树突状细胞亚群在SIVmac239感染中国恒河猴中数量、表型和功能变化及其机制的研究

本论文主要由3 个相对独立的部分组成：中国恒河猴单核细胞来源的树突 状细胞的表型及功能研究；外周血DC 亚群在SIVmac239 感染的中国恒河猴中 数量及细胞因子的变化以及急性感染期SIVmac239 对中国恒河猴外周血DC 亚 群的凋亡和免疫表型的影响。 非人灵长类动物是人类的近亲，由于在组织结构、免疫、生理和代谢等诸 多方面与人类高度近似，科学界较普遍地利用非人灵长类作为动物模型来进行 艾滋病（AIDS）的发病机制和疫苗研究。中国恒河猴发病缓慢，更适合于HIV 感染的相关研究。在本研究中，我们在体外成功培养了中国恒河猴单核细胞来 源的树突状细胞（monocyte derived dendritic cells，MDDC），并测定其表型和免 疫刺激功能。通过GM-CSF 和IL-4 共同刺激培养单核细胞6 天以后便获得了未 成熟MDDC，随后加入IL-1β、PGE2、LPS 和TNF-α 联合刺激MDDC 成熟。 成熟的MDDC 上调了共刺激分子和CD83 的表达，具有很强的刺激T 淋巴细胞 增殖的能力并分泌大量的IL-12。本研究为后续的DC 疫苗研究奠定了基础。 我们实验室建立了SIVmac239 感染的中国恒河猴动物模型。以该模型为依 托，我们研究了外周血中DC 亚群在急性感染期以及慢性感染期的数量、表型 及功能变化。DC 作为最重要的连接先天免疫与获得性免疫的抗原递呈细胞， 在AIDS 发病进程中扮演着重要的角色。研究发现AIDS 患者血液和淋巴结中 髓样DC（myeloid DC，mDC）和浆细胞样DC（plasmacytoid DC，pDC）会随 着感染的进程而减少，并且伴随着功能损伤。本论文通过研究发现，中国恒河 猴的DC 亚群数量在感染后尽管波动十分剧烈，但并没有显著性地增加或减少， 中文摘要 2 在后期DC 数量能够回升到正常的范围之类，这种回升不同于印度恒河猴，很 可能是中国恒河猴缓慢发病的原因之一。进一步通过研究体外刺激DC 亚群分 泌的细胞因子，我们发现在急性感染期，pDC 分泌的IFN-α 显著提高，并很可 能刺激mDC 成熟并促进了IL-12 的分泌。早期大量细胞因子的分泌有助于控制 病毒复制，但同时也激起了整个免疫系统的活化，促进了疾病进程。而在整个 感染阶段，IFN-α 与CD4+ T 细胞呈正相关，而与病毒载量呈负相关，表明了 IFN-α 对于延缓疾病进程具有重要的意义。 我们测定了急性感染期DC 亚群受病毒影响而发生的表型变化，发现pDC 更容易受到病毒影响而发生凋亡，这可能与pDC 高表达SIV 受体CD4 和CCR5 有关。在感染过程中，尽管mDC 和pDC 都显著地下调了CD4 表达，而上调了 CCR5 的表达，不过仅发现pDC CD4 的表达与病毒载量呈负相关，而CCR5 的 表达与病毒载量呈正相关。在此过程中DC 亚群都会因为病毒的影响而活化， 继而提高CCR7 的表达。同时无论mDC 还是pDC，其表达的CD80 和CD86 都与病毒载量呈正相关。在早期感染中，DC 的活化促使整个免疫系统针对病 毒发挥免疫反应，对于控制疾病发展具有重要意义。

Loss of p15/Ink4b accompanies tumorigenesis triggered by complex DNA double-strand breaks

