Can iron be used to treat malaria?

Trabalho Final do Curso de Mestrado Integrado em Medicina, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2014

Y-box binding protein 1 (YB-1) relevance in estrogen receptor-positive (ER+) breast cancer

Tese de mestrado, Biologia Molecular e Genética, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2016

Lymphatic vessel function in atherosclerosis

L'athérosclérose est une maladie inflammatoire chronique caractérisée par l'accumulation de cholestérol dans la paroi artérielle et associée à une réponse immunitaire anormale dans laquelle les macrophages jouent un rôle important. Récemment, il a été démontré que les vaisseaux lymphatiques jouent un rôle primordial dans le transport inverse du cholestérol (Martel et al. JCI 2013). L’objectif global de mon stage de maîtrise a été de mieux caractériser la dysfonction lymphatique associée à l’athérosclérose, en étudiant de plus près l’origine physiologique et temporelle de ce mauvais fonctionnement. Notre approche a été d’étudier, depuis l’initiation de l’athérosclérose jusqu’à la progression d’une lésion athérosclérotique tardive, la physiologie des deux constituants principaux qui forment les vaisseaux lymphatiques : les capillaires et collecteurs lymphatiques. En utilisant comme modèle principal des souris Ldlr-/-; hApoB100+/+, nous avons pu démontrer que la dysfonction lymphatique est présente avant même l’apparition de l’athérosclérose, et que cette dysfonction est principalement associée avec un défaut au niveau des vaisseaux collecteurs, limitant ainsi le transport de la lymphe des tissus périphériques vers le sang. De plus, nous avons démontré pour la première fois l’expression du récepteur au LDL par les cellules endothéliales lymphatiques. Nos travaux subséquents démontrent que ce défaut de propulsion de la lymphe pourrait être attribuable à l’absence du récepteur au LDL, et que la dysfonction lymphatique observée précocement dans l’athérosclérose peut être limitée par des injections systémiques de VEGF (vascular endothelial growth factor) –C. Ces résultats suggèrent que la caractérisation fonctionnelle de la capacité de pompage des vaisseaux collecteurs serait une condition préalable à la compréhension de l'interaction entre la fonction du système lymphatique et la progression de l'athérosclérose. Ultimement, nos travaux nous ont amené à considérer de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles dans la prévention et le traitement de l’athérosclérose.

Développement d’un nouveau modèle murin expérimental de sclérodermie

La sclérodermie (SSc) est une maladie rare affectant les personnes génétiquement prédisposées d’une réponse immunitaire défectueuse. Malgré les derniers avancements et développements dans le domaine, l’étiologie et la pathogénèse de la maladie demeurent peu comprises. Par ailleurs, il y a un ralentissement dans la compréhension de cette maladie à cause du manque de modèle animal représentatif de la SSc humaine. Malgré plusieurs lacunes, les souris traitées avec la bléomycine ou portant des modifications génétiques (TSK-1) sont très utilisées dans les études précliniques de la SSc mais elles ne présentent pas toutes les caractéristiques de cette maladie. Pour contribuer à la recherche sur la SSc, la stagiaire postdoctorale Dre Heena Mehta a développé dans le laboratoire du Dre Sarfati en collaboration avec le Dr Senécal, un modèle de souris expérimental induit par l’immunisation de cellules dendritiques (DCs) chargées de peptides de la protéine topoisomérase I (TOPOIA et TOPOIB). Dans le but de caractériser ce modèle murin et d’établir un profil immunitaire, j’ai concentré mes analyses principalement sur les caractéristiques de la SSc telles que la fibrose, l’inflammation, l’hyper-γ-globulinémie polyclonale, la vasculopathie ainsi que de l’expression de cytokines. Brièvement, l’immunisation de souris avec les DCs chargées avec la topoisomérase I (TOPOI) a induit l’inflammation pulmonaire et cutanée, en plus de la fibrose sous forme diffuse (dcSSc). Les souris présentaient également des symptômes de la vasculopathie ainsi que des taux élevés d’anticorps polyclonaux. Les résultats démontraient que les peptides TOPOIA étaient efficaces dans l’induction de la fibrose et de la réponse inflammatoire alors que les peptides TOPOIB étaient surtout impliqués dans la fibrose cutanée. En plus de nos résultats, les observations préliminaires sur le profil de cytokines tissulaires suggéraient que ce modèle pourrait remplacer ou complémenter les autres modèles animaux de SSc.

