Density, proportion, and dendritic coverage of retinal ganglion cells of the common marmoset (Callithrix jacchus jacchus)

We performed a quantitative analysis of M and P cell mosaics of the common-marmoset retina. Ganglion cells were labeled retrogradely from optic nerve deposits of Biocytin. The labeling was visualized using horseradish peroxidase (HRP) histochemistry and 3-3'diaminobenzidine as chromogen. M and P cells were morphologically similar to those found in Old- and New-World primates. Measurements were performed on well-stained cells from 4 retinas of different animals. We analyzed separate mosaics for inner and outer M and P cells at increasing distances from the fovea (2.5-9 mm of eccentricity) to estimate cell density, proportion, and dendritic coverage. M cell density decreased towards the retinal periphery in all quadrants. M cell density was higher in the nasal quadrant than in other retinal regions at similar eccentricities, reaching about 740 cells/mm² at 2.5 mm of temporal eccentricity, and representing 8-14% of all ganglion cells. P cell density increased from peripheral to more central regions, reaching about 5540 cells/mm² at 2.5 mm of temporal eccentricity. P cells represented a smaller proportion of all ganglion cells in the nasal quadrant than in other quadrants, and their numbers increased towards central retinal regions. The M cell coverage factor ranged from 5 to 12 and the P cell coverage factor ranged from 1 to 3 in the nasal quadrant and from 5 to 12 in the other quadrants. These results show that central and peripheral retinal regions differ in terms of cell class proportions and dendritic coverage, and their properties do not result from simply scaling down cell density. Therefore, differences in functional properties between central and peripheral vision should take these distinct regional retinal characteristics into account.

Comparative quantification of umbilical cord blood CD34+ and CD34+ bright cells using the ProCount™-BD and ISHAGE protocols

The total number of CD34+ cells is the most relevant clinical parameter when selecting human umbilical cord blood (HUCB) for transplantation. The objective of the present study was to compare the two most commonly used CD34+ cell quantification methods (ISHAGE protocol and ProCount™ - BD) and analyze the CD34+ bright cells whose 7-amino actinomycin D (7AAD) analysis suggests are apoptotic or dead cells. Twenty-six HUCB samples obtained at the Placental Blood Program of New York Blood Center were evaluated. The absolute numbers of CD34+ cells evaluated by the ISHAGE (with exclusion of 7AAD+ cells) and ProCount™ (with exclusion of CD34+ bright cells) were determined. Using the ISHAGE protocol we found 35.6 ± 19.4 CD34+ cells/µL and with the ProCount™ method we found 36.6 ± 23.2 CD34+ cells/µL. With the ProCount™ method, CD34+ bright cell counts were 9.3 ± 8.2 cells/µL. CD34+ bright and regular cells were individually analyzed by the ISHAGE protocol. Only about 1.8% of the bright CD34+ cells are alive, whereas a small part (19.0%) is undergoing apoptosis and most of them (79.2%) are dead cells. Our study showed that the two methods produced similar results and that 7AAD is important to exclude CD34 bright cells. These results will be of value to assist in the correct counting of CD34+ cells and to choose the best HUCB unit for transplantation, i.e., the unit with the greatest number of potentially viable stem cells for the reconstitution of bone marrow. This increases the likelihood of success of the transplant and, therefore, the survival of the patient.

Hypomagnesemia is a risk factor for nonrecovery of renal function and mortality in AIDS patients with acute kidney injury

The objective of the present study was to determine the prevalence of electrolyte disturbances in AIDS patients developing acute kidney injury in the hospital setting, as well as to determine whether such disturbances constitute a risk factor for nephrotoxic and ischemic injury. A prospective, observational cohort study was carried out. Hospitalized AIDS patients were evaluated for age; gender; coinfection with hepatitis; diabetes mellitus; hypertension; time since HIV seroconversion; CD4 count; HIV viral load; proteinuria; serum levels of creatinine, urea, sodium, potassium and magnesium; antiretroviral use; nephrotoxic drug use; sepsis; intensive care unit (ICU) admission, and the need for dialysis. Each of these characteristics was correlated with the development of acute kidney injury, with recovery of renal function and with survival. Fifty-four patients developed acute kidney injury: 72% were males, 59% had been HIV-infected for >5 years, 72% had CD4 counts <200 cells/mm³, 87% developed electrolyte disturbances, 33% recovered renal function, and 56% survived. ICU admission, dialysis, sepsis and hypomagnesemia were all significantly associated with nonrecovery of renal function and with mortality. Nonrecovery of renal function was significantly associated with hypomagnesemia, as was mortality in the multivariate analysis. The risks for nonrecovery of renal function and for death were 6.94 and 6.92 times greater, respectively, for patients with hypomagnesemia. In hospitalized AIDS patients, hypomagnesemia is a risk factor for nonrecovery of renal function and for in-hospital mortality. To determine whether hypomagnesemia is a determinant or simply a marker of critical illness, further studies involving magnesium supplementation in AIDS patients are warranted.