DNA double-strand breaks (DSBs) are the most deleterious lesion inflicted by ionizing radiation. Although DSBs are potentially carcinogenic, it is not clear whether complex DSBs that are refractory to repair are more potently tumorigenic compared with simple breaks that can be rapidly repaired, correctly or incorrectly, by mammalian cells. We previously demonstrated that complex DSBs induced by high-linear energy transfer (LET) Fe ions are repaired slowly and incompletely, whereas those induced by low-LET gamma rays are repaired efficiently by mammalian cells. To determine whether Fe-induced DSBs are more potently tumorigenic than gamma ray-induced breaks, we irradiated 'sensitized' murine astrocytes that were deficient in Ink4a and Arf tumor suppressors and injected the surviving cells subcutaneously into nude mice. Using this model system, we find that Fe ions are potently tumorigenic, generating tumors with significantly higher frequency and shorter latency compared with tumors generated by gamma rays. Tumor formation by Fe-irradiated cells is accompanied by rampant genomic instability and multiple genomic changes, the most interesting of which is loss of the p15/Ink4b tumor suppressor due to deletion of a chromosomal region harboring the CDKN2A and CDKN2B loci. The additional loss of p15/Ink4b in tumors derived from cells that are already deficient in p16/Ink4a bolsters the hypothesis that p15 plays an important role in tumor suppression, especially in the absence of p16. Indeed, we find that reexpression of p15 in tumor-derived cells significantly attenuates the tumorigenic potential of these cells, indicating that p15 loss may be a critical event in tumorigenesis triggered by complex DSBs.

Simultaneous and ultrarapid determination of reactive oxygen species and reduced glutathione in apoptotic leukemia cells by microchip electrophoresis

A microchip electrophoresis method coupled with laser-induced fluorescence (LIF) detection was established for simultaneous determination of two kinds of intracellular signaling molecules (reactive oxygen species, ROS, and reduced glutathione, GSH) related to apoptosis and oxidative stress. As the probe dihydrorhodamine-123 (DHR123) can be converted intracellularly by ROS to the fluorescent rhodamine-123 (Rh123), and the probe naphthalene-2,3-dicarboxaldehyde (NDA) can react quickly with GSH to produce a fluorescent adduct, rapid determination of Rh-123 and GSH was achieved on a glass microchip within 27 s using a 20 mm borate buffer (pH 9.2). The established method was tested to measure the intracellular ROS and GSH levels in acute promyelocytic leukemia (APL)-derived NB4 cells. An elevation of intracellular ROS and depletion of GSH were observed in apoptotic N134 cells induced by arsenic trioxide (AS(2)O(3)) at low concentration (1-2 mu m). Buthionine sulfoximine (BSO), in combination with AS(2)O(3) enhanced the decrease of reduced GSH to a great extent. The combined treatment of AS(2)O(3) and hydrogen peroxide (H2O2) led to an inverse relationship between the concentrations of ROS and GSH obtained, showing the proposed method can readily evaluate the generation of ROS, which occurs simultaneously with the consumption of the inherent antioxidant.

Diet-induced obesity alters the differentiation potential of stem cells isolated from bone marrow, adipose tissue and infrapatellar fat pad: the effects of free fatty acids.

INTRODUCTION: Obesity is a major risk factor for several musculoskeletal conditions that are characterized by an imbalance of tissue remodeling. Adult stem cells are closely associated with the remodeling and potential repair of several mesodermally derived tissues such as fat, bone and cartilage. We hypothesized that obesity would alter the frequency, proliferation, multipotency and immunophenotype of adult stem cells from a variety of tissues. MATERIALS AND METHODS: Bone marrow-derived mesenchymal stem cells (MSCs), subcutaneous adipose-derived stem cells (sqASCs) and infrapatellar fat pad-derived stem cells (IFP cells) were isolated from lean and high-fat diet-induced obese mice, and their cellular properties were examined. To test the hypothesis that changes in stem cell properties were due to the increased systemic levels of free fatty acids (FFAs), we further investigated the effects of FFAs on lean stem cells in vitro. RESULTS: Obese mice showed a trend toward increased prevalence of MSCs and sqASCs in the stromal tissues. While no significant differences in cell proliferation were observed in vitro, the differentiation potential of all types of stem cells was altered by obesity. MSCs from obese mice demonstrated decreased adipogenic, osteogenic and chondrogenic potential. Obese sqASCs and IFP cells showed increased adipogenic and osteogenic differentiation, but decreased chondrogenic ability. Obese MSCs also showed decreased CD105 and increased platelet-derived growth factor receptor α expression, consistent with decreased chondrogenic potential. FFA treatment of lean stem cells significantly altered their multipotency but did not completely recapitulate the properties of obese stem cells. CONCLUSIONS: These findings support the hypothesis that obesity alters the properties of adult stem cells in a manner that depends on the cell source. These effects may be regulated in part by increased levels of FFAs, but may involve other obesity-associated cytokines. These findings contribute to our understanding of mesenchymal tissue remodeling with obesity, as well as the development of autologous stem cell therapies for obese patients.

