Interaction entre le GM-CSF et PU.1 dans la survie des précurseurs myéloïdes

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Improving the use of G-CSF during chemotherapy using physiological mathematical modelling : a quantitative systems pharmacology approach

La diminution des doses administrées ou même la cessation complète d'un traitement chimiothérapeutique est souvent la conséquence de la réduction du nombre de neutrophiles, qui sont les globules blancs les plus fréquents dans le sang. Cette réduction dans le nombre absolu des neutrophiles, aussi connue sous le nom de myélosuppression, est précipitée par les effets létaux non spécifiques des médicaments anti-cancéreux, qui, parallèlement à leur effet thérapeutique, produisent aussi des effets toxiques sur les cellules saines. Dans le but d'atténuer cet impact myélosuppresseur, on administre aux patients un facteur de stimulation des colonies de granulocytes recombinant humain (rhG-CSF), une forme exogène du G-CSF, l'hormone responsable de la stimulation de la production des neutrophiles et de leurs libération dans la circulation sanguine. Bien que les bienfaits d'un traitement prophylactique avec le G-CSF pendant la chimiothérapie soient bien établis, les protocoles d'administration demeurent mal définis et sont fréquemment déterminés ad libitum par les cliniciens. Avec l'optique d'améliorer le dosage thérapeutique et rationaliser l'utilisation du rhG-CSF pendant le traitement chimiothérapeutique, nous avons développé un modèle physiologique du processus de granulopoïèse, qui incorpore les connaissances actuelles de pointe relatives à la production des neutrophiles des cellules souches hématopoïétiques dans la moelle osseuse. À ce modèle physiologique, nous avons intégré des modèles pharmacocinétiques/pharmacodynamiques (PK/PD) de deux médicaments: le PM00104 (Zalypsis®), un médicament anti-cancéreux, et le rhG-CSF (filgrastim). En se servant des principes fondamentaux sous-jacents à la physiologie, nous avons estimé les paramètres de manière exhaustive sans devoir recourir à l'ajustement des données, ce qui nous a permis de prédire des données cliniques provenant de 172 patients soumis au protocol CHOP14 (6 cycles de chimiothérapie avec une période de 14 jours où l'administration du rhG-CSF se fait du jour 4 au jour 13 post-chimiothérapie). En utilisant ce modèle physio-PK/PD, nous avons démontré que le nombre d'administrations du rhG-CSF pourrait être réduit de dix (pratique actuelle) à quatre ou même trois administrations, à condition de retarder le début du traitement prophylactique par le rhG-CSF. Dans un souci d'applicabilité clinique de notre approche de modélisation, nous avons investigué l'impact de la variabilité PK présente dans une population de patients, sur les prédictions du modèle, en intégrant des modèles PK de population (Pop-PK) des deux médicaments. En considérant des cohortes de 500 patients in silico pour chacun des cinq scénarios de variabilité plausibles et en utilisant trois marqueurs cliniques, soient le temps au nadir des neutrophiles, la valeur du nadir, ainsi que l'aire sous la courbe concentration-effet, nous avons établi qu'il n'y avait aucune différence significative dans les prédictions du modèle entre le patient-type et la population. Ceci démontre la robustesse de l'approche que nous avons développée et qui s'apparente à une approche de pharmacologie quantitative des systèmes (QSP). Motivés par l'utilisation du rhG-CSF dans le traitement d'autres maladies, comme des pathologies périodiques telles que la neutropénie cyclique, nous avons ensuite soumis l'étude du modèle au contexte des maladies dynamiques. En mettant en évidence la non validité du paradigme de la rétroaction des cytokines pour l'administration exogène des mimétiques du G-CSF, nous avons développé un modèle physiologique PK/PD novateur comprenant les concentrations libres et liées du G-CSF. Ce nouveau modèle PK a aussi nécessité des changements dans le modèle PD puisqu’il nous a permis de retracer les concentrations du G-CSF lié aux neutrophiles. Nous avons démontré que l'hypothèse sous-jacente de l'équilibre entre la concentration libre et liée, selon la loi d'action de masse, n'est plus valide pour le G-CSF aux concentrations endogènes et mènerait en fait à la surestimation de la clairance rénale du médicament. En procédant ainsi, nous avons réussi à reproduire des données cliniques obtenues dans diverses conditions (l'administration exogène du G-CSF, l'administration du PM00104, CHOP14). Nous avons aussi fourni une explication logique des mécanismes responsables de la réponse physiologique aux deux médicaments. Finalement, afin de mettre en exergue l’approche intégrative en pharmacologie adoptée dans cette thèse, nous avons démontré sa valeur inestimable pour la mise en lumière et la reconstruction des systèmes vivants complexes, en faisant le parallèle avec d’autres disciplines scientifiques telles que la paléontologie et la forensique, où une approche semblable a largement fait ses preuves. Nous avons aussi discuté du potentiel de la pharmacologie quantitative des systèmes appliquées au développement du médicament et à la médecine translationnelle, en se servant du modèle physio-PK/PD que nous avons mis au point.