Modulation allostérique du récepteur FP dans le cancer colorectal

Les prostaglandines modulent d’importants rôles physiologiques. Elles sont aussi impliquées dans le développement d’une variété de conditions pathologiques telles l’inflammation, la douleur et le cancer. La prostaglandine PGF2α et son récepteur (récepteur FP) se trouvent impliqué dans la modulation de nombreuses pathologies tels lors de l’accouchement préterme et le cancer colorectal. Récemment, nous avons fait partie d’un groupe de recherche ayant développé des modulateurs allostériques du récepteur FP. Dans une première étude, l’action du PGF2α sur le déclenchement des contractions myométriales a été évaluée, car peu d’information est connue sur la signalisation de cette prostaglandine lors de l’accouchement. Ainsi, nous avons utilisé un peptidomimétique de la deuxième boucle extracellulaire, dénommée PDC113.824. Nos résultats ont démontré que le PDC113.824 permettait de retarder la mise bas chez des souris gestantes, mais agissait de manière différente sur les multiples voies de signalisation de la PGF2α. Ainsi, le PDC113.824 inhibait la voie RhoA-ROCK, dépendante de l’activation de la protéine Gα12 par le. Les protéines RhoA-ROCK sont des acteurs clés dans le remodelage du cytosquelette d’actine et des contractions myométriales lors de l’accouchement. De plus, le PDC113.824 en présence de PGF2α agit comme un modulateur positif sur la voie dépendante de l’activation de la protéine Gαq. Le PDC113.824 serait donc un modulateur allostérique non compétitif possédant des actions à la fois de modulateurs positifs et négatifs sur la signalisation du récepteur FP Dans une seconde étude, des analogues du PDC113.824 ont été conçus et analysés dans un second modèle pathologique, le cancer colorectal. Ce cancer possède de hauts niveaux de récepteur FP. Nous avons donc étudié le rôle du récepteur FP dans le développement et la progression du cancer colorectal et l’effet de modulateurs allostériques. Il est généralement accepté que dans le cancer colorectal, la prostaglandine PGE2 permet la croissance et l’invasion tumorale, ainsi que l’angiogenèse. Toutefois, peu d’informations sont connues sur le rôle du PGF2α dans le cancer colorectal. C’est dans ce contexte que nous avons décidé d’examiner la contribution de ce récepteur dans la progression du cancer colorectal et cherché à déterminer si la modulation des fonctions du récepteur FP a un impact sur la croissance de tumeurs colorectales. Nos recherches ont révélé que l’activation du récepteur FP permet la migration et la prolifération de plusieurs lignées cellulaires humaines et murines d’adénocarcinomes colorectaux. Dans ce contexte, nos expériences ont démontré que la migration des cellules cancéreuses était dépendante de l’activation de la voie Rho. Nos résultats démontrent qu’en effet, l’activation de RhoA, une petite GTPase clé de la voie Gα12, est inhibée de façon sélective par nos composés. De plus, nos molécules allostériques sont également efficaces pour inhiber la voie de signalisation de la ß-caténine, une protéine impliquée dans la genèse du cancer colorectal. In vivo, le traitement de souris avec un des ces modulateurs a permis une inhibition effective de la croissance tumorale. Dans l’ensemble, nos résultats suggèrent donc que les modulateurs allostériques des récepteurs FP pourraient constituer une nouvelle classe de médicaments utilisés pour le traitement du cancer colorectal.

Les oncogènes NUP98-PHF23 et NUP98-HOXD13 confèrent un potentiel aberrant d’auto-renouvellement aux progéniteurs thymiques