In vitro inhibitory effects of imatinib mesylate on stromal cells and hematopoietic progenitors from bone marrow

Imatinib mesylate (IM) is used to treat chronic myeloid leukemia (CML) because it selectively inhibits tyrosine kinase, which is a hallmark of CML oncogenesis. Recent studies have shown that IM inhibits the growth of several non-malignant hematopoietic and fibroblast cells from bone marrow (BM). The aim of the present study was to evaluate the effects of IM on stromal and hematopoietic progenitor cells, specifically in the colony-forming units of granulocyte/macrophage (CFU-GM), using BM cultures from 108 1.5- to 2-month-old healthy Swiss mice. The results showed that low concentrations of IM (1.25&#8197;&#181;M) reduced the growth of CFU-GM in clonogenic assays. In culture assays with stromal cells, fibroblast proliferation and &#945;-SMA expression by immunocytochemistry analysis were also reduced in a concentration-dependent manner, with a survival rate of approximately 50% with a dose of 2.5&#8197;&#181;M. Cell viability and morphology were analyzed using MTT and staining with acrydine orange/ethidium bromide. Most cells were found to be viable after treatment with 5&#8197;&#181;M IM, although there was gradual growth inhibition of fibroblastic cells while the number of round cells (macrophage-like cells) increased. At higher concentrations (15&#8197;&#181;M), the majority of cells were apoptotic and cell growth ceased completely. Oil red staining revealed the presence of adipocytes only in untreated cells (control). Cell cycle analysis of stromal cells by flow cytometry showed a blockade at the G0/G1 phases in groups treated with 5-15&#8197;&#181;M. These results suggest that IM differentially inhibits the survival of different types of BM cells since toxic effects were achieved.

Imbalanced expression of functional surface molecules in regulatory and effector T cells in systemic lupus erythematosus

Regulatory T (TREG) cells play an important role in maintaining immune tolerance and avoiding autoimmunity. We analyzed the expression of membrane molecules in TREG and effector T cells in systemic lupus erythematosus (SLE). TREG and effector T cells were analyzed for the expression of CTLA-4, PD1, CD28, CD95, GITR, HLA-DR, OX40, CD40L, and CD45RO in 26 patients with active disease, 31 with inactive disease, and 26 healthy controls. TREG cells were defined as CD25+/highCD127Ø/lowFoxP3+, and effector T cells were defined as CD25+CD127+FoxP3Ø. The ratio of TREG to effector T cells expressing GITR, PD1, HLA-DR, OX40, CD40L, and CD45RO was determined in the three groups. The frequency of TREG cells was similar in patients with SLE and controls. However, SLE patients had a decreased frequency of CTLA-4+TREG and CD28+TREG cells and an increased frequency of CD40L+TREG cells. There was a decrease in the TREG/effector-T ratio for GITR+, HLA-DR+, OX40+, and CD45RO+ cells, and an increased ratio of TREG/effector-T CD40L+ cells in patients with SLE. In addition, CD40L+TREG cell frequency correlated with the SLE disease activity index (P=0.0163). In conclusion, our findings showed several abnormalities in the expression of functionally critical surface molecules in TREG and effector T cells in SLE that may be relevant to the pathogenesis of this disease.