Étude de la survie cellulaire lors du processus de myélopoïèse induit par le facteur de transcription PU.1 et la cytokine GM-CSF

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Interaction entre le GM-CSF et PU.1 dans la survie des précurseurs myéloïdes

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Anti-N-methyl-D-Aspartate Receptor Encephalitis with Positive Serum Antithyroid Antibodies, IgM Antibodies Against Mycoplasma Pneumoniae and Human Herpesvirus 7 PCR in the CSF

We report the case of a boy with an encephalopathy associated with extrapyramidal and psychiatric symptoms and anti-N-methyl-D-aspartate receptor antibodies. He had positive serum antithyroid antibodies, IgM antibodies against Mycoplasma pneumoniae and human herpesvirus 7 polymerase chain reaction in the cerebrospinal fluid. He was successfully treated with rituximab, after steroids, intravenous immunoglobulin and plasma exchange. The pathophysiology of this disorder may be post-infectious and autoimmune.

Increased CSF Aβ during the very early phase of cerebral Aβ deposition in mouse models

Abnormalities in brains of Alzheimer's disease (AD) patients are thought to start long before the first clinical symptoms emerge. The identification of affected individuals at this 'preclinical AD' stage relies on biomarkers such as decreased levels of the amyloid-β peptide (Aβ) in the cerebrospinal fluid (CSF) and positive amyloid positron emission tomography scans. However, there is little information on the longitudinal dynamics of CSF biomarkers, especially in the earliest disease stages when therapeutic interventions are likely most effective. To this end, we have studied CSF Aβ changes in three Aβ precursor protein transgenic mouse models, focusing our analysis on the initial Aβ deposition, which differs significantly among the models studied. Remarkably, while we confirmed the CSF Aβ decrease during the extended course of brain Aβ deposition, a 20-30% increase in CSF Aβ40 and Aβ42 was found around the time of the first Aβ plaque appearance in all models. The biphasic nature of this observed biomarker changes stresses the need for longitudinal biomarker studies in the clinical setting and the search for new 'preclinical AD' biomarkers at even earlier disease stages, by using both mice and human samples. Ultimately, our findings may open new perspectives in identifying subjects at risk for AD significantly earlier, and in improving the stratification of patients for preventive treatment strategies.

Improving the use of G-CSF during chemotherapy using physiological mathematical modelling : a quantitative systems pharmacology approach

