Signalling pathways in skin homeostasis

SUMMARY The results presented here contribute to a better understanding of the crucial molecular relationships and signalling cues exchanged by several fundamental cell types (epidermal keratinocytes, dermal fibroblasts, immune and endothelial cells) of the skin. Importantly we provide evidence to directly implicate Wnt/ß-catenin signalling as a putative player in different cell types (keratinocytes and neutrophils) in mediation of the cutaneous inflammatory response (Fart A). Finally we highlight the importance of several molecules, specifically expressed in the hair follicle stem cell niche to the morphogenesis and homeostasis of the hair follicle (Part B). PART A Currently the body of work pertaining to Wnt signalling and immune cells largely focuses on Wnt signalling in the development of these cells. The data presented here suggests a novel mechanism in which Wnt signalling appears to modulate immune cell recruitment to the skin. Keratinocytes are major contributors to early inflammatory responses by the release of chemokines which recruit immune cells. The resultant inflammatory response is a dynamic process of sequentially infiltrating immune cells governed by a network of growth factors, chemokines and cytokines. In wild type mice the response is typified by a rapid and substantial infiltration of neutrophils followed at later time points by macrophages and Tcells. The expression of the canonical Wnt pathway activating ligand, Wnt3a, is able to induce a strong neutrophil infiltration in the dermis. This response originates in keratinocytes, as it is abrogated upon keratinocyte-specific ablation of ß-catenin. Notably, this suggests that the crucial cross talk between these resident cells and recruited immune cells is, in part, mediated by Wnt signalling. In corroboration of this role of Wnt-mediated recruitment of neutrophils, expression of the Wnt inhibitory ligand sFRPI during acute inflammation results in a dramatic 'dampening' of immune cell infiltration in particular of neutrophil chemoattraction. Importantly, an intrinsic Wnt signalling pathway is essential for neutrophil chemoattraction in response to inflammatory stimuli. There is a marked reduction of neutrophil infiltration in mice grafted with a ß-catenin deficient bone marrow upon TPA induced cutaneous inflammation. Additionally, neutrophils lacking Wnt/ß-catenin fail to respond to IFNγ, an early inflammatory cue, in vitro. In combination, these data indicate a potent function of Wnt signalling in immune cell recruitment and the modulation of the inflammatory response. PART B Tissue specific stem cells form the cellular base on which tissue homeostasis and repair of adult tissue relies. The maintenance of this stem cell pool is highly dependent on the immediate environment or niche. We have identified three genes, the fibroblast growth factor receptor 1 (FGFR1), serpin protease inhibitor (serpin F1) and the haematopoietic cell phosphatase (Hcph) to be specifically expressed in a small population of stromal cells which are in close contact to bulge stem cells. These specialized stromal cells might represent an essential mesenchymal component of the skin stem cell niche and may regulate stem cell proliferation and differentiation. Multiple FGFR1 isoforms are generated through alternate transcript splicing and are able to interact with both FGFs and cell adhesion molecules. Two predominant forms of the receptor are FGFR1-α and FGFR1-ß. Expression of a dominant negative form of the alpha isoform prevents hair follicle morphogenesis altogether. Given that FGFR1-ß signals principally through the FGF ligands, this data indicates that FGF signalling is dispensable for follicle morphogenesis. Moreover the loss of follicular morphogenesis upon suggests a requirement for signalling via cell adhesion molecule association with the receptor as FGFR1 α has a greater affinity for these molecules. The expression of the second candidate niche gene serpin f1, lead to the complete ablation of hair follicle morphogenesis. The serpin f1 product, pigment-epithelial derived factor (PEDF) has potent anti-angiogenic effects. Immunohistochemical analysis using CD31, a endothelial cell marker, revealed that although these cells are present, they have are disorganised and do not form vessels. Interestingly, endothelial cells have been found to contribute to the neuronal stem cell niche and our results suggest a similar mechanism in the skin. SHP1, the Hcph gene product, is a phosphatase which acts in the haematopoetic system. Motheaten mice carrying spontaneous mutations in the Hcph gene have patchy alopecia in their skin and severe defects in their haematopoietic system. However the haematopoietic rescue of the mouse does not result in normal follicular homeostasis. Additionally, ablation of Hcph in either the dermal or keratinocyte compartments of the skin produces hair follicles with abberant morphologies. This data indicates that although SHP1 is not essential for hair follicle morphogenesis it is required in both epidermal and dermal compartments to maintain follicular morphology. RÉSUMÉ PARTIE A Jusqu'à présent, les travaux dédiés à l'étude de la voie de signalisation Wnt dans le système immunitaire se sont essentiellement concentrés sur son rôle dans le développement des cellules immunitaires. Les données présentées ici suggèrent fortement et de manière nouvelle, l'existence d'un mécanisme par lequel la voie de signalisation Wnt/ß-caténine module le recrutement de cellules immunitaires dans un tissu périphérique, la peau, et ainsi la réponse inflammatoire cutanée. La réponse inflammatoire cutanée est un processus dynamique d'infiltration séquentielle de diverses cellules immunitaires, orchestré par un réseau de facteurs de croissance, chémokines et cytokines. Les kératinocytes sont des contributeurs majeurs à la réponse inflammatoire précoce par la libération de chémokines qui permettent ensuite de recruter les cellules immunitaires. Dans des souris sauvages, la réponse est d'abord caractérisée par une infiltration rapide et substantielle de neutrophiles, suivie par celle des macrophages et des lymphocytes T. L'expression d'un ligand activateur de le voie canonique de signalisation Wnt (après injection infra-dermique de fibroblastes sur-exprimant Wnt-3a) induit une infiltration dermique très marquée