Follicular helper T cell in immunity and autoimmunity

The traditional concept that effector T helper (Th) responses are mediated by Th1/Th2 cell subtypes has been broadened by the recent demonstration of two new effector T helper cells, the IL-17 producing cells (Th17) and the follicular helper T cells (Tfh). These new subsets have many features in common, such as the ability to produce IL-21 and to express the IL-23 receptor (IL23R), the inducible co-stimulatory molecule ICOS, and the transcription factor c-Maf, all of them essential for expansion and establishment of the final pool of both subsets. Tfh cells differ from Th17 by their ability to home to B cell areas in secondary lymphoid tissue through interactions mediated by the chemokine receptor CXCR5 and its ligand CXCL13. These CXCR5+ CD4+ T cells are considered an effector T cell type specialized in B cell help, with a transcriptional profile distinct from Th1 and Th2 cells. The role of Tfh cells and its primary product, IL-21, on B-cell activation and differentiation is essential for humoral immunity against infectious agents. However, when deregulated, Tfh cells could represent an important mechanism contributing to exacerbated humoral response and autoantibody production in autoimmune diseases. This review highlights the importance of Tfh cells by focusing on their biology and differentiation processes in the context of normal immune response to infectious microorganisms and their role in the pathogenesis of autoimmune diseases.

Interactions of diploid embryonal carcinoma cells and normal cell mass cells with 2.5 day mouse embryos following aggregation

Spontaneous teratocarcinomas are ovarian or testicular tumors which have their origins in germ cells. The tumors contain a disorganized array of benign differentiated cells as well as an undifferentiated population of malignant stem cells, the embryonal carcinoma or EC cells. These pluripotent stem cells in tissue culture share many properties with the transient pluripotent cells of the early embryo, and might therefore serve as models for the investigation of developmental events ill vitro. The property of EC cells of prime interest in this study is an in vivo phenomenon. Certain EC cell lines are known to be regulated ill vivo and to differentiate normally in association with normal embryonic cells, resulting in chimeric mice. These mice have two genetically distinct cell populations, one of which is derived from the originally malignant EC cells. This has usually been accomplished by injection of the EC cells into the Day 3 blastocyst. In this study, the interactions between earlier stage embryos and EC cells have been tested by aggregating clumps of EC cells with Day 2 embryos. The few previous aggregation studies produced a high degree of abnormality in chimeric embryos, but the EC cells employed had known chromosomal abnormalities. In this study, two diploid EC cell lines (P19 and Pi0) were aggregated with 2.5 day mouse embryos, and were found to behave quite differently in the embryonic environment. P19 containing aggregates generally resorbed early, and the few embryos recovered at midgestation were normal and non-chimeric. Pi0 containing aggregates survived in high numbers to midgestation, and the Pi0 cells were very successful in colonizing the embryo. All these embryos were chimeric, and the contribution by the EC cells to each chimera was very high. However, these heavily chimeric embryos were all abnormal. Blastocyst injection had previously produced some abnormal embryos with high Pl0 contributions in addition to the live born mice, which had lower EC contributions. This study now adds more support to the hypothesis that high EC contributions may be incompatible with normal development. The possibility that the abnormalities were due to the mixing of temporally asynchronous embryonic cell types in the aggregates was tested by aggregating normal pluripotent cells taken from 3.5 day embryos with 2.5 day embryos. Early embryo loss was very high, and histological studies showed that the majority of these embryos died by 6.5 days development. Some embryos escaped this early death such that some healthy chimeras were recovered, in contrast to recovery of abnormal chimeric embryos following Pl0-morula aggregations, and non-chimeric embryos following P19-morula aggregations. This somewhat surprising adverse effect on development following aggregation of normal cell types suggests that there are developmental difficulties associated with the mixing of asynchronous cell types in aggregates. However, the greater magnitude of the adverse effects when the aggregates contained tumor derived cells suggests that EC cells should not be considered the complete equivalent of the pluripotent cells of the early embryo.