La diminution des doses administrées ou même la cessation complète d'un traitement chimiothérapeutique est souvent la conséquence de la réduction du nombre de neutrophiles, qui sont les globules blancs les plus fréquents dans le sang. Cette réduction dans le nombre absolu des neutrophiles, aussi connue sous le nom de myélosuppression, est précipitée par les effets létaux non spécifiques des médicaments anti-cancéreux, qui, parallèlement à leur effet thérapeutique, produisent aussi des effets toxiques sur les cellules saines. Dans le but d'atténuer cet impact myélosuppresseur, on administre aux patients un facteur de stimulation des colonies de granulocytes recombinant humain (rhG-CSF), une forme exogène du G-CSF, l'hormone responsable de la stimulation de la production des neutrophiles et de leurs libération dans la circulation sanguine. Bien que les bienfaits d'un traitement prophylactique avec le G-CSF pendant la chimiothérapie soient bien établis, les protocoles d'administration demeurent mal définis et sont fréquemment déterminés ad libitum par les cliniciens. Avec l'optique d'améliorer le dosage thérapeutique et rationaliser l'utilisation du rhG-CSF pendant le traitement chimiothérapeutique, nous avons développé un modèle physiologique du processus de granulopoïèse, qui incorpore les connaissances actuelles de pointe relatives à la production des neutrophiles des cellules souches hématopoïétiques dans la moelle osseuse. À ce modèle physiologique, nous avons intégré des modèles pharmacocinétiques/pharmacodynamiques (PK/PD) de deux médicaments: le PM00104 (Zalypsis®), un médicament anti-cancéreux, et le rhG-CSF (filgrastim). En se servant des principes fondamentaux sous-jacents à la physiologie, nous avons estimé les paramètres de manière exhaustive sans devoir recourir à l'ajustement des données, ce qui nous a permis de prédire des données cliniques provenant de 172 patients soumis au protocol CHOP14 (6 cycles de chimiothérapie avec une période de 14 jours où l'administration du rhG-CSF se fait du jour 4 au jour 13 post-chimiothérapie). En utilisant ce modèle physio-PK/PD, nous avons démontré que le nombre d'administrations du rhG-CSF pourrait être réduit de dix (pratique actuelle) à quatre ou même trois administrations, à condition de retarder le début du traitement prophylactique par le rhG-CSF. Dans un souci d'applicabilité clinique de notre approche de modélisation, nous avons investigué l'impact de la variabilité PK présente dans une population de patients, sur les prédictions du modèle, en intégrant des modèles PK de population (Pop-PK) des deux médicaments. En considérant des cohortes de 500 patients in silico pour chacun des cinq scénarios de variabilité plausibles et en utilisant trois marqueurs cliniques, soient le temps au nadir des neutrophiles, la valeur du nadir, ainsi que l'aire sous la courbe concentration-effet, nous avons établi qu'il n'y avait aucune différence significative dans les prédictions du modèle entre le patient-type et la population. Ceci démontre la robustesse de l'approche que nous avons développée et qui s'apparente à une approche de pharmacologie quantitative des systèmes (QSP). Motivés par l'utilisation du rhG-CSF dans le traitement d'autres maladies, comme des pathologies périodiques telles que la neutropénie cyclique, nous avons ensuite soumis l'étude du modèle au contexte des maladies dynamiques. En mettant en évidence la non validité du paradigme de la rétroaction des cytokines pour l'administration exogène des mimétiques du G-CSF, nous avons développé un modèle physiologique PK/PD novateur comprenant les concentrations libres et liées du G-CSF. Ce nouveau modèle PK a aussi nécessité des changements dans le modèle PD puisqu’il nous a permis de retracer les concentrations du G-CSF lié aux neutrophiles. Nous avons démontré que l'hypothèse sous-jacente de l'équilibre entre la concentration libre et liée, selon la loi d'action de masse, n'est plus valide pour le G-CSF aux concentrations endogènes et mènerait en fait à la surestimation de la clairance rénale du médicament. En procédant ainsi, nous avons réussi à reproduire des données cliniques obtenues dans diverses conditions (l'administration exogène du G-CSF, l'administration du PM00104, CHOP14). Nous avons aussi fourni une explication logique des mécanismes responsables de la réponse physiologique aux deux médicaments. Finalement, afin de mettre en exergue l’approche intégrative en pharmacologie adoptée dans cette thèse, nous avons démontré sa valeur inestimable pour la mise en lumière et la reconstruction des systèmes vivants complexes, en faisant le parallèle avec d’autres disciplines scientifiques telles que la paléontologie et la forensique, où une approche semblable a largement fait ses preuves. Nous avons aussi discuté du potentiel de la pharmacologie quantitative des systèmes appliquées au développement du médicament et à la médecine translationnelle, en se servant du modèle physio-PK/PD que nous avons mis au point.