de neutrophiles. De plus, la réponse est éliminée en l'absence de ß-caténine spécifiquement dans les kératinocytes, indiquant que ces cellules sont à l'origine de la réponse. De manière remarquable, ceci suggère qu'une signalisation cruciale entre ces cellules résidentes de la peau et les cellules immunitaires recrutées est, au moins en partie, médiée par la voie Wnt. Corroborant ce rôle de la voie Wnt/ß-caténine dans le recrutement des neutrophiles, l'expression d'un ligand inhibiteur de la voie (sFRP1) résulte au cours d'une inflammation aigüe en une réduction spectaculaire de l'infiltration des cellules immunitaires en général, et des neutrophiles en particulier. De manière importante, la voie de signalisation Wnt est intrinsèquement requise pour la chémoattraction des neutrophiles en réponse à un stimulus inflammatoire. En effet, suite à une inflammation cutanée induite par un ester de phorbol (TPA), une réduction notable de l'infiltration des neutrophiles est observée dans des souris préalablement greffées avec de la moelle osseuse constituée de cellules déficientes en ß-caténine. De plus, in vitro, les neutrophiles sans ß-caténine ne répondent pas à une stimulation par l'interféron γ, qui est pourtant un signal inflammatoire établi in vivo. En conclusion, nos données indiquent que la voie de signalisation Wnt/ß-caténine joue une fonction active dans le recrutement des cellules immunitaires vers un organe périphérique, la peau, ainsi que dans la modulation, à plusieurs niveaux, de la réponse inflammatoire cutanée. PARTIE B Les cellules souches tissu-spécifiques forment la base cellulaire sur laquelle repose l'homéostase et la réparation tissulaires chez l'adulte. La maintenance de ce réservoir de cellules souches est hautement dépendante de leur environnement cellulaire immédiat, encore appelé «niche des cellules souches». Dans la peau, ces cellules stromales spécialisées représentent un compartiment mésenchymateux essentiel de la niche des cellules souches en régulant leurs prolifération et différentiation. Nous avons identifié trois gènes, le «récepteur 1 àux facteurs de croissance des fibroblastes » (Fgfr1 ), l' «inhibiteur de protéase à sérine » (serpinf1 ou pedf) et la « phosphatase des cellules hématopoiétiques » (Hcph ou Ptpn6), comme spécifiquement exprimés par une petite population de cellules stromales qui sont étroitement associées aux cellules souches de la peau (localisées au niveau du bombement du follicule pileux). Pour analyser leur fonction dans ce contexte, nous avons utilisé un test de reconstitution complète de peau murine en combinaison à des. transductions géniques basées sur l'utilisation de lentivirus. Ce test repose sur le mélange de deux compartiments cellulaires, épidermique (kératinocytes) et dermique (fibroblastes), greffés sur une zone ouverte de peau du dos d'une souris pour ensemble reconstituer la peau. Des isoformes multiples de FGFR1 sont générées par épissage alternatif de transcrits et sont capables d'interagir à la fois avec les FGFs (facteurs de croissance des fibroblastes) et les molécules d'adhésion cellulaires. Les deux formes prédominantes du récepteur, FGFR1-α et FGFR1-ß, ne différent que par le «domaine ressemblant aux immunoglobulines 1 » (immunoglobulin-like 1 domain), absent de FGFR1-ß. De plus, FGFR1-ß a une affinité plus grande pour les FGFs et plus faible pour les molécules d'adhésion cellulaires telles que la Ncadhérine (connue pour activer FGFR). La sur-expression de l'une ou l'autre des formes n'empêche pas la morphogenèse folliculaire mais conduit à la formation de follicules aberrants. Toutefois, une différence phénotypique majeure est observée lorsqu'une forme «Dominant-Négatif » (DN) est exprimée dans le compartiment dermique. La sur-expression de FGFR1-ß DN conduit en effet à la formation de follicules petits et tronqués, avec des gaines épithéliales et un bulbe élargis ainsi qu'une petite papille dermique. Par contre, l'expression de FGFR1-α DN abolit complètement la morphogenèse folliculaire. Etant donné que la signalisation par FGFR1-ß est principalement dépendante des ligands FGFs, ces données indiquent que la signalisation par ceux-cì est non-nécessaire à la morphogenèse folliculaire. De plus, l'abolition du processus par la sur-expression de FGFR1-a DN suggëre une signalisation nécessaire entre le récepteur FGFR1 et une ou des molécules d'adhésion cellulaire. L'expression de notre second candidat comme gène spécifique de la niche des cellules souches de la peau, serpinf1, prévient la morphogenèse folliculaire. Seules de petites structures ressemblant à des cystes sont observées après reconstitution de la peau. De plus, dans ces transplants, aucune cellule CD34-positive (marqueur des cellules souches) n'est retrouvée associé à ces cystes. Le produit du gène serpin f1, le «facteur dérivé d'épithélium pigmentaire » (PEDF) est un puissant facteur anti-angiogénique. Nous avons donc analysé la vascularisation des transplants par immunohistochirnies utilisant CD31, un marqueur des cellules endothéliales. Nos résultats révèlent que les cellules endothéliales sont bien présentes, mais de manière désorganisée et ne formant pas de vaisseaux. De manière intéressante, les cellules endothéliales contribuent activement à la niche des cellules souches neuronales, et nos résultats suggèrent donc l'existence possible d'un mécanisme similaire dans la peau. SHP1, le produit du gène Hcph, est une phosphatase quì agit dans le système hématopoiétique. Les souris « motheaten »qui portent des mutations spontanées du gène ont une alopécie inégale au niveau de la peau et de sévères troubles du système hématopoiétique. Pour s'assurer que le phénotype observé au niveau de la peau n'est pas une conséquence d'un défaut du système hématopoiétique, nous avons transplanté des souris Hcph -/- avec de la moelle osseuse sauvage afin de restaurer la fonction de SHP 1 dans le système hématopoiétique. Toutefois, le défaut de morphologie folliculaire est maintenu. De plus, l'ablation d'Hcph dans le compartiment dermique ou épidermique d'essais de reconstitution de peau conduit à la production de follicules pileux avec des morphologies aberrantes. Ces données indiquent que SHP1 n'est pas essentiel à la morphogenèse folliculaire mais est toutefois requis à la fois dans les compartiments épidermiques et dermiques pour la maintenance de la forme du follicule.