Contribution of the C-terminal tri-lysine regions of human immunodeficiency virus type 1 integrase for efficient reverse transcription and viral DNA nuclear import

Affiliation: Zhujun Ao, Éric Cohen & Xiaojian Yao : Département de microbiologie et immunologie, Faculté de Médecine, Université de Montréal

Standardization of cytokine flow cytometry assays

Affiliation: Faculté de médecine, Université de Montréal & CANVAC

Analyse du mécanisme de la dégradation du récepteur CD4 par la protéine Vpu du virus de l'immunodéficience humaine-1 (VIH-1)

Le VIH-1 a développé plusieurs mécanismes menant à la dégradation de son récepteur cellulaire, la molécule CD4, dans le but d’augmenter la relâche de particules virales infectieuses et d’éviter que la cellule soit surinfectée. L’un de ces mécanismes est la dégradation, induite par la protéine virale Vpu, du CD4 nouvellement synthétisé au niveau du réticulum endoplasmique (RE). Vpu doit lier CD4 et recruter l’ubiquitine ligase cellulaire SCFβ-TrCP, via sa liaison à β-TrCP, afin de dégrader CD4. Puisque CD4 doit être retenu au RE pour permettre à Vpu d’induire sa dégradation via le système ubiquitine-protéasome, il a été suggéré que ce processus implique un mécanisme semblable à une voie cellulaire de dégradation des protéines mal-repliées appelée ERAD (« endoplasmic reticulum-associated degradation »). La dégradation par ERAD implique généralement la dislocation des protéines du RE vers le cytoplasme afin de permettre leur poly-ubiquitination et leur dégradation par le protéasome. Nous avons démontré que Vpu induit la poly-ubiquitination de CD4 dans des cellules humaines. Nos résultats suggèrent aussi que CD4 doit subir une dislocation afin d’être dégradé par le protéasome en présence de Vpu. De plus, un mutant transdominant négatif de l’ATPase p97, qui est impliquée dans la dislocation des substrats ERAD, inhibe complètement la dégradation de CD4 par Vpu. Enfin, nos résultats ont montré que l’ubiquitination sur des résidus accepteurs de l’ubiquitine (lysines) de la queue cytoplasmique de CD4 n’était pas essentielle, mais que la mutation des lysines ralentit le processus de dégradation de CD4. Ce résultat suggère que l’ubiquitination de la queue cytosolique de CD4 pourrait représenter un événement important dans le processus de dégradation induit par Vpu. L’attachement de l’ubiquitine a généralement lieu sur les lysines de la protéine ciblée. Toutefois, l’ubiquitination sur des résidus non-lysine (sérine, thréonine et cystéine) a aussi été démontrée. Nous avons démontré que la mutation de tous les sites potentiels d’ubiquitination cytoplasmiques de CD4 (K, C, S et T) inhibe la dégradation par Vpu. De plus, la présence de cystéines dans la queue cytoplasmique apparaît suffisante pour rendre CD4 sensible à Vpu en absence de lysine, sérine et thréonine. Afin d’expliquer ces résultats, nous proposons un modèle dans lequel l’ubiquitination de la queue cytosolique de CD4 serait nécessaire à sa dégradation et où les sites d’ubiquitination de CD4 seraient sélectionnés de façon non spécifique par l’ubiquitine ligase recrutée par Vpu. Enfin, nous avons observé que la co-expression d’une protéine Vpu incapable de recruter β-TrCP (Vpu S52,56/D) semble stabiliser le CD4 qui est retenu au RE. De plus, d’autres mutants de Vpu qui semblent capables de recruter β-TrCP et CD4 sont toutefois incapables d’induire sa dégradation. Ces résultats suggèrent que l’association de Vpu à CD4 et β-TrCP est essentielle mais pas suffisante pour induire la dégradation de CD4. Par conséquent, ces résultats soulèvent la possibilité que Vpu puisse recruter d’autres facteurs cellulaires pour induire la dégradation de CD4. Les résultats présentés ont permis de mieux définir le mécanisme de dégradation de CD4 par Vpu dans des cellules humaines. De plus, ces résultats nous ont permis d’élaborer un modèle dans lequel l’ubiquitine ligase cellulaire SCFβ-TrCP démontre de la flexibilité dans le choix des résidus à ubiquitiner afin d’induire la dégradation de CD4. Enfin, ces études jettent un oeil nouveau sur le rôle de Vpu dans ce processus puisque nos résultats suggèrent que Vpu doive recruter d’autres partenaires cellulaires, mis à part β-TrCP, pour induire la dégradation de CD4.