A novel method for isolation of human lung T cells from lung resection tissue reveals increased expression of GAPDH and CXCR6

Lung T lymphocytes are important in pulmonary immunity and inflammation. it has been difficult to study these cells due to contamination with other cell types, mainly alveolar macrophages. We have developed a novel method for isolating lung T cells from lung resection tissue, using a combination of approaches. Firstly the lung tissue was finely chopped and filtered through a nylon mesh. Lymphocytic cells were enriched by Percoll density centrifugation and the T cells purified using human CD3 microbeads, resulting in 90.5% +/- 1.9% (n = 11) pure lymphocytes. The T cell yield from the crude cell preparation was 10.8 +/- 2.1% and viability, calculated using propidium iodide (PI) staining and trypan blue, was typically over 95%. The purification process did not affect expression of CD69 or CD103, nor was there a difference in the proportion of CD4 and CD8 cells between the starting population and the purified cells. Microarray analysis and real time RT-PCR revealed upregulation of GAPDH and CXCR6 of the lung T cells as compared to blood-derived T cells. This technique highly enriches lung T cells to allow detailed investigation of the biology of these cells. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Persistent Inflammation Subverts Thrombospondin-1–Induced Regulation of Retinal Angiogenesis and Is Driven by CCR2 Ligation

Neovascular retinal disease is a leading cause of blindness orchestrated by inflammatory responses. Although noninfectious uveoretinitis is mediated by CD4(+) T cells, in the persistent phase of disease, angiogenic responses are observed, along with degeneration of the retina. Full clinical manifestation relies on myeloid-derived cells, which are phenotypically distinct from, but potentially sharing common effector responses to age-related macular degeneration. To interrogate inflammation-mediated angiogenesis, we investigated experimental autoimmune uveoretinitis, an animal model for human uveitis. After the initial acute phase of severe inflammation, the retina sustains a persistent low-grade inflammation with tissue-infiltrating leukocytes for over 4 months. During this persistent phase, angiogenesis is observed as retinal neovascular membranes that arise from inflamed venules and postcapillary venules, increase in size as the disease progresses, and are associated with infiltrating arginase-1(+) macrophages. In the absence of thrombospondin-1, retinal neovascular membranes are markedly increased and are associated with arginase-1(-) CD68(+) macrophages, whereas deletion of the chemokine receptor CCR2 resulted in reduced retinal neovascular membranes in association with a predominant neutrophil infiltrate. CCR2 is important for macrophage recruitment to the retina in experimental autoimmune uveoretinitis and promotes chronicity in the form of a persistent angiogenesis response, which in turn is regulated by constitutive expression of angiogenic inhibitors like thrombospondin-1. This model offers a new platform to dissect the molecular and cellular pathology of inflammation-induced ocular angiogenesis.

Isolation of epithelial stem cells from dermis by a three-dimensional culture system