Role of nuclear medicine during isolated limb perfusion

Aim:Isolated limb perfusion (ILP) is a technique consisting in administrating doses of chemotherapy up to 20 times higher than via systemic route in a limb affected by melanoma or sarcoma to maximise tumour reduction. ILP is performed in <50 centres worldwide and leads to partial or complete response, however without effect on overall survival. As an alternative to amputation, it improves patient quality of life. We report our >10-year single centre experience on the role of nuclear medicine in ILP. Material and method:From 2000 to 2012, we performed 77 ILP (45 women, 32 men; aged 62±16 years) for 49 melanoma (64%), 25 sarcoma (32%) and 3 others tumors (2 desmoid tumours and 1 aggressive fibromatosis) (3%). The affected limb vascularisation is isolated from the systemic circulation (SYS) using extracorporeal circulation, and chemotherapy (usually TNF and Melphalan) is administered. Peroperatively, limb isolation and eventual leakage from ILP to SYS are monitored by continuous measurement using a gamma-probe placed over the heart (150MBq of 99mTc-human serum albumin in ILP and 4MBq in SYS). The maximum acceptable leakage to the systemic circulation is 10% (maximum tolerated systemic TNF dose). Results:In total, 47 patients (61%) had positive leaks from the ILP to SYS of 4.1±14.5% (median 1% interquartile range 0.4% to 3.2%, range 0 to 100%) and 30 patients (39%) had negative leaks from the SYS to ILP of -0.9±1.2% (median -0.5%, interquartile range -0.8% to -0.2%, range -4.8% to -0.1%). In only 2 patients (2.6%), leaks >10% were observed leading to interrupting ILP. Conclusion:Nuclear Medicine has a crucial role for the safety and quality of ILP in monitoring leakage peroperatively and help deciding whether the procedure should be interrupted to minimize systemic toxicity.

Fibroblastic reticular cells from lymph nodes attenuate T cell expansion by producing nitric oxide.

Adaptive immune responses are initiated when T cells encounter antigen on dendritic cells (DC) in T zones of secondary lymphoid organs. T zones contain a 3-dimensional scaffold of fibroblastic reticular cells (FRC) but currently it is unclear how FRC influence T cell activation. Here we report that FRC lines and ex vivo FRC inhibit T cell proliferation but not differentiation. FRC share this feature with fibroblasts from non-lymphoid tissues as well as mesenchymal stromal cells. We identified FRC as strong source of nitric oxide (NO) thereby directly dampening T cell expansion as well as reducing the T cell priming capacity of DC. The expression of inducible nitric oxide synthase (iNOS) was up-regulated in a subset of FRC by both DC-signals as well as interferon-γ produced by primed CD8+ T cells. Importantly, iNOS expression was induced during viral infection in vivo in both LN FRC and DC. As a consequence, the primary T cell response was found to be exaggerated in Inos(-/-) mice. Our findings highlight that in addition to their established positive roles in T cell responses FRC and DC cooperate in a negative feedback loop to attenuate T cell expansion during acute inflammation.

Altering α-dystroglycan receptor affinity of LCMV pseudotyped lentivirus yields unique cell and tissue tropism.