Immuno-oncology of human prostate cancer : phenotypical characterization and study of the tumor-derived, androgen-regulated immunosuppressive microenvironment

Le cancer de la prostate est le cancer le plus fréquemment diagnostiqué chez les hommes canadiens et la troisième cause de décès relié au cancer. Lorsque diagnostiqué à un stade précoce de la maladie, le cancer de la prostate est traité de manière curative par chirurgie et radiothérapie. Par contre, les thérapies actuelles ne peuvent éradiquer la maladie lorsqu’elle progresse à des stades avancés. Ces thérapies, comme la chimiothérapie et l’hormonothérapie, demeurent donc palliatives. Il est primordial d’optimiser de nouvelles thérapies visant l’élimination des cellules cancéreuses chez les patients atteints des stades avancés de la maladie. Une de ces nouvelles options thérapeutiques est l’immunothérapie. L’immunothérapie du cancer a fait des progrès considérables durant les dernières années. Cependant, les avancements encourageants obtenus lors d’essais précliniques ne se sont pas encore traduits en des résultats cliniques significatifs. En ce qui concerne le cancer de la prostate, les résultats négligeables suivants des interventions immunothérapeutiques peuvent être causés par le fait que la plupart des études sur le microenvironnement immunologique furent effectuées chez des modèles animaux. De plus la majorité des études sur l’immunologie tumorale humaine furent effectuées chez des patients atteints d’autres cancers, tels que le mélanome, et non chez les patients atteints du cancer de la prostate. Donc, le but central de cette thèse de doctorat est d’étudier le microenvironnement immunologique chez les patients atteints du cancer de la prostate afin de mieux définir les impacts de la tumeur sur le développement de la réponse immunitaire antitumorale. Pour réaliser ce projet, nous avons établi deux principaux objectifs de travail : (i) la caractérisation précise des populations des cellules immunitaires infiltrant la tumeur primaire et les ganglions métastatiques chez les patients atteints du cancer de la prostate; (ii) l’identification et l’étude des mécanismes immunosuppressifs exprimés par les cellules cancéreuses de la prostate. Les résultats présentés dans cette thèse démontrent que la progression du cancer de la prostate est associée au développement d’un microenvironnement immunosuppressif qui, en partie, est régulé par la présence des androgènes. L’étude initiale avait comme but la caractérisation du microenvironnement immunologique des ganglions drainant la tumeur chez des patients du cancer de la prostate. Les résultats présentés dans le chapitre III nous a permis de démontrer que les ganglions métastatiques comportent des signes cellulaires et histopathologiques associés à une faible réactivité immunologique. Cette immunosuppression ganglionnaire semble dépendre de la présence des cellules métastatiques puisque des différences immunologiques notables existent entre les ganglions non-métastatiques et métastatiques chez un même patient. La progression du cancer de la prostate semble donc associée au développement d’une immunosuppression affectant les ganglions drainant la tumeur primaire. Par la suite, nous nous sommes intéressés à l’impact de la thérapie par déplétion des androgènes (TDA) sur le microenvironnement immunologique de la tumeur primaire. La TDA est associée à une augmentation marquée de l’inflammation prostatique. De plus, les protocoles d’immunothérapies pour le cancer de la prostate actuellement évalués en phase clinique sont dirigés aux patients hormonoréfractaires ayant subi et échoué la thérapie. Cependant, peu d’information existe sur la nature de l’infiltrat de cellules immunes chez les patients castrés. Il est donc essentiel de connaître la nature de cet infiltrat afin de savoir si celui-ci peut répondre de manière favorable à une intervention immunothérapeutique. Dans le chapitre IV, je présente les résultats sur l’abondance des cellules immunes infiltrant la tumeur primaire suivant la TDA. Chez les patients castrés, les densités de lymphocytes T CD3+ et CD8+ ainsi que des macrophages CD68+ sont plus importantes que chez les patients contrôles. Nous avons également observé une corrélation entre la densité de cellules NK et une diminution du risque de progression de la maladie (rechute biochimique). Inversement, une forte infiltration de macrophages est associée à un plus haut risque de progression. Conjointement, durant cette étude, nous avons développé une nouvelle approche informatisée permettant la standardisation de la quantification de l’infiltrat de cellules immunes dans les échantillons pathologiques. Cette approche facilitera la comparaison d’études indépendantes sur la densité de l’infiltrat immun. Ces résultats nous ont donc permis de confirmer que les effets pro-inflammatoires de la TDA chez les patients du cancer de la prostate ciblaient spécifiquement les lymphocytes T et les macrophages. L’hypothèse intéressante découlant de cette étude est que les androgènes pourraient réguler l’expression de mécanismes immunosuppressifs dans la tumeur primaire. Dans le chapitre V, nous avons donc étudié l’expression de mécanismes immunosuppressifs par les cellules cancéreuses du cancer de la prostate ainsi que leur régulation par les androgènes. Notre analyse démontre que les androgènes augmentent l’expression de molécules à propriétés immunosuppressives telles que l’arginase I et l’arginase II. Cette surexpression dépend de l’activité du récepteur aux androgènes. Chez les patients castrés, l’expression de l’arginase II était diminuée suggérant une régulation androgénique in vivo. Nous avons observé que l’arginase I et l’arginase II participent à la prolifération des cellules du cancer de la prostate ainsi qu’à leur potentiel immunosuppressif. Finalement, nous avons découvert que l’expression de l’interleukin-8 était aussi régulée par les androgènes. De plus, l’interleukin-8, indépendamment des androgènes, augmente l’expression de l’arginase II. Ces résultats confirment que les androgènes participent au développement d’une microenvironnement immunosuppressif dans le cancer de la prostate en régulant l’expression de l’arginase I, l’arginase II et l’interleukin-8. En conclusion, les résultats présentés dans cette thèse témoignent du caractère unique du microenvironnement immunologique chez les patients atteints du cancer de la prostate. Nos travaux ont également permis d’établir de nouvelles techniques basées sur des logiciels d’analyse d’image afin de mieux comprendre le dialogue entre la tumeur et le système immunitaire chez les patients. Approfondir les connaissances sur les mécanismes de régulation du microenvironnement immunologique chez les patients atteint du cancer de la prostate permettra d’optimiser des immunothérapies mieux adaptées à éradiquer cette maladie.