L’initiation de la leucémogénèse dans la leucémie aigue lymphoblastique (LAL)-T résulte de l’activation aberrante de facteurs de transcription de la lignée lymphocytaire T. Nous démontrons que les gènes de fusion NUP98-PHF23 (NP23) et NUP98-HOXD13 (NHD13) reprogramment les thymocytes normaux en cellules souches pré-leucémiques (CS-préL) possédant un potentiel aberrant d’auto-renouvellement. Basé sur des essais de clonalité performés sur des thymocytes transplantés en série, nous avons découvert que cette population est hiérarchisée similairement aux cellules souches hématopoïétiques normales. Ces CS-préL dévoilent un enrichissement du compartiment de précurseurs thymiques immatures KIT+ où les deux oncogènes, NP23 et NHD13, activent des gènes impliqués dans l’autorenouvellement, incluant Hoxa9, Hoxa10, Lyl1 et Hhex. De plus, l’activité d’autorenouvellement est abrogée par les ARN interférents contre Lyl1 et Hhex, indiquant leur implication fonctionnelle en aval de NP23 et NHD13. Puisque ces gènes sont aussi activés en aval de trois autres oncogènes dans la LAL-T, SCL/TAL1, LMO1 et LMO2, nous concluons que les niveaux d’activation de Lyl1 et Hhex fixent le seuil de reprogrammation des thymocytes normaux en CS-préL. Malgré l'efficacité des traitements de chimiothérapie actuels à diminuer la masse tumorale, les CS-préL sont épargnées, pouvant mener à des rechutes. Nos résultats répondent à ce besoin et proposent de nouvelles avenues permettant de cibler les CS-préL du compartiment de thymocytes immatures dans la LAL-T.

Amino ozonides exhibit in vitro activity against Echinococcus multilocularis metacestodes.

Artemisinin is an antimalarial sesquiterpene lactone that contains a 1,2,4-trioxane heterocycle. Dihydroartemisinin and artesunate demonstrated activity against Echinococcus multilocularis metacestodes in vitro but were not effective in a mouse model. In this study, the in vitro effects of a small library of synthetic ozonides (1,2,4-trioxolanes) were investigated. Initial compound screening against E. multilocularis metacestodes was performed at 20μM, and selected ozonides were further assessed in dose-response studies in metacestode cultures and mammalian cells. Transmission electron microscopy (TEM) was employed to characterise compound-induced structural alterations. At 20μM, the most potent ozonides (OZ401, OZ455, OZ491 and OZ494) led to death of ca. 60-100% of the parasites. Subsequent dose-response experiments demonstrated that OZ401, OZ455 and OZ491, which contain an aminopropylether substructure, were the most potent, with 50% inhibitory concentrations ranging from 11μM to 14μM. Cytotoxicity for these three ozonides, assessed in human foreskin fibroblasts, rat hepatoma cells and green monkey epithelial kidney (Vero) cells, was evident only at high concentrations. TEM demonstrated that OZ401 and OZ491 treatment induced considerable metabolic impairment in metacestodes at 1 day post exposure. At Day 3 post exposure, the germinal layer was severely distorted, although some intact cells were still visible, demonstrating that not all cell types in the parasite tissue were equally affected. Complete destruction of the germinal layer was noted at 5 days post exposure. Synthetic ozonides could represent interesting leads that will be further investigated in a suitable in vivo model of E. multilocularis infection.

Experimental infections of neonatal mice with cysts of Giardia lamblia clone GS/M-83-H7 are associated with an antigenic reset of the parasite.

Transmission of the protozoan parasite Giardia lamblia from one to another host individuum occurs through peroral ingestion of cysts which, following excystation in the small intestine, release two trophozoites each. Many studies have focused on the major surface antigen, VSP (for variant surface protein), which is responsible for the antigenic variability of the parasite. By using trophozoites of G. lamblia clone GS/M-83-H7 (expressing VSP H7) and the neonatal mouse model for experimental infections, we quantitatively assessed the process of antigenic variation of the parasite on the transcriptional level. In the present study, variant-specific regions identified on different GS/M-83-H7 vsp sequences served as targets for quantitative reverse transcription-PCR to monitor alterations in vsp mRNA levels during infection. Respective results demonstrated that antigenic switching of both the duodenal trophozoite and the cecal cyst populations was associated with a massive reduction in vsp H7 mRNA levels but not with a simultaneous increase in transcripts of any of the subvariant vsp genes analyzed. Most importantly, we also explored giardial variant-type formation and vsp mRNA levels after infection of mice with cysts. This infection mode led to an antigenic reset of the parasite in that a VSP H7-negative inoculum "converted" into a population of intestinal trophozoites that essentially consisted of the original VSP H7 type. This antigenic reset appears to be associated with excystation rather than with a selective process which favors expansion of a residual population of VSP H7 types within the antigenically diversified cyst inoculum. Based on these findings, the VSP H7 type has to be regarded as a predominant variant of G. lamblia clone GS/M-83-H7 which (re-)emerges during early-stage infection and may contribute to an optimal establishment of the parasite within the intestine of the experimental murine host.