BACKGROUND: The envelope glycoprotein of lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV) can efficiently pseudotype lentiviral vectors. Some strains of LCMV exploit high affinity interactions with α-dystroglycan (α-DG) to bind to cell surfaces and subsequently fuse in low pH endosomes. LCMV strains with low α-DG affinity utilize an unknown receptor and display unique tissue tropisms. We pseudotyped non-primate feline immunodeficiency virus (FIV) vectors using LCMV derived glycoproteins with high or low affinity to α-DG and evaluated their properties in vitro and in vivo. METHODS: We pseudotyped FIV with the LCMV WE54 strain envelope glycoprotein and also engineered a point mutation in the WE54 envelope glycoprotein (L260F) to diminish α-DG affinity and direct binding to alternate receptors. We hypothesized that this change would alter in vivo tissue tropism and enhance gene transfer to neonatal animals. RESULTS: In mice, hepatic α- and β-DG expression was greatest at the late gestational and neonatal time points. When displayed on the surface of the FIV lentivirus the WE54 L260F mutant glycoprotein bound weakly to immobilized α-DG. Additionally, LCMV WE54 pseudotyped FIV vector transduction was neutralized by pre-incubation with soluble α-DG, while the mutant glycoprotein pseudotyped vector was not. In vivo gene transfer in adult mice with either envelope yielded low transduction efficiencies in hepatocytes following intravenous delivery. In marked contrast, neonatal gene transfer with the LCMV envelopes, and notably with the FIV-L260F vector, conferred abundant liver and lower level cardiomyocyte transduction as detected by luciferase assays, bioluminescent imaging, and β-galactosidase staining. CONCLUSIONS: These results suggest that a developmentally regulated receptor for LCMV is expressed abundantly in neonatal mice. LCMV pseudotyped vectors may have applications for neonatal gene transfer. ABBREVIATIONS: Armstrong 53b (Arm53b); baculovirus Autographa californica GP64 (GP64); charge-coupled device (CCD); dystroglycan (DG); feline immunodeficiency virus (FIV); glycoprotein precursor (GP-C); firefly luciferase (Luc); lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV); nuclear targeted β-galactosidase (ntLacZ); optical density (OD); PBS/0.1% (w/v) Tween-20 (PBST); relative light units (RLU); Rous sarcoma virus (RSV); transducing units per milliliter (TU/ml); vesicular stomatitis virus (VSV-G); wheat germ agglutinin (WGA); 50% reduction in binding (C50).

Circulating sex steroids during pregnancy and maternal risk of non-epithelial ovarian cancer.

BACKGROUND: Sex steroid hormones have been proposed to play a role in the development of non-epithelial ovarian cancers (NEOC) but so far no direct epidemiological data are available.METHODS: A case-control study was nested within the Finnish Maternity Cohort, the world's largest bio-repository of serum specimens from pregnant women. Study subjects were selected among women who donated a blood sample during a singleton pregnancy that led to the birth of their last child preceding diagnosis of NEOC. Case subjects were 41 women with sex-cord stromal tumors (SCST) and 21 with germ cell tumors (GCT). Three controls, matching the index case for age, parity at the index pregnancy, and date at blood donation were selected (n=171). Odds ratios (OR) and 95% confidence intervals (CI) associated with concentrations of testosterone, androstenedione, 17-OH-progesterone, progesterone, estradiol and sex hormone binding globulin (SHBG) were estimated through conditional logistic regression.RESULTS: For SCST, doubling of testosterone, androstenedione and 17-OH-progesterone concentrations were associated with about 2-fold higher risk of SCST [ORs and 95% CI of 2.16 (1.25-3.74), 2.16 (1.20-3.87), and 2.62 (1.27-5.38), respectively]. These associations remained largely unchanged after excluding women within 2, 4 or 6 years lag-time between blood donation and cancer diagnosis. Sex steroid hormones concentrations were not related to maternal risk of GCT.CONCLUSIONS: This is the first prospective study providing initial evidence that elevated androgens play a role in the pathogenesis of SCST. Impact: Our study may note a particular need for larger confirmatory investigations on sex steroids and NEOC.

The expression of estrogen receptors as well as GREB1, c-MYC, and cyclin D1, estrogen-regulated genes implicated in proliferation, is increased in peritoneal endometriosis.

OBJECTIVE: To analyze the expression of estrogen receptors α and β as well as their target genes implicated in proliferation, c-myc, cyclin D1, and GREB1, in the endometrium of women with or without endometriosis. DESIGN: Expression analysis in human tissue. SETTING: University hospitals and a clinic. PATIENT(S): Ninety-one premenopausal women (59 patients with endometriosis and 32 controls) undergoing laparoscopic surgery. INTERVENTION(S): Biopsies were obtained at time of surgery, performed during the proliferative phase of the cycle. MAIN OUTCOME MEASURE(S): Estrogen receptors α and β as well as c-myc, cyclin D1, and GREB1 mRNA expression levels were determined by quantitative reverse transcriptase-polymerase chain reaction. Tissue localization of these estrogen-regulated genes was analyzed by immunohistochemistry. RESULT(S): Estrogen receptors α and β as well as c-myc, cyclin D1, and GREB1 mRNA expression levels were increased in ectopic tissue in comparison with both normal and eutopic endometrium. Estrogen receptor mRNA levels also were upregulated in the eutopic peritoneal tissue of patients with endometriosis. Cyclin D1 and GREB1 expression was augmented in eutopic endometrium. c-myc, cyclin D1, and GREB1 proteins exhibited a nuclear localization in ectopic endometrial tissue. CONCLUSION(S): This constitutes the first report of increased expression of GREB1, as well as cyclin D1 and c-myc, in peritoneal endometriotic lesions, implicating these proteins in estrogen-dependent growth in this context.