Skin is a representative self-renewing tissue containing stem cells. Although many attempts have been made to define and isolate skin-derived stem cells, establishment of a simple and reliable isolation procedure remains a goal to be achieved. Here, we report the isolation of cells having stem cell properties from mouse embryonic skin using a simple selection method based on an assumption that stem cells may grow in an anchorage-independent manner. We inoculated single cell suspensions prepared from mouse embryonic dermis into a temperature-sensitive gel and propagated the resulting colonies in a monolayer culture. The cells named dermis-derived epithelial progenitor-1 (DEEP) showed epithelial morphology and grew rapidly to a more than 200 population doubling level over a period of 250 days. When the cells were kept confluent, they spontaneously formed spheroids and continuously grew even in spheroids. Immunostaining revealed that all of the clones were positive for the expression of cytokeratin-8, -18, -19, and E-cadherin and negative for the expression of cytokeratin-1, -5, -6, -14, -20, vimentin, nestin, a ckit. Furthermore, they expressed epithelial stem cell markers such as p63, integrin beta1, and S100A6. On exposure to TGFbeta in culture, some of DEEP-1 cells expressed alpha-smooth muscle actin. When the cells were transplanted into various organs of adult SCID mice, a part of the inoculated cell population acquired neural, hepatic, and renal cell properties. These results indicate that the cells we isolated were of epithelial stem cell origin and that our new approach is useful for isolation of multipotent stem cells from skin tissues.

Dual targeting of tumour cells and host endothelial cells by novel microtubule-targeting agents, pyrrolo-1,5-benzoxazepines

PURPOSE: Some members of a novel series of pyrrolo-1,5-benzoxazepines (PBOXs) are microtubule-targeting agents capable of inducing apoptosis in a variety of human cancerous cells, hence, they are currently being developed as potential anti-cancer agents. The purpose of this study was to first characterise the activities of a novel PBOX analogue, PBOX-16 and then investigate the anti-angiogenic potential of both PBOX-16 and its prototype PBOX-6.

METHODS: The effects of PBOX-6 and -16 on cancerous cells (chronic myeloid leukaemia K562 cells and ovarian carcinoma A2780 cells) and primary cultured human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) were examined by assessing cell proliferation, microtubular organisation, DNA analysis of cell cycle progression and caspase-3/7 activity. Their anti-angiogenic properties were then investigated by examining their ability to interfere with HUVEC differentiation into capillary-like structures and vascular endothelial growth factor (VEGF)-stimulated HUVEC migration.

RESULTS: PBOX-6 and -16 inhibited proliferation of K562, A2780 and HUVEC cells in a concentration-dependent manner. PBOX-16, confirmed as a novel depolymerising agent, was approximately tenfold more potent than PBOX-6. Inhibition of cell proliferation was mediated by G(2)/M arrest followed by varying degrees of apoptosis depending on the cell type; endothelial cells underwent less apoptosis than either of the cancer cell lines. In addition to the antitumourigenic properties, we also describe a novel antiangiogenic function for PBOXs: treatment with PBOXs inhibited the spontaneous differentiation of HUVECs into capillary-like structures when grown on a basement membrane matrix preparation (Matrigel™) and also significantly reduced VEGF-stimulated HUVEC migration.

CONCLUSION: Dual targeting of both the tumour cells and the host endothelial cells by PBOX compounds might enhance the anti-cancer efficacy of these drugs.

Innate Immune Sensing of Fusarium culmorum by Mouse Dendritic Cells.

Chronic inhalation of grain dust is associated with asthma and chronic bronchitis in grain worker populations. Exposure to fungal particles was postulated to be an important etiologic agent of these pathologies. Fusarium species frequently colonize grain and straw and produce a wide array of mycotoxins that impact human health, necessitating an evaluation of risk exposure by inhalation of Fusarium and its consequences on immune responses. Data showed that Fusarium culmorum is a frequent constituent of aerosols sampled during wheat harvesting in the Vaud region of Switzerland. The aim of this study was to examine cytokine/chemokine responses and innate immune sensing of F. culmorum in bone-marrow-derived dendritic cells and macrophages. Overall, dendritic cells and macrophages responded to F. culmorum spores but not to its secreted components (i.e., mycotoxins) by releasing large amounts of macrophage inflammatory protein (MIP)-1α, MIP-1β, MIP-2, monocyte chemoattractant protein (MCP)-1, RANTES, and interleukin (IL)-12p40, intermediate amounts of tumor necrosis factor (TNF), IL-6, IL-12p70, IL-33, granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF), and interferon gamma-induced protein (IP-10), but no detectable amounts of IL-4 and IL-10, a pattern of mediators compatible with generation of Th1 or Th17 antifungal protective immune responses rather than with Th2-dependent allergic responses. The sensing of F. culmorum spores by dendritic cells required dectin-1, the main pattern recognition receptor involved in β-glucans detection, but likely not MyD88 and TRIF-dependent Toll-like receptors. Taken together, our results indicate that F. culmorum stimulates potently innate immune cells in a dectin-1-dependent manner, suggesting that inhalation of F. culmorum from grain dust may promote immune-related airway diseases in exposed worker populations.

