre un processus inflammatoire aigu. Au contraire, les souris résistantes à l'infection qui guérissent leurs lésions, sont capables de contrôler la présence des neutrophiles au site d'infection. La persistance des neutrophiles dans la lésion inflammatoire peut être la conséquence de plusieurs événements, dont une augmentation de la survie des neutrophiles induite par des facteurs produits par le pathogène ou le micro-environnement. Suite à l'infection avec L. major, la composition cellulaire de la lésion inflammatoire est significativement différente entre les souris sensibles et résistantes à l'infection, et une plus grande proportion de macrophages est présente dans les lésions des souris résistantes. Dans l'objectif de clarifier les facteurs impliqués dans la persistance des neutrophiles dans les tissus infectés par L. major, nous avons étudié les mécanismes de régulation de la mort des neutrophiles. Nous avons démontré que les macrophages pouvaient induire l'apoptose des neutrophiles dans un procédé impliquant le TNF. Le TNF est une cytokine aux propriétés pro- et anti-inflammatoires, exprimée sous une forme transmembranaire qui peut être clivée pour relâcher la forme sécrétée. Nos expériences illustrent le rôle essentiel de la forme transmembranaire du TNF (mTNF) dans l'induction de l'apoptose des neutrophiles par les macrophages. Lé TNF est une cytokine importante dans la résolution de la réaction inflammatoire induite par L. major, et chez les souris résistantes l'absence de TNF provoque des lésions inflammatoires plus importantes. Nous avons étudié la contribution du mTNF dans la résolution de l'infection avec L. major. Nos résultats démontrent que suite à une infection avec le parasite, la présence du mTNF est suffisante pour guérir la lésion inflammatoire et contrôler efficacement la réplication du parasite. De plus, le mTNF joue un rôle essentiel dans l'élimination des neutrophiles du tissu infecté. Alors que la persistance des neutrophiles est nocive pour l'hôte, nous avons montré que les neutrophiles avaient un rôle précoce anti-inflammatoire. En résumé, cette étude révèle l'importance du mTNF dans l'induction de l'apoptose des neutrophiles par les macrophages, un procédé impliqué dans la résolution de la lésion inflammatoire induite par l'infection avec L. major.