Pathogenèse de l’hépatite autoimmune : influence des gènes, du sexe, de l’âge et de l’environnement

L’hépatite autoimmune (HAI) résulte d’une perte de tolérance du système immunitaire envers des antigènes de l’hépatocyte. Elle peut se présenter sous forme d’hépatite aiguë, parfois fulminante, ou comme une maladie chronique menant progressivement à une cirrhose hépatique. En absence de traitement, cette maladie est fatale. La pathogenèse de l’HAI et les mécanismes responsables de sa progression restent inconnus à ce jour. L’objectif global de ce projet est d’examiner les facteurs prédisposants et les mécanismes immunologiques responsables de l’apparition et de la progression de l’HAI. Pour permettre l’étude de la pathogenèse de l’HAI, nous avons développé un modèle murin expérimental d’hépatite autoimmune de type 2. Celui-ci est basé sur la xénoimmunisation de souris C57BL/6 avec les deux antigènes ciblés dans l’HAI de type 2 chez l’homme (CYP2D6 et FTCD). Par mimétisme moléculaire, le système immunitaire de ces souris réagit contre les protéines murines homologues et une HAI s’ensuit. Ce modèle expérimental présente la plupart des caractéristiques histologiques, biochimiques et sérologiques d’une HAI de type 2. Les souris développent une inflammation autoimmune chronique avec présence d’hépatite d’interface et d’infiltrations intralobulaires, un infiltrat composé majoritairement de lymphocytes T CD4+ mais aussi de lymphocytes T CD8+ et B, d’une élévation des ALT sériques, des niveaux d’immunoglobulines G circulantes augmentés ainsi que d’autoanticorps anti-LKM1 et anti-LC1. L’étude de l’influence du bagage génétique a permis de définir l’importance relative des gènes du CMH et des gènes non-CMH sur le développement d’une HAI. Les gènes du locus CMH sont essentiels mais insuffisants pour mener au développement d’une HAI et donc, la susceptibilité génétique à l’HAI est comme chez l’homme, multigénique. Les patients atteints d’HAI de type 2 sont généralement des jeunes filles. L’étude des influences de l’âge et du sexe dans ce modèle a permis de montrer que les souris femelles avant et au début de leur maturité sexuelle sont plus susceptibles au développement d’une HAI de type 2. De plus, les femelles ont un nombre réduit de lymphocytes T régulateurs, ce qui leur confère une susceptibilité accrue comparé aux mâles. L’ensemble de ces travaux nous a conduits à proposer un mécanisme où le développement d’une HAI chez les femelles d’un âge particulier résulterait de l’activation de cellules T CD4+ autoréactives ayant échappé aux mécanismes de tolérance centrale, via un mécanisme de mimétisme moléculaire avec un antigène exogène. En présence d’une tolérance périphérique réduite due à un faible nombre de cellules T régulatrices, les cellules T autoréactives proliféreraient et activeraient des cellules B autoréactives entraînant la sécrétion d’autoanticorps. L’activation subséquente de cellules T CD8+ cytotoxiques spécifiques amènerait la lyse des hépatocytes et la relâche d’autoantigènes permettant la perpétuation de l’autoimmunité.