L’implication du Stromal Cell-derived Factor-1 alpha dans le remodelage cardiaque une semaine après un infarctus du myocarde

L’injection de cellules souches provenant de la moelle osseuse est reconnue pour améliorer la fonction ventriculaire ainsi que le remodelage cicatriciel après un infarctus du myocarde (IM). Le Stromal Cell-derived factor-1 alpha (SDF-1 alpha), une chimiokine induite par l’ischémie cardiaque, représente une grande importance en raison de son rôle dans le recrutement de cellules inflammatoires et de cellules souches de la moelle osseuse vers les sites endommagés. Quoique les recherches sur le rôle de la chimiokine SDF-1 alpha dans le remodelage ventriculaire se multiplient, son implication dans la phase aiguë du remodelage reste inexplorée. Le but de la présente étude est de déterminer l’effet du SDF-1 alpha sur la taille de la cicatrice, l’hypertrophie cardiaque ainsi que la fonction ventriculaire chez des rats et des souris une semaine après un IM. La stratégie utilisée implique l’administration de l’AMD3100 (1 mg/kg, 24 heures après l’IM, pendant 6 jours), l’antagoniste sélectif du récepteur du SDF-1 alpha, le CXCR4. Ce récepteur est couplé à une protéine G alpha i et induit la migration et la prolifération cellulaire. Chez les rats du groupe IM, l’expression de la chimiokine a été détectée surtout dans les cellules musculaires lisses et les cellules endothéliales des vaisseaux cicatriciels. Le profil d’expression de la chimiokine dans le cœur infarci indique un gradient de concentration vers la cicatrice. Une semaine après l’IM, le traitement avec l’AMD3100 a diminué la taille de la cicatrice, résultant en une amélioration de la fonction ventriculaire et une diminution de l’élévation de l’expression de l’ARNm de l’ANP dans le ventricule gauche non infarci (VGNI). Chez les souris, le traitement avec l’AMD3100 a engendré les mêmes effets, soit une diminution de la taille de la cicatrice ainsi qu’une amélioration de la fonction ventriculaire. La réduction de la taille de la région infarcie chez les souris traitées avec l’AMD3100 est associée avec une atténuation de l’infiltration des neutrophiles dans la région ischémique. Ces résultats suggèrent que le blocage pharmacologique de l’axe SDF-1 alpha/CXCR4 lors de la phase aiguë du remodelage ventriculaire après un IM diminue la taille de la cicatrice et améliore la fonction ventriculaire, en partie, par la diminution de la réaction inflammatoire.

Brain tumor and brain endothelial cells' response to ionizing radiation and phytochemical treatments