Gene expression in cultured endometrium from women with different outcomes following IVF.

Estradiol and progesterone are crucial for the acquisition of receptivity and the change in transcriptional activity of target genes in the implantation window. The aim of this study was to differentiate the regulation of genes in the endometrium of patients with recurrent implantation failure (IF) versus those who became pregnant after in vitro fertilization (IVF) treatment. Moreover, the effect of embryo-derived factors on endometrial transcriptional activity was studied. Nine women with known IVF outcome (IF, M, miscarriage, OP, ongoing pregnancy) and undergoing hysteroscopy with endometrial biopsy were enrolled. Biopsies were taken during the midluteal phase. After culture in the presence of embryo-conditioned IVF media, total RNA was extracted and submitted to reverse transcription, target cDNA synthesis, biotin labelling, fragmentation and hybridization using the Affymetrix Human Genome U133A 2.0 Chip. Differential expression of selected genes was re-analysed by quantitative PCR, in which the results were calculated as threshold cycle differences between the groups and normalized to Glyceraldehyde phosphate dehydrogenase and beta-actin. Differences were seen for several genes from endometrial tissue between the IF and the pregnancy groups, and when comparing OP with M, 1875 up- and 1807 down-regulated genes were returned. Real-time PCR analysis confirmed up-regulation for somatostatin, PLAP-2, mucin 4 and CD163, and down-regulation of glycodelin, IL-24, CD69, leukaemia inhibitory factor and prolactin receptor between Op and M. When the different embryo-conditioned media were compared, no significant differential regulation could be demonstrated. Although microarray profiling may currently not be sensitive enough for studying the effects of embryo-derived factors on the endometrium, the observed differences in gene expression between M and OP suggest that it will become an interesting tool for the identification of fertility-relevant markers produced by the endometrium.

Role of MT1-MMP in cancer dissemination : insights from the real time imaging of tumors

Abstract : Matrix metalloproteinases (MMPs) are thought to play a major role in the tumor dissemination process as they degrade all components of the extracellular matrix. However, failure of clinical trials testing broad MMP inhibitors in cancer led to the consensus that a better understanding of the MMP biology was required. Using intravital multiphoton laser scanning microscopy, we developed an in vivo model to observe tumor dissemination and extracellular matrix remodeling in real time. We show that the matrix-modifying hormone relaxin increases tumor associated fibroblast interaction with collagen fibers by inducing integrin beta-1 expression. This causes changes in the collagen network that are mediated by MMP-8 and MT1-MMP. Also, we show that MMP-mediated collagen remodeling in vivo requires a direct contact between stationary tumor associated fibroblasts (TAFs) and collagen fibers. As MMPs are expressed in the tumor and stromal compartment of breast cancers we determined the importance of Membrane-type 1 MMP (MT1-MMP) from each compartment for cancer progression. We find that tumor-MT1-MMP promotes the invasion of the blood vasculature and blood-borne metastasis in vivo by enhancing tumor cell migration and endothelial basement membrane degradation. Interestingly, stromal-MT1-MMP cannot compensate for the lack of tumor-MT1-MMP but promotes peritumor collagen I remodeling. Thus, the function of MT1-MMP is context dependent and we identify the different but complementary roles of tumor and stromal MT1-MMP for tumor dissemination. Finally, we translate our preclinical findings in to human breast cancer samples. We show that tumor-MT1-MMP expression correlates with tumor invasion of the blood vasculature in ER-PR-HER2- breast cancers and that MT1-MMP expression increases with cancer progression. MT1-MMP could thus represent an interesting therapeutic target for the prevention of blood vasculature invasion in these tumors. Resumé : Les matrix metalloproteinases (MMPs) semblent jouer un rôle majeur pour la dissémination tumorale en raison de leur capacité à dégrader l'ensemble des composants de la matrice extracellulaire (MEC). Néanmoins, les résultats décevants des études cliniques testant les inhibiteurs des MMP ont conduit à la notion qu'une compréhension plus précise de la biologie des MMP était requise. Dans ce travail de thèse, nous avons développé un modèle murin qui permet d'observer simultanément la dissémination tumorale ainsi que les modifications de la MEC en temps réel. Nous démontrons que le traitement de tumeurs par l'hormone relaxin augmente l'interaction des fibroblastes tumoraux avec les fibres de collagène via l'intégrine beta-1. Nous montrons que cette interaction favorise et est nécessaire à la dégradation des fibres de collagène par MMP-8 et MT1-MMP. Ensuite, étant donné que les MMPs sont exprimées dans les cellules tumorales et stromales des cancers du sein, nous nous sommes intéressés au rôle de la MMP membranaire type 1 (MT1-MMP) exprimée dans chacun de ces compartiments. Nous démontrons que MT1-MMP dérivant des cellules tumorales favorise leur invasion dans les vaisseaux sanguins par la dégradation de la membrane basale vasculaire. De manière inattendue, nous montrons que l'expression de MT1-MMP par le compartiment stromal ne peut compenser le manque de MT1-MMP dans le compartiment tumoral. Néanmoins, nos résultats prouvent que MT1-MMP dérivant du compartiment stromal est impliqué dans la dégradation de collagène peritumorale. La fonction de la protéine MT1-MMP varie donc selon le compartiment tumoral d'origine. Finalement, nous avons testé nos résultats pré cliniques chez l'humain. Dans des biopsies de cancer du sein nous montrons une corrélation entre l'expression de MT1-MMP dans les cellules tumorales et l'invasion de vaisseaux sanguins par des tumeurs ER-PR-HER2-. MT1-MMP pourrait donc être une cible intéressante pour la prévention de dissémination vasculaire de ces tumeurs