Étude des fonctions immunomodulatrices des lymphocytes T « Doubles-Négatifs »

La réaction du greffon contre l’hôte (GvH) est responsable d’un grand taux de morbidité et de mortalité chez les patients recevant des greffes de cellules souches (GCSH) allogéniques. Dans ce contexte, les cellules T régulatrices sont largement étudiées et semblent avoir un grand potentiel d’utilisation dans le domaine de la thérapie cellulaire de la GvH. Parmi les populations cellulaires T régulatrices, les lymphocytes T CD4-CD8- TCRαβ+ « Doubles-Négatifs » (DN), qui ne représentent que 1-3% des lymphocytes T, ont été décrits. Ces cellules ont des propriétés inhibitrices de la réponse immunitaire qui s’avèrent spécifiques aux antigènes auxquels elles ont préalablement été exposées. La répression de la réponse immunitaire par les cellules T DN régulatrices semble être un mécanisme important impliqué dans l’induction de la tolérance aux allo-antigènes. De plus, ces cellules confèrent une tolérance immunitaire dans des modèles de greffes allogéniques et xénogéniques. En effet, ces cellules ont la capacité d’inhiber la réaction contre un allo-antigène auquel elles ont été exposées, sans inhiber la réaction contre un allo-antigène inconnu. Les cellules T DN ont été isolées et caractérisées chez l’homme où elles ont la capacité d’interagir avec des cellules présentatrices d’antigènes (APCs) par un contact cellulaire, comme chez la souris. Cependant, leur capacité immunomodulatrice reste inconnue chez l’humain. Notre objectif consistait donc principalement à étudier le rôle et le mécanisme d’action des cellules T DN régulatrices humaines in vitro, en étudiant leur capacité à inhiber une réaction lymphocytaire mixte (MLR). Nous avons montré que les cellules T DN stimulées par un allo-antigène donné inhibent des cellules syngéniques effectrices dirigées contre ce même alloantigène mais n’inhibent pas des cellules syngéniques effectrices dirigées contre un autre alloantigène, démontrant ainsi la spécificité aux antigènes de ces cellules. De plus, les T DN non stimulées par un allo-antigène n’ont pas de rôle inhibiteur. Cependant, durant cette inhibition, nous n’observons pas de modulation de l’expression des marqueurs d’activation et d’induction de l’apoptose. Afin d’étudier le mécanisme d’action des cellules T DN, nous avons mesuré l’expression intracellulaire de la granzyme B. Les résultats démontrent que les cellules T DN stimulées expriment un niveau significativement plus élevé de granzyme B que les cellules T DN non-stimulées par l’allo-antigène. Ceci suggère que l’immunosuppression induite par les cellules T DN stimulées pourrait passer par la voie granzyme B. Le mécanisme utilisé par ces cellules reste à être confirmé par nos futures expériences.