IL-34- and M-CSF-induced macrophages switch memory T cells into Th17 cells via membrane IL-1α: Immunomodulation

International audience

Human Herpesvirus Infections Of The Central Nervous System: Laboratory Diagnosis Based On Dna Detection By Nested Pcr In Plasma And Cerebrospinal Fluid Samples.

Infections of the central nervous systems (CNS) present a diagnostic problem for which an accurate laboratory diagnosis is essential. Invasive practices, such as cerebral biopsy, have been replaced by obtaining a polymerase chain reaction (PCR) diagnosis using cerebral spinal fluid (CSF) as a reference method. Tests on DNA extracted from plasma are noninvasive, thus avoiding all of the collateral effects and patient risks associated with CSF collection. This study aimed to determine whether plasma can replace CSF in nested PCR analysis for the detection of CNS human herpesvirus (HHV) diseases by analysing the proportion of patients whose CSF nested PCR results were positive for CNS HHV who also had the same organism identified by plasma nested PCR. In this study, CSF DNA was used as the gold standard, and nested PCR was performed on both types of samples. Fifty-two patients with symptoms of nervous system infection were submitted to CSF and blood collection. For the eight HHV, one positive DNA result-in plasma and/or CSF nested PCR-was considered an active HHV infection, whereas the occurrence of two or more HHVs in the same sample was considered a coinfection. HHV infections were positively detected in 27/52 (51.9%) of the CSF and in 32/52 (61.5%) of the plasma, difference not significant, thus nested PCR can be performed on plasma instead of CSF. In conclusion, this findings suggest that plasma as a useful material for the diagnosis of cases where there is any difficulty to perform a CSF puncture.

Ressonância magnética e características clínicas em adultos com doenças desmielinizantes monofásicas: encefalomielite aguda disseminada ou uma variante da esclerose múltipla?

Acute disseminated encephalomyelitis (ADEM) is a widespread monophasic inflamatory disease affecting the central nervous system, that usually follows an infection or vaccination. In this study, we present an analysis of magnetic resonance imaging (MRI), cerebrospinal fluid (CSF) and clinical aspects in four patients with clinical diagnosis of ADEM. The presence of MRI demyelinating lesions was crucial, but not in itself sufficient for definitive diagnosis. Clinical and MRI follow up, in order to exclude new lesions and to reevaluate the former ones, as well as CSF, were important for the differential diagnosis with other demyelinating diseases, particularly multiple sclerosis. In addition, we have shown that early treatment with methylprednisolone after the initial symptoms was effective for improving clinical manifestations as well as for reducing MRI lesions.

Magnetic resonance imaging in the evaluation of patients with aseptic meningoencephalitis and connective tissue disorders

OBJECTIVE: To describe the role of magnetic resonance imaging (MRI) in the evaluation of patients with chronic and recurrent aseptic meningitis.METHOD: A retrospective study of five patients with aseptic meningoencefalitis diagnosed by clinical and CSF findings. CT scans showed without no relevant findings. RESULTS: MRI showed small multifocal lesions hyperintense on T2 weighted images and FLAIR, with mild or no gadolinium enhancement, mainly in periventricular and subcortical regions. Meningoencephalitis preceded the diagnosis of the underlying disease in four patients (Behçet´s disease or systemic lupus erythematosus). After the introduction of adequate treatment for the rheumatic disease, they did not present further symptoms of aseptic meningoencephalitis. CONCLUSION: Aseptic meningoencephalitis can be an early presentation of an autoimmune disease. It is important to emphasize the role of MRI in the diagnosis and follow-up of these patients.

Astrocitoma frontal com metastase medular: registro de um caso e revisão da literatura

A case of a right frontal astrocytoma with spinal metastatic lesion in the region of the third dorsal vertebra is reported. The metastatic nodule was removed six months after the craniotomy. In the literature concerning to the dissemination of tumors cells is suggested that there is not a causal relationship between CSF seeding and operative intervention. Acess to the ventricular system or basal cisterns is of primary importance in the production of metastases.