Le glioblastome multiforme (GBM) représente la tumeur cérébrale primaire la plus agressive et la plus vascularisée chez l’adulte. La survie médiane après le diagnostic est de moins d’un an en l’absence de traitement. Malheureusement, 90% des patients traités avec de la radiothérapie après la résection chirurgicale d’un GBM développent une récidive tumorale. Récemment, le traitement des GBM avec radiothérapie et témozolomide, un agent reconnu pour ses propriétés antiangiogéniques, a permis de prolonger la survie médiane à 14,6 mois. Des efforts sont déployés pour identifier des substances naturelles capables d’inhiber, de retarder ou de renverser le processus de carcinogenèse. Epigallocatechin-3-gallate (EGCG), un polyphénol retrouvé dans le thé vert, est reconnu pour ses propriétés anticancéreuses et antiangiogéniques. L’EGCG pourrait sensibiliser les cellules tumorales cérébrales et les cellules endothéliales dérivées des tumeurs aux traitements conventionnels. Le chapitre II décrit la première partie de ce projet de doctorat. Nous avons tenté de déterminer si l’EGCG pourrait sensibiliser la réponse des GBM à l’irradiation (IR) et si des marqueurs moléculaires spécifiques sont impliqués. Nous avons documenté que les cellules U-87 étaient relativement radiorésistantes et que Survivin, une protéine inhibitrice de l’apoptose, pourrait être impliquée dans la radiorésistance des GBM. Aussi, nous avons démontré que le pré-traitement des cellules U-87 avec de l’EGCG pourrait annuler l’effet cytoprotecteur d’une surexpression de Survivin et potentialiser l’effet cytoréducteur de l’IR. Au chapitre III, nous avons caractérisé l’impact de l’IR sur la survie de cellules endothéliales microvasculaires cérébrales humaines (HBMEC) et nous avons déterminé si l’EGCG pouvait optimiser cet effet. Bien que les traitements individuels avec l’EGCG et l’IR diminuaient la survie des HBMEC, le traitement combiné diminuait de façon synergique la survie cellulaire. Nous avons documenté que le traitement combiné augmentait la mort cellulaire, plus spécifiquement la nécrose. Au chapitre IV, nous avons investigué l’impact de l’IR sur les fonctions angiogéniques des HBMEC résistantes à l’IR, notamment la prolifération cellulaire, la migration cellulaire en présence de facteurs de croissance dérivés des tumeurs cérébrales, et la capacité de tubulogenèse. La voie de signalisation des Rho a aussi été étudiée en relation avec les propriétés angiogéniques des HBMEC radiorésistantes. Nos données suggèrent que l’IR altère significativement les propriétés angiogéniques des HBMEC. La réponse aux facteurs importants pour la croissance tumorale et l’angiogenèse ainsi que la tubulogenèse sont atténuées dans ces cellules. En conclusion, ce projet de doctorat confirme les propriétés cytoréductrices de l’IR sur les gliomes malins et propose un nouveau mécanisme pour expliquer la radiorésistance des GBM. Ce projet documente pour la première fois l’effet cytotoxique de l’IR sur les HBMEC. Aussi, ce projet reconnaît l’existence de HBMEC radiorésistantes et caractérise leurs fonctions angiogéniques altérées. La combinaison de molécules naturelles anticancéreuses et antiangiogéniques telles que l’EGCG avec de la radiothérapie pourrait améliorer l’effet de l’IR sur les cellules tumorales et sur les cellules endothéliales associées, possiblement en augmentant la mort cellulaire. Cette thèse supporte l’intégration de nutriments avec propriétés anticancéreuses et antiangiogéniques dans le traitement des gliomes malins pour sensibiliser les cellules tumorales et endothéliales aux traitements conventionnels.

Rôle du TGF-β dans la modulation du microenvironnement tumoral leucémique

Le microenvironnement tumoral et les cellules et molécules signal (cytokines et chimiokines) qu’ils contiennent sont reconnus comme jouant un rôle prépondérant dans la progression des tumeurs. Il devient donc nécessaire d’étudier la relation entre les molécules signal, les cellules infiltrantes et les cellules tumorales. Le TGF-β est une puissante cytokine immunosuppressive et suppressive de la croissance cellulaire, dont le rôle dans la formation du microenvironnement tumoral leucémique est mal connu. Dans cette étude, nous avons étudié le modèle injectable de leucémie lymphoïde T EL4 (cellules tumorales produisant du TGF-β) de souche C57BL/6. Nous avons caractérisé l’infiltration de cellules myéloïdes et lymphoïdes au niveau des tumeurs par cytométrie en flux et par microscopie à fluorescence. L’analyse des cellules infiltrant les tumeurs EL4 nous a permis de montrer la forte présence de lymphocytes T et de cellules myéloïdes CD11b+. Nous avons donc poursuivi l’étude afin de mieux caractériser ces cellules. Nous avons montré que ces cellules se retrouvent en périphérie de la tumeur et en périphérie des vaisseaux sanguins de la tumeur. Ces cellules ont des phénotypes nous laissant croire qu’elles appartiennent à la famille des cellules dite myéloïdes suppressives. Ces cellules ont de forts niveaux de transcrits de VEGF et de MMP9 au niveau de la tumeur ainsi qu’au niveau systémique, mais ne semblent pas avoir une forte capacité inhibitrice in vitro. Afin de déterminer si la production tumorale de TGF-β influe le recrutement de ces cellules, nous avons transformé des cellules EL4 à l’aide d’un shRNA afin de diminuer la production de TGF-β (shRNA-TGF-β) et, comparé l’infiltration myéloïde et lymphoïde de tumeurs formées avec des cellules EL4 contrôles (shRNA-Luc). Une diminution de 50% dans les niveaux de transcrits de TGF-β n’affecte pas la croissance tumorale mais semble diminuer l’infiltration par des cellules myéloïdes. La présente étude nous a permis de mieux comprendre le modèle de leucémie EL4 et le rôle des populations cellulaires myéloïdes dans le microenvironnement tumoral leucémique. La diminution du TGF-β produit par les cellules tumorales réduit l’infiltration de ces populations myéloïdes dans la tumeur EL4. Le rôle précis de ces cellules est encore à déterminer. Ces résultats sont en accord avec le fait qu’une thérapie anti-TGF-β n’est pas suffisante pour contrer la progression tumorale, mais pourrait influer sur le résultat post-chimiothérapie et l’immunothérapie en altérant la composition du microenvironnement.