Interleukin-15 in the pathogenesis of multiple sclerosis and its animal models

L'interleukine-15 (IL-15) contribue au développement et à l’activation des lymphocytes T CD8, des cellules immunes qui ont été impliquées dans plusieurs maladies auto-immunes telle la sclérose en plaques. Des niveaux élevés de l'IL-15 ont été trouvés chez les patients atteints de cette maladie comparativement aux témoins, mais aucune étude n'a examiné les effets de tels niveaux élevés sur les lymphocytes T CD8. Les objectifs de notre étude étaient 1- de caractériser l’expression de l'IL-15 par des lymphocytes B humains et de déterminer ses effets sur les fonctions des lymphocytes T CD8, et 2- d’évaluer l'expression in vivo de l'IL-15 dans des modèles murins de la sclérose en plaques. Nous avons établi que les cellules B humaines augmentaient leur expression de l'IL-15 suite à une stimulation via le CD40. De plus, les fonctions effectrices des lymphocytes T CD8 ont été significativement augmentées lors des co-cultures avec des cellules B alloréactives exprimant l'IL-15. Dans les modèles murins de la sclérose en plaques, nous avons détecté au sein du système nerveux central des cellules immunes exprimant l’IL-15 ainsi que des cellules T CD8 exprimant le récepteur pour cette cytokine à différents stades de la maladie. Nous avons démontré que les cellules B modulent des réponses des lymphocytes T CD8 via l’IL-15, ce qui suggère un rôle pour les cellules B dans la pathogenèse de la sclérose en plaques. Nous avons aussi mis en évidence la présence de cellules exprimant l’IL-15 dans le système nerveux central dans des modèles murins de cette maladie.

Role of EFNBs and EphB4 in T cell development and function

Eph kinases are the largest family of cell surface receptor tyrosine kinases. The ligands of Ephs, ephrins (EFNs), are also cell surface molecules. Ephs interact with EFNs and the receptors and ligands transmit signals in both directions, i.e., from Ephs to EFNs and from EFNs to Ephs. Ephs and EFNs are widely involved in various developmental, physiological pathophysiological processes. Our group and others have reported the roles of Ephs/EFNs in the immune system. To further investigate the function of EphBs/EFNBs in T cell development and responses, we generated EFNB1, EFNB2, EphB4 conditional gene knockout (KO) mice and EFNB1/2 double KO mice. In the projects using EFNB1 and EFNB2 knockout mice, we specifically deleted EFNB1 or EFNB2 in T cells. The mice had normal size and cellularity of the thymus and spleen as well as normal T cell subpopulations in these organs. The bone marrow progenitors from KO mice and WT mice repopulated the host lymphoid organs to similar extents. The activation and proliferation of KO T cells was comparable to that of control mice. Naïve KO CD4 cells differentiated into Th1, Th2, Th17 and Treg cells similar to naïve control CD4 cells. In EFNB2 KO mice, we observed a significant relative increase of CD4CD8 double negative thymocytes in the thymus. Flowcytometry analysis revealed that there was a moderate increase in the DN3 subpopulation in the thymus. This suggests that EFNB2 is involved in thymocyte development. Our results indicate that the functions of EFNB1 and EFNB2 in the T cell compartment could be compensated by each other or by other members of the EFN family, and that such redundancy safeguards the pivotal roles of EFNB1 and EFNB2 in T cell development and function. In the project using EFNB1/B2 double knockout (dKO) model, we revealed a novel regulatory function of EFNb1 and EFNb2 in stabilizing IL-7Rα expression on the T cell surface. IL-7 plays important roles in thymocyte development, T cell homeostasis and survival. IL-7Rα undergoes internalization upon IL-7 binding. In the dKO mice, we observed reduced IL-7Rα expression in thymocytes and T cells. Moreover, the IL-7Rα internalization was accelerated in dKO CD4 cells upon IL-7 stimulation. In T cell lymphoma cell line, EL4, over-expression of either EFNB1 or EFNB2 retarded the internalization of IL-7Rα. We further demonstrated compromised IL-7 signaling and homeostatic proliferation of dKO T cells. Mechanism study using fluorescence resonance energy transfer and immunoprecipitation demonstrated that physical interaction of EFNB1 and EFNB2 with IL-7Rα was likely responsible for the retarded IL-7Rα internalization. In the last project, using medullary thymic epithelial cell (mTEC)-specific EphB4 knockout mice, we investigated T cell development and function after EphB4 deletion in mTEC. EphB4 KO mice demonstrated normal thymic weight and cellularity. T cell development and function were not influenced by the EphB4 deletion. Lastly, the KO mice developed normal delayed type hypersensitivity. Overall, our results suggest that comprehensive cross interaction between Eph and EFN family members could compensate function of a given deleted member in the T cell development, and only simultaneous deletion of multiple EFNBs will reveal their true function in the immune system. In fact, such redundancy signifies vital roles of Ephs and EFNs in the immune system.