The H19/let-7 double-negative feedback loop contributes to glucose metabolism in muscle cells

The H19 lncRNA has been implicated in development and growth control and is associated with human genetic disorders and cancer. Acting as a molecular sponge, H19 inhibits microRNA (miRNA) let-7. Here we report that H19 is significantly decreased in muscle of human subjects with type-2 diabetes and insulin resistant rodents. This decrease leads to increased bioavailability of let-7, causing diminished expression of let-7 targets, which is recapitulated in vitro where H19 depletion results in impaired insulin signaling and decreased glucose uptake. Furthermore, acute hyperinsulinemia downregulates H19, a phenomenon that occurs through PI3K/AKT-dependent phosphorylation of the miRNA processing factor KSRP, which promotes biogenesis of let-7 and its mediated H19 destabilization. Our results reveal a previously undescribed double-negative feedback loop between sponge lncRNA and target miRNA that contributes to glucose regulation in muscle cells.

Étude fonctionnelle et génétique d'une population de lymphocytes T CD4-CD8- impliquée dans la résistance au diabète auto-immun chez la souris

Le diabète auto-immun résulte de la destruction des cellules bêta pancréatiques sécrétrices d’insuline par les lymphocytes T du système immunitaire. Il s’ensuit une déficience hormonale qui peut être comblée par des injections quotidiennes d’insuline d’origine exogène, toutefois il demeure à ce jour impossible de guérir les patients atteints de la maladie. De façon générale, un système immunitaire sain reconnaît une multitude d’antigènes différents et assure ainsi notre défense à l’égard de différents pathogènes ou encore de cellules tumorales. Il arrive cependant que, pour des raisons génétiques et/ou environnementales, les lymphocytes T puissent s’activer de façon aberrante suite à la reconnaissance d’antigènes provenant du soi. C’est ce bris de tolérance qui mène au développement de pathologies auto-immunes telles que le diabète auto-immun. Afin de limiter l’auto-immunité, des mécanismes de sélection stricts permettent d’éliminer la majorité des lymphocytes T présentant une forte affinité envers des antigènes du soi lors de leur développement dans le thymus. Certains de ces lymphocytes réussissent toutefois à échapper à l’apoptose et migrent en périphérie afin d’y circuler en quête d’un antigène spécifiquement reconnu. Il est alors primordial que des mécanismes périphériques assurent le maintien de la tolérance immunitaire en faisant obstacle à l’activation et à la prolifération des lymphocytes T auto-réactifs. L’une des avenues afin d’inhiber le développement de réponses immunitaires aberrantes est la génération de lymphocytes T régulateurs. Ces cellules, d’origine thymique ou périphérique, peuvent arborer différents phénotypes et agissent via de multiples mécanismes afin d’inactiver et/ou éliminer les cellules impliquées dans l’apparition de pathologies auto-immunes. L’utilisation de modèles murins transgéniques a permis la mise en évidence d’une population peu caractérisée de lymphocytes T au potentiel régulateur. En effet, la proportion de ces cellules T n’exprimant pas les corécepteurs CD4 et CD8 (double négatives, DN) a été inversement corrélée à la prédisposition à l’auto-immunité chez ces ii souris. L’objectif principal de cette thèse est de démontrer la fonction immuno-régulatrice des lymphocytes T DN, tout en investiguant les facteurs génétiques responsables du maintien de cette population cellulaire. Nous avons observé que les lymphocytes T DN exercent une activité cytotoxique à l’égard des lymphocytes B de façon spécifique à l’antigène, via la libération de granules cytolytiques contenant du granzyme B et de la perforine. Par ailleurs, nous avons établi qu’un unique transfert adoptif de ces cellules est suffisant afin d’inhiber le développement du diabète auto-immun chez des hôtes transgéniques prédisposés à la maladie. Le recours à des souris déficientes pour l’expression du gène CD47 a permis de constater que la voie de signalisation CD47-Sirp est essentielle dans le maintien de la proportion des lymphocytes T DN. De plus, le locus murin de prédisposition au diabète auto-immun Idd13, qui contient le gène Sirp, a été identifié pour son rôle dans la régulation de la proportion de ces cellules. Finalement, une analyse génétique a révélé que d’autres intervalles génétiques sont impliqués dans le contrôle de la population des lymphocytes T DN. Parmi ceux-ci, un locus situé en région proximale du chromosome 12 a été validé grâce à la création de souris congéniques. Grâce aux résultats présentés dans cette thèse, notre compréhension de la biologie ainsi que de la régulation des lymphocytes T DN est approfondie. Ces connaissances constituent un pas important vers la création de thérapies cellulaires novatrices permettant de prévenir et de guérir diverses pathologies auto-immunes.