Rôle de l'autophagie dans la dissémination du VIH-1 par les cellules dendritiques dérivées des monocytes circulants

Les cellules myéloïdes incluant les monocytes, les macrophages et les cellules dendritiques (DCs, dendritic cells) contribuent à la pathogénèse de l’infection à VIH-1 en participant à la dissémination du virus, mais également en représentant des réservoirs viraux potentiels. Leurs fonctions sont exploitées par le VIH-1 afin d’assurer sa propagation à travers l’organisme. Notamment, une infection à VIH-1 est associée à une altération de la présentation antigénique et la perte de lymphocytes T CD4+ spécifiques à des antigènes. L’autophagie est un processus catabolique universel impliqué dans la régulation de la présentation antigénique subséquente à la neutralisation/destruction du pathogène. Des études récentes suggèrent que le VIH-1 altère le mécanisme d’autophagie afin d’assurer sa survie. Le premier volet de ce projet de maîtrise a visé la caractérisation des effets du VIH-1 sur l’autophagie dans les DCs dérivées de monocytes circulants (MDDC, monocyte-derived dendritic cells) et l’identification des stratégies thérapeutiques pour contrecarrer ces effets. Les objectifs spécifiques ont été de : (i) caractériser l’expression de marqueurs de maturation sur des MDDC exposées au VIH-1 in vitro, (ii) quantifier l’expression des protéines liées à la régulation positive (i.e., ATG5, LC3, p62) et négative (i.e., mTOR) de l’autophagie dans les MDDC exposées au VIH, (iii) déterminer le rôle de l’autophagie dans la trans infection du VIH-1 aux lymphocytes T CD4+ et (iv) explorer l’impact de l’autophagie sur la présentation antigénique par les MDDC infectées à VIH-1 in vitro. Nos résultats démontrent qu’une exposition des MDDC au VIH-1 in vitro altère dramatiquement leur maturation et leur habileté à induire la prolifération des cellules T autologues en réponse à Staphylococcus aureus et Cytomegalovirus (CMV) mais pas la réponse induite par Staphylococcal enterotoxin B (SEB). Nous démontrons que l’exposition des MDDC au VIH s’associe à une augmentation de l’expression de la protéine mTOR totale et de sa forme phosphorylée (phospho-mTOR) et de la protéine p62. Le traitement des MDDC à la rapamycine diminue l’expression de mTOR et réduit la capacité de trans infection du VIH-1 par les MDDC, sans toutefois restaurer leur potentiel immunogène. En effet, nous observons que la rapamycine réduit l’expression de CD83 par les MDDC et augmente l’expression de CCR7, indiquant ainsi que l’effet immunosuppresseur documenté de la rapamycine est associé à une défaillance de maturation des MDDC. Le second volet de ce projet de recherche s’est intéressé à la contribution des cellules myéloïdes à la persistance virale chez les sujets infectés par le VIH-1 sous thérapie antirétrovirale. Les objectifs spécifiques ont été : (i) d’évaluer la présence de différentes formes d’ADN viral dans les monocytes circulants de patients infectés par le VIH-1 et (ii) de mesurer l’intégration et la réplication virale dans des macrophages dérivés de monocytes (MDM) de patients infectés sous ART. Nos résultats indiquent que les monocytes portent des formes précoces de transcription virale inverse (ADN du VIH RU5) et que, malgré une charge virale plasmatique indétectable sous ART, les MDM supportent la réplication virale. Ces données très préliminaires apportent des évidences en faveur de la contribution des cellules myéloïdes à la persistance virale sous ART et représentent une ouverture pour un projet de recherche plus complexe dans le futur. En somme, nos résultats démontrent que le VIH-1 altère le potentiel immunogène des MDDC et que la rapamycine peut être employée pour limiter la trans infection des lymphocytes T CD4+ par les MDDC. Néanmoins, l’incapacité de la rapamycine à rétablir le potentiel immunogène des MDDC incite à identifier de nouvelles stratégies manipulant l’autophagie pour une restauration optimale de la compétence immunitaire chez les sujets infectés à VIH-1. Les cellules myéloïdes jouent un rôle primordial dans la dissémination et la persistance virale et doivent donc être ciblées par les stratégies actuelles d’éradication des réservoirs du VIH sous ART.