CD4+CD3- cells induce Peyer's patch development: role of alpha4beta1 integrin activation by CXCR5.

CD4+CD3- cells are the predominant hematopoietic cells found in mouse fetal intestine. We prove their role as Peyer's patch (PP)-inducing cells by transfer into neonatal PP-deficient mice. To test the requirement of chemokines and adhesion molecules in induction of PP, we studied mice deficient in CXCR5 and/or alpha4beta1 integrin-mediated adhesion. CXCR5-/- mice have CD4+CD3- cells, which are inefficient in inducing PP formation. We show here that CXCR5/CXCL13 signaling activates alpha4beta1 integrin on CD4+CD3- cells. Blocking of beta1 integrin or VCAM-1, the ligand of alpha4beta1 integrin, inhibits PP formation. This study demonstrates the link between chemokine receptors and adhesion molecules that regulates stromal/hematopoietic cell interaction leading to PP formation.

A stroma-related gene signature predicts resistance to neoadjuvant chemotherapy in breast cancer.

To better understand the relationship between tumor-host interactions and the efficacy of chemotherapy, we have developed an analytical approach to quantify several biological processes observed in gene expression data sets. We tested the approach on tumor biopsies from individuals with estrogen receptor-negative breast cancer treated with chemotherapy. We report that increased stromal gene expression predicts resistance to preoperative chemotherapy with 5-fluorouracil, epirubicin and cyclophosphamide (FEC) in subjects in the EORTC 10994/BIG 00-01 trial. The predictive value of the stromal signature was successfully validated in two independent cohorts of subjects who received chemotherapy but not in an untreated control group, indicating that the signature is predictive rather than prognostic. The genes in the signature are expressed in reactive stroma, according to reanalysis of data from microdissected breast tumor samples. These findings identify a previously undescribed resistance mechanism to FEC treatment and suggest that antistromal agents may offer new ways to overcome resistance to chemotherapy.

History of cholelithiasis and cancer risk in a network of case-control studies.

Background We analyzed the relationship between cholelithiasis and cancer risk in a network of case-control studies conducted in Italy and Switzerland in 1982-2009. Methods The analyses included 1997 oropharyngeal, 917 esophageal, 999 gastric, 23 small intestinal, 3726 colorectal, 684 liver, 688 pancreatic, 1240 laryngeal, 6447 breast, 1458 endometrial, 2002 ovarian, 1582 prostate, 1125 renal cell, 741 bladder cancers, and 21 284 controls. The odds ratios (ORs) were estimated by multiple logistic regression models. Results The ORs for subjects with history of cholelithiasis compared with those without were significantly elevated for small intestinal (OR = 3.96), prostate (OR = 1.36), and kidney cancers (OR = 1.57). These positive associations were observed ≥10 years after diagnosis of cholelithiasis and were consistent across strata of age, sex, and body mass index. No relation was found with the other selected cancers. A meta-analysis including this and three other studies on the relation of cholelithiasis with small intestinal cancer gave a pooled relative risk of 2.35 [95% confidence interval (CI) 1.82-3.03]. Conclusion In subjects with cholelithiasis, we showed an appreciably increased risk of small intestinal cancer and suggested a moderate increased risk of prostate and kidney cancers. We found no material association with the other cancers considered.