Negative refraction via domain wall resonances in a homogeneous mixture of ferro- and nonmagnetic substances

We deliver the general conditions on the synthetic proportions for a homogeneous mixture of ferro- and nonmagnetic substances to become left-handed. As an alternative for left-handed metamaterials, we consider mixing ferromagnetic materials with nonmagnetic microscopic particles. In the mixture, the ferromagnetic material provides the needed permeability via domain wall resonances at high frequencies, whereas the nonmagnetic material gives the required permittivity. Using the effective medium theory, we have found that when the concentration of the nonmagnetic particles falls into a certain range, the refractive index of the mixture is negative, n < 0, which includes the double negative ( epsilon < 0 and mu < 0) and other cases ( e. g. epsilon < 0 and mu > 0). We finally give the requirements on the microscopic material properties for the ferromagnetic materials to reach the domain wall resonances at high frequencies.

SLAT regulates Th1 and Th2 inflammatory responses by controlling Ca2+/NFAT signaling

SWAP-70-like adapter of T cells (SLAT) is a novel guanine nucleotide exchange factor for Rho GTPases that is upregulated in Th2 cells, but whose physiological function is unclear. We show that SLAT-/- mice displayed a developmental defect at one of the earliest stages of thymocyte differentiation, the double-negative 1 (DN1) stage, leading to decreased peripheral T cell numbers. SLAT-/- peripheral CD4+ T cells demonstrated impaired TCR/CD28-induced proliferation and IL-2 production, which was rescued by the addition of exogenous IL-2. Importantly, SLAT-/- mice were grossly impaired in their ability to mount not only Th2, but also Th1-mediated lung inflammatory responses, as evidenced by reduced airway neutrophilia and eosinophilia, respectively. Levels of Th1 and Th2 cytokine in the lungs were also markedly reduced, paralleling the reduction in pulmonary inflammation. This defect in mounting Th1/Th2 responses, which was also evident in vitro, was traced to a severe reduction in Ca2+ mobilization from ER stores, which consequently led to defective TCR/CD28-induced translocation of nuclear factor of activated T cells 1/2 (NFATc1/2). Thus, SLAT is required for thymic DN1 cell expansion, T cell activation, and Th1 and Th2 inflammatory responses.

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

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

Le cinéma analogique, entre obsolescence et résistance : l’exemple du collectif Double Négatif

Ce mémoire de maîtrise se penche sur la place du cinéma analogique à l’ère du « tout-numérique », en particulier dans le domaine du cinéma d’avant-garde. Le premier chapitre se consacre, d’un point de vue historique et théorique, sur «l’air du temps cinématographique», c’est-à-dire, sur le statut de la pellicule dans un contexte où l’on assiste à la disparition du format 35mm, tout aussi bien comme support de diffusion dans les salles de cinéma qu’à l’étape du tournage et de la postproduction. Face à une industrie qui tend à rendre obsolète le travail en pellicule, tout en capitalisant sur l’attrait de celle-ci en la reproduisant par le biais de simulacres numériques, il existe des regroupements de cinéastes qui continuent de défendre l’art cinématographique sur support argentique. Ainsi, le deuxième chapitre relève la pluralité des micros-laboratoires cinématographiques qui offrent des formes de résistance à cette domination du numérique. Nous nous intéresserons également, en amont, aux mouvements des coopératives tels que la Film-Maker’s Cooperative de New York et la London Filmmaker’s Coop afin de comprendre le changement de paradigme qui s’est opéré au sein de l’avant-garde cinématographique entre les années 50 et 70. Les mouvements de coopératives cherchaient avant tout une autonomie créative, tandis que les collectifs contemporains dédiés à la pellicule assurent la pérennité d’une pratique en voie de disparition. Finalement, le troisième chapitre propose une étude de cas sur le collectif de cinéastes montréalais Double Négatif. Ce chapitre relate tout aussi bien l’historique du collectif (fondement du groupe lors de leur passage à l’université Concordia), les spécificités qui émanent de leur filmographie (notamment les multiples collaborations musicales) ainsi que leur dévouement pour la diffusion de films sur support pellicule, depuis bientôt dix ans, au sein de la métropole. À l’image de d’autres regroupements similaires ailleurs sur la planète (Process Reversal, l’Abominable, Filmwerplaats pour ne nommer que ceux-là) le collectif Double Négatif montre des voies à suivre pour assurer que le cinéma sur pellicule puisse se décliner au futur.