Adult craniofacial stem cells: sources and relation to the neural crest

During the process of development, neural crest cells migrate out from their niche between the newly formed ectoderm and the neural tube. Thereafter, they give rise not only to ectodermal cell types, but also to mesodermal cell types. Cell types with neural crest ancestry consequently comprise a number of specialized varieties, such as ectodermal neurons, melanocytes and Schwann cells, as well as mesodermal osteoblasts, adipocytes and smooth muscle cells. Numerous recent studies suggest that stem cells with a neural crest origin persist into adulthood, especially within the mammalian craniofacial compartment. This review discusses the sources of adult neural crest-derived stem cells (NCSCs) derived from the cranium, as well as their differentiation potential and expression of key stem cell markers. Furthermore, the expression of marker genes associated with embryonic stem cells and the issue of multi- versus pluripotency of adult NCSCs is reviewed. Stringent tests are proposed, which, if performed, are anticipated to clarify the issue of adult NCSC potency. Finally, current pre-clinical and clinical data are discussed in light of the clinical impact of adult NCSCs.

Efficient animal-serum free 3D cultivation method for adult human neural crest-derived stem cell therapeutics

Due to their broad differentiation potential and their persistence into adulthood, human neural crest-derived stem cells (NCSCs) harbour great potential for autologous cellular therapies, which include the treatment of neurodegenerative diseases and replacement of complex tissues containing various cell types, as in the case of musculoskeletal injuries. The use of serum-free approaches often results in insufficient proliferation of stem cells and foetal calf serum implicates the use of xenogenic medium components. Thus, there is much need for alternative cultivation strategies. In this study we describe for the first time a novel, human blood plasma based semi-solid medium for cultivation of human NCSCs. We cultivated human neural crest-derived inferior turbinate stem cells (ITSCs) within a blood plasma matrix, where they revealed higher proliferation rates compared to a standard serum-free approach. Three-dimensionality of the matrix was investigated using helium ion microscopy. ITSCs grew within the matrix as revealed by laser scanning microscopy. Genetic stability and maintenance of stemness characteristics were assured in 3D cultivated ITSCs, as demonstrated by unchanged expression profile and the capability for self-renewal. ITSCs pre-cultivated in the 3D matrix differentiated efficiently into ectodermal and mesodermal cell types, particularly including osteogenic cell types. Furthermore, ITSCs cultivated as described here could be easily infected with lentiviruses directly in substrate for potential tracing or gene therapeutic approaches. Taken together, the use of human blood plasma as an additive for a completely defined medium points towards a personalisable and autologous cultivation of human neural crest-derived stem cells under clinical grade conditions.