Immunological mechanisms underlying infectious and chronic lung diseases

Le système respiratoire permet l'échange de gaz entre un organisme et son environnement. Pour fonctionner efficacement, il doit lutter contre les infections tout en maintenant une tolérance aux particules inoffensives. Les cytokines sont des petites protéines qui permettent la communication entre les différentes cellules et jouent un rôle important dans la régulation de l'homéostasie et de l'immunité des surfaces pulmonaires. Une production altérée des cytokines sous-tend beaucoup de maladies du système pulmonaire. Ainsi, la compréhension de la biologie fondamentale des cytokines pourrait contribuer à la mise au point de nouveaux traitements. Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié le rôle de deux cytokines, le TSLP (Thymic stromal lymphopoietin) et l'IL-17 (Interleukin 17) dans les réponses immunitaires bénéfiques et nuisibles en utilisant des modèles précliniques de souris des maladies pulmonaires. L'asthme est une maladie qui est caractérisée par la bronchoconstriction réversible, l'inflammation des voies respiratoires inférieures, l'hyperréactivité bronchique et le remodelage tissulaire. Le type d'inflammation affectant les voies respiratoires et la présence ou non d'allergie permettent d'établir les différents types d'asthme. La TSLP est une cytokine qui est principalement exprimée à des niveaux élevés dans les poumons de patients souffrant d'asthme allergique. En conséquence, la majeure partie de la recherche sur la TSLP a mis l'accent sur le rôle joué par celle- ci dans les réponses négatives conduisant au développement de l'asthme allergique. Dans cette thèse, nous montrons que la TSLP joue aussi un rôle bénéfique dans les réponses immunitaires pulmonaires. Nous avons découvert que la TSLP atténue la grippe en augmentant les réponses des lymphocytes T cytotoxiques contre le virus. Nous avons également étudié la fonction de la TSLP dans l'asthme non allergique. Contrairement à l'asthme allergique, nous avons constaté que la TSLP diminue les réponses inflammatoires dans l'asthme non allergique en réglant la production de l'IL-17, une cytokine qui favorise la maladie. Ainsi, nous démontrons les fonctions pleiotropes de la TSLP dans des contextes spécifiques de la maladie. Nos résultats ont des implications importantes pour le développement de thérapies ciblant la TSLP dans l'asthme. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons étudié les mécanismes pathogéniques qui sous-tendent le développement de la broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO). La BPCO est une maladie chronique le plus largement associée aux fumeurs. Elle est caractérisée par une limitation progressive et irréversible du débit d'air et la destruction de la structure des poumons. L'augmentation globale de l'incidence de la maladie encourage grandement la compréhension des mécanismes pathogéniques et l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques. Nous avons découvert que les micro-organismes trouvés dans les voies respiratoires aggravent la maladie en augmentant la production de l'IL-17. L'IL-17 est une cytokine inflammatoire qui est impliquée dans plusieurs maladies pulmonaires chroniques, dont la BPCO. Dans notre modèle animal de la maladie, nous avons neutralisé 1ÌL-17A en utilisant un anticorps spécifique et observé une reprise de la fonction pulmonaire. Dans cette étude, nous avons identifié 2 axes potentiels pour l'intervention thérapeutique contre la BPCO. Cibler les bactéries dans les voies respiratoires soit par l'utilisation d'antibiotiques ou l'utilisation de thérapies à base immunitaire qui antagonisent l'activité spécifiques de l'IL-17. Dans l'avenir, notre laboratoire va collaborer avec des cliniciens pour acquérir des échantillons humains et tester la pertinence de nos résultats dans la maladie humaine. -- L'interaction avec l'environnement extérieur est vitale pour le fonctionnement du système respiratoire. Par conséquent, ce dernier a adopté une multitude de réseaux effecteurs et régulateurs qui permettent de distinguer les particules inhalées comme «dangereuses» ou «inoffensives» et de réagir en conséquence. L'équilibre entre ces réseaux est essentielle pour lutter contre le «danger» déclenché par une infection ou des dommages, et finalement pour le retour à l'homéostasie. Le milieu de cytokine local contribue de manière significative à la mise au point de ces réponses. Ainsi, la caractérisation du rôle des cytokines dans l'état d'équilibre et la maladie a des implications claires pour les interventions thérapeutiques dans les maladies respiratoires aiguës et chroniques. Cette thèse a porté sur le rôle des cytokines, la lymphopoïétine stromale thymique (TSLP) et TIL-17A dans l'élaboration de réponses immunitaires pulmonaires. La TSLP est principalement produite par les cellules épithéliales et peut cibler une myriade de cellules immunitaires. Bien qu'elle ait été montrée être un puissant inducteur des réponses de type Th2, son rôle dans d'autres contextes inflammatoires est relativement inexploré. Dans le premier projet de cette thèse, nous avons découvert une nouvelle fonction de la TSLP dans l'immunité antivirale contre la grippe, une infection virale. Nous avons constaté que la TSLP a réglementé la réponse neutrophile au début de l'infection, en amplifiant l'immunité adaptative spécifique du virus. Mécaniquement, la TSLP a augmenté l'expression de l'IL-15 et du CD70 sur les cellules dendritiques recrutées dans les poumons suite à l'infection et a renforcé leur capacité de stimuler localement les lymphocytes T CD8+ spécifiques du virus. En outre, nous avons étudié la TSLP dans le cadre de divers phénotypes de l'asthme et également démontré l'impact pléiotropique qu'elle a sur les réponses immunitaires pulmonaires. En accord avec les rapports précédents, nous avons constaté que la TSLP a exacerbé l'inflammation atopique médiée par le Th2. En revanche la TSLP a réduit les réponses de l'IL-17A et l'inflammation neutrophile subséquente dans le modèle non atopique, ainsi que l'exacerbation du modèle atopique provoqué par une infection virale. Nos résultats démontrent une dichotomie