Imunofenótipos de linfócitos T no sangue e no liquor de cães com leishmaniose visceral: correlação com as lesões encefálicas

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Negative index metamaterials and metaspacers for optical frequencies

Metamaterials are artificial materials that exhibit properties, such as negative index of refraction, that are not possible through natural materials. Due to many potential applications of negative index metamaterials, significant progress in the field has been observed in the last decade. However, achieving negative index at visible frequencies is a challenging task. Generally, fishnet metamaterials are considered as a possible route to achieve negative index in the visible spectrum. However, so far no metamaterial has been demonstrated to exhibit simultaneously negative permittivity and permeability (double-negative) beyond the red region of the visible spectrum. This study is mainly focused on achieving higher operating frequency for low-loss, double-negative metamaterials. Two double-negative metamaterials have been proposed to operate at highest reported frequencies. The first proposed metamaterial is based on the interaction of surface plasmon polaritons of a thin metal film with localized surface plasmons of a metallic array placed close to the thin film. It is demonstrated that the metamaterial can easily be scaled to operate at any frequency in the visible spectrum as well as possibly to the ultraviolet spectrum. Furthermore, the underlying physical phenomena and possible future extensions of the metamaterial are also investigated. The second proposed metamaterial is a modification to the so-called fishnet metamaterial. It has been demonstrated that this ‘modified fishnet’ exhibits two double-negative bands in the visible spectrum with highest operating frequency in the green region with considerably high figure of merit. In contrast to most of the fishnet metamaterials proposed in the past, behavior of this modified fishnet is independent of polarization of the incident field. In addition to the two negative index metamaterials proposed in this study, the use of metamaterial as a spacer, named as metaspacer, is also investigated. In contrast to naturally available dielectric spacers used in microfabrication, metaspacers can be realized with any (positive or negative) permittivity and permeability. As an example, the use of a negative index metaspacer in place of the dielectric layer in a fishnet metamaterial is investigated. It is shown that fishnet based on negative index metaspacer gives many improved optical properties over the conventional fishnet such as wider negative index band, higher figure of merit, higher optical transmission and stronger magnetic response. In addition to the improved properties, following interesting features were observed in the metaspacer based fishnet metamaterial. At the resonance frequency, the shape of the permeability curve was ‘inverted’ as compared to that for conventional fishnet metamaterial. Furthermore, dependence of the resonance frequency on the fishnet geometry was also reversed. Moreover, simultaneously negative group and phase velocities were observed in the low-loss region of the metaspacer based fishnet metamaterial. Due to interesting features observed using metaspacer, this study will open a new horizon for the metamaterial research.

Activated Ras signals differentiation and expansion of CD4+8+ thymocytes.

We describe a novel approach to assay the ability of particular gene products to signal transitions in lymphocyte differentiation in vivo. The method involves transfection of test expression constructs into RAG-1-deficient embryonic stem cells, which are subsequently assayed by the RAG-2-deficient blastocyst complementation approach. We have used this method to demonstrate that expression of activated Ras in CD4-8- (double negative, DN) prothymocytes in vivo induces their differentiation into small CD4+8+ (double positive, DP) cortical thymocytes with accompanying expansion to normal thymocyte numbers. However, activated Ras expression in DP cells does not cause proliferation or maturation to CD4+8- or CD4-8+ (single positive) thymocytes. Therefore, signaling through Ras is sufficient for promoting differentiation of DN to DP cells, but further differentiation requires the activity of additional signaling pathways.