Apoptosis in experimental cerebral malaria: spatial profile of cleaved caspase-3 and ultrastructural alterations in different disease stages

Cerebral malaria (CM) is associated with high mortality and morbidity as a certain percentage of survivors suffers from persistent neurological sequelae. The mechanisms leading to death and functional impairments are yet not fully understood. This study investigated biochemical and morphological markers of apoptosis in the brains of mice infected with Plasmodium berghei ANKA. Cleaved caspase-3 was detected in the brains of animals with clinical signs of CM and immunoreactivity directly correlated with the clinical severity of the disease. Caudal parts of the brain showed more intense immunoreactivity for cleaved caspase-3. Double-labelling experiments revealed processing of caspase-3 primarily in neurons and oligodendrocytes. These cells also exhibited apoptotic-like morphological profiles in ultrastructural analysis. Further, cleavage of caspase-3 was found in endothelial cells. In contrast to neurons and oligodendrocytes, apoptosis of endothelial cells already occurred in early stages of the disease. Our results are the first to demonstrate processing of caspase-3 in different central nervous system cells of animals with CM. Apoptosis of endothelial cells may represent a critical issue for the development of the disease in the mouse model. Neurological signs and symptoms might be attributable, at least in part, to apoptotic degeneration of neurons and glia in advanced stages of murine CM.

Mechanisms of B and T lymphocyte accumulation in tumor-draining lymph nodes

Thesis (Master's)--University of Washington, 2016-06

Gene-environment interactions between adult lead exposure and Apolipoprotein E4 on adult hippocampal neurogenesis and cognitive behavior in mice

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

Function and Regulation of Cytochrome P450 4V2 and the Implications in Bietti’s Crystalline Dystrophy

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

Three lenses into the cardiac dyad: calcium signaling, microtubule trafficking, and junctional sarcoplasmic reticular mobility

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

Characterization of a complex chemosensory signal transduction system which controls twitching motility in Pseudomonas aeruginosa

Virulence of the opportunistic pathogen Pseudomonas aeruginosa involves the coordinate expression of a wide range of virulence factors including type IV pili which are required for colonization of host tissues and are associated with a form of surface translocation termed twitching motility. Twitching motility in P. aeruginosa is controlled by a complex signal transduction pathway which shares many modules in common with chemosensory systems controlling flagella rotation in bacteria and which is composed, in part, of the previously described proteins PilG, PilH, PilI, PilJ and PilK. Here we describe another three components of this pathway: ChpA, ChpB and ChpC, as well as two downstream genes, ChpD and ChpE, which may also be involved. The central component of the pathway, ChpA, possesses nine potential sites of phosphorylation: six histidine-containing phosphotransfer (HPt) domains, two novel serine- and threonine-containing phosphotransfer (SPt, TPt) domains and a CheY-like receiver domain at its C-terminus, and as such represents one of the most complex signalling proteins yet described in nature. We show that the Chp chemosensory system controls twitching motility and type IV pili biogenesis through control of pili assembly and/or retraction as well as expression of the pilin subunit gene pilA. The Chp system is also required for full virulence in a mouse model of acute pneumonia.

Co-expression of SOX9 and SOX10 during melanocytic differentiation in vitro

Investigations into pigment cell biology have relied on the ability to culture both murine and human melanocytes, numerous melanoma cell lines and more recently, murine and human melanoblasts. Melanoblast culture requires medium supplemented with a range of growth factors including Stem Cell Factor, Endothelin-3 and Fibroblast Growth Factor-2, withdrawal of which causes the cells to differentiate into melanocytes. Using the human melanoblast culture system, we have now examined the expression and/or DNA binding activity of several transcription factors implicated in melanocytic development and differentiation. Of these, the POU domain factor BRN2 and the SOX family member SOX10 are both highly expressed in unpigmented melanocyte precursors but are down-regulated upon differentiation. In contrast, the expression levels of the previously described MITF and PAX3 transcription factors remain relatively constant during the melanoblast-melanocyte transition. Moreover, BRN2 ablated melanoma cells lack expression of SOX10 and MITF but retain PAX3. A novel finding implicates a second SOX protein, SOX9, as a potential melanogenic transcriptional regulator, as its expression level is increased following the down-regulation of BRN2 and SOX10 in differentiated melanoblasts. Our results suggest that a complex network of transcription factor interactions requiring proper temporal coordination is necessary for acquisition and maintenance of the melanocytic phenotype. (c) 2005 Elsevier Inc. All rights reserved.