Cromomicose cerebral: registro de um caso

A case of brain abscess and meningitis due to pigmented fungi is reported. The patient was a 59-year-old white male, who had enjoyed excellent health until October 1977, when he developed headache, later accompanied by paresthesias and weakness in the left-sided extremities. These symptoms worsened progressively and in November of that year he had to quit his job. From February 1978 on he became inactive and anorexic. Intense continuous headache was associated with frequent episodes of vomiting. He gradually became tor-porous, and according to his relatives, suffered from visual and possibly auditory deficiency. On examination, he was malnourished and dehydrated, with decubitus ulcers. Temperature was 38,5°C. A left-sided spastic hemiplegia and prominent meningorradicular signs were noted. The CSF was examined six times between May 17th and June 1st and showed variable hypercytosis (143 to 4,437 leucocytes/ cu mm) with predominance of neutrophils (up tp 95%), low glucose and high protein concentrations. No microorganisms were identified. Electroencephalographic study disclosed a low background activity especially in left temporal areas. Despite supportive care and antibiotic therapy he lapsed into coma. Carotid angiography was normal on June 1st. He remained in deep coma until his death on June 6th, 1978. Necropsy was limited to the brain, which weighed 1,550 g after fixation and showed diffuse intense edema and hyperemia. On coronal sectioning an encapsulated abscess was found in the right basal ganglia, which also involved the internal capsule, and measured 1.5 cm in diameter. Microscopical examination disclosed large numbers of brownish fungi, appearing both as oval yeasts and as septate hyphae in the thick fibrous capsule and in the necrotic content of the abscess. The same organisms were demonstrated in moderate numbers in the leptomeninges of the medulla oblongata and , less frequently, of the hippo-campal region and cerebellum.

Accelerating aging chemotherapy on aged animals: Protective effect from nutraceutical modulation

The aim of this study was to test a novel phytocompound in an experimental model of antitumor-induced immunosuppression. Five groups of mice were considered: young (Y) and aged (A) that were given intraperitoneally 10 doses of cyclophosphamide (CPX, 25mg/kg/bw) or CPX plus (150 mg/kg/bw) of the nutraceutical DTS (Denshichi-Tochiu-Sen), and control. After sacrifice, macrophage chemotaxis and serum levels of IFN-gamma, IL-2, and GM-CSF were determined. Liver and urinary bladder were examined histologically, as were the liver and kidney for redox enzymes. CPX significantly decreased macrophage chemotaxis and all cytokines (p < 0.05, A >> Y). DTS restored macrophage function and cytokine concentration (p < 0.001) and partly improved the necro-inflammatory score and substance P receptor expression in the bladder and the redox status in liver and kidney (p < 0.05). Such data suggest that DTS effectively prevents CPX-induced immune suppression and oxidative-inflammatory damage, which are particularly enhanced in aged organisms.

PAMM: A Redox Regulatory Protein That Modulates Osteoclast Differentiation

The central role of reactive oxygen species (ROS) in osteoclast differentiation and in bone homeostasis prompted us to characterize the redox regulatory system of osteoclasts. In this report, we describe the expression and functional characterization of PAMM, a CXXC motif-containing peroxiredoxin 2-like protein expressed in bone marrow monocytes on stimulation with M-CSF and RANKL. Expression of wild-type (but not C to G mutants of the CXXC domain) PAMM in HEK293 cells results in an increased GSH/GSSG ratio, indicating a shift toward a more reduced environment. Expression of PAMM in RAW264.7 monocytes protected cells from hydrogen peroxide-induced oxidative stress, indicating that PAMM regulates cellular redox status. RANKL stimulation of RAW 264.7 cells caused a decrease in the GSH/GSSG ratio (reflecting a complementary increase in ROS). In addition, RANKL-induced osteoclast formation requires phosphorylation and translocation of NF-kappa B and c-Jun. In stably transfected RAW 264.7 cells, PAMM overexpression prevented the reduction of GSH/GSSG induced by RANKL. Concurrently, PAMM expression completely abolished RANKL-induced p100 NF-kappa B and c-Jun activation, as well as osteoclast formation. We conclude that PAMM is a redox regulatory protein that modulates osteoclast differentiation in vitro. PAMM expression may affect bone resorption in vivo and help to maintain bone mass. Antioxid. Redox Signal. 13, 27-37.