Bclx regulates the survival of double-positive thymocytes.

The bclx gene has been shown to regulate programmed cell death in vitro. We now show that Bclx expression increases dramatically when T cells differentiate from CD4- CD8- (double negative) thymocytes to CD4+ CD8+ [double positive (DP)] thymocytes. In contrast single-positive (SP) thymocytes express negligible amounts of Bclx protein. This expression pattern contrasts with that of Bcl2, which is present in double-negative thymocytes, down-regulated in DP thymocytes, and reinduced upon maturation to SP thymocytes. Elimination of Bclx by gene targeting dramatically shortens the survival of DP thymocytes but not the survival of SP thymocytes or peripheral SP T cells. These data suggest that the induction of Bclx during thymic maturation plays a critical role in regulating the length of time DP thymocytes survive in the absence of selection.

Development of regulatory T cells in the human thymus

The role of the immune system is to protect an organism against pathogens while maintaining tolerance against self. T cells are an essential component of the immune system and they develop in the thymus. The AIRE (autoimmune regulator) gene product plays an important role in T cell development, as it promotes expression of peripheral tissue antigens in the thymus. Developing T cells, thymocytes, which recognize self-antigens with high affinity are deleted. However, this deletion process is not perfect and not all autoreactive T cells are destroyed. When the distinction between self and non-self fails, tolerance breaks and the immune system attacks the host s own tissues. This results in autoimmunity. Regulatory T cells contribute to the maintenance of self-tolerance. They can actively suppress the function of autoreactive cells. Several populations of cells with regulatory properties have been described, but the best characterized population is the natural regulatory T cells (Treg cells), which develop in the thymus and express the transcription factor FOXP3. The thymic development of Treg cells in humans is the subject of this thesis. Thymocytes at different developmental stages were analyzed using flow cytometry. The CD4-CD8- double-negative (DN) thymocytes are the earliest T cell precursors in the T cell lineage. My results show that the Treg cell marker FOXP3 is up-regulated already in a subset of these DN thymocytes. FOXP3+ cells were also found among the more mature CD4+CD8+ double-positive (DP) cells and among the CD4+ and CD8+ single-positive (SP) thymocytes. The different developmental stages of the FOXP3+ thymocytes were isolated and their gene expression examined by quantitative PCR. T cell receptor (TCR) repertoire analysis was used to compare these different thymocyte populations. My data show that in humans commitment to the Treg cell lineage is an early event and suggest that the development of Treg cells follows a linear developmental pathway, FOXP3+ DN precursors evolving through the DP stage to become mature CD4+ Treg cells. Most T cells have only one kind of TCR on their cell surface, but a small fraction of cells expresses two different TCRs. My results show that the expression of two different TCRs is enriched among Treg cells. Furthermore, both receptors were capable of transmitting signals when bound by a ligand. By extrapolating flow cytometric data, it was estimated that the majority of peripheral blood Treg cells are indeed dual-specific. The high frequency of dual-specific cells among human Treg cells suggests that dual-specificity has a role in directing these cells to the Treg cell lineage. It is known that both genetic predisposition and environmental factors influence the development of autoimmunity. It is also known that the dysfunction or absence of Treg cells leads to the development of autoimmune manifestations. APECED (autoimmune polyendocrinopathy-candidiasis-ectodermal dystrophy) is a rare monogenic autoimmune disease, caused by mutations in the AIRE gene. In the absence of AIRE gene product, deletion of self-specific T cells is presumably disturbed and autoreactive T cells escape to the periphery. I examined whether Treg cells are also affected in APECED. I found that the frequency of FOXP3+ Treg cells and the level of FOXP3 expression were significantly lower in APECED patients than in controls. Additionally, when studied in cell cultures, the suppressive capacity of the patients' Treg cells was impaired. Additionally, repertoire analysis showed that the TCR repertoire of Treg cells was altered. These results suggest that AIRE contributes to the development of Treg cells in humans and the selection of Treg cells is impaired in APECED patients