dans le rôle de la TSLP dans la pathogenèse de l'asthme et soulignent la nécessité d'envisager plusieurs phénotypes d'asthme pour une évaluation approfondie de son potentiel thérapeutique dans cette maladie. Dans la seconde partie de cette thèse, nous avons caractérisé les mécanismes pathogènes qui sous-tendent la broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO). La BPCO est une maladie hétérogène définie par une diminution progressive de la fonction pulmonaire. Bien que des déclencheurs environnementaux puissent aggraver la maladie, chez les personnes sensibles une maladie établie peut progresser à travers un cercle inflammatoire auto-entretenu. Nous avons cherché à définir les mécanismes sous-jacents à l'aide d'un modèle murin d'inflammation chronique, qui reproduit les caractéristiques pathologiques de la maladie humaine. Puisqu'ont été associés à la BPCO sévère des changements dans le microbiome des voies respiratoires, nous avons supposé que les signaux dérivés de certains microbes pourraient favoriser des voies inflammatoires chroniques de progression de la maladie. Nous avons observé que, en l'absence d un microbiome, la maladie s'est améliorée tel que démontré par une réduction de l'inflammation des voies respiratoires et une amélioration de la fonction pulmonaire. Cela a été lié spécifiquement à une production réduite d'IL-17A, une cytokine qui a été impliquée dans la maladie humaine. De plus la cinétique de production de 1IL- 17A dépendant du microbiote est corrélé à la sévérité de la maladie. Sur la base de ces données, la neutralisation de l'IL-17A a également eu un effet bénéfique sur l'évolution de la maladie. Le rôle significatif de 1TL-17A dans l'aggravation de la maladie a été couplé à sa capacité à engager un dialogue entre les voies inflammatoires innées et adaptatives. Il a influencé le recrutement et le phénotype des neutrophiles et des macrophages, ce qui a eu un impact direct et indirect sur la formation et la fonction des tissus lymphoïdes tertiaires associée à des stades sévères de la maladie. -- The interaction with the external environment is vital for the functioning of the respiratory system. Consequently, it has adopted a multitude of effector and regulatory networks that enable it to distinguish inhaled particles as 'dangerous' or 'innocuous' and respond accordingly. The balance between these networks is crucial to counteract the 'danger' triggered by infection or damage, and ultimately return to homeostasis. The local cytokine milieu contributes significantly to the fine- tuning of these responses. Thus, characterizing the role of cytokines in steady state and disease has clear implications for therapeutic interventions in acute and chronic respiratory disorders. This thesis focused on the role of the cytokines, thymic stromal lymphopoietin (TSLP) and IL-17A in shaping pulmonary immune responses. TSLP is primarily produced by barrier epithelial cells and can target a myriad of immune cells. Although it has been shown to be potent inducer of Th2 type responses, its role in other inflammatory settings is relatively unexplored. In the first project of this thesis, we discovered a novel function of TSLP in antiviral immunity to Influenza A infection. We found that while TSLP regulated the early neutrophilic response to infection, it amplified virus specific adaptive immunity. Mechanistically, TSLP enhanced the expression of IL-15 and CD70 on the lung recruited inflammatory dendritic cells and strengthened their ability to stimulate virus specific CD8+ T cell responses locally. In addition we investigated TSLP in the context of diverse asthma phenotypes and further demonstrated the pleiotropic impact it has on pulmonary immune responses. In concurrence with previous reports we found that TSLP exacerbated Th2 mediated atopic inflammation. In contrast TSLP curtailed IL-17A responses and subsequent neutrophilic inflammation in the non-atopic model as well as virus induced exacerbation of the atopic model. Our findings demonstrate a dichotomy in the role of TSLP in asthma pathogenesis and emphasize the need to consider multiple asthma phenotypes for a thorough evaluation of its therapeutic potential in this disease. In the next part of this thesis we characterized the pathogenic mechanisms underlying chronic obstructive pulmonary disease. COPD is a heterogeneous disease defined by a progressive decline in lung function. Although environmental triggers exacerbate the disease, in susceptible individuals the established disease can progress through a self-sustained inflammatory circle. We sought to delineate the underlying mechanisms by using a murine model of chronic inflammation, which reproduced key pathological features of the human disease. As changes in the airway microbiome have been linked to severe COPD, we speculated that microbial derived signals could facilitate the establishment of chronic inflammatory pathways that favour disease progression. We found that the absence of a microbiota ameliorated disease, exhibited by a reduction in airway inflammation and an improvement in lung function. This was linked specifically to an impaired production of IL-17A, a cytokine that has been implicated in human disease. Moreover the kinetics of microbiota-dependent IL-17A production correlated with the disease severity. Based on these data targeted neutralization of IL-17A also had a beneficiai effect on the disease outcome. The prominent role played by IL-I7A in driving the disease was coupled to its ability in engaging and mediating cross talk between pathogenic innate and adaptive immune pathways. It influenced the recruitment and phenotype of neutrophils and macrophages, as well as impacted upon the formation and function of tertiary lymphoid tissue associated with severe disease. Thus, temporal and spatial changes in cytokine production, their cellular targets and interaction with the local milieu determine the balance between immunity and pathology in the lung. Collectively our findings provide novel mechanistic insights in the complex role played by cytokines in orchestrating pulmonary immune responses and have clear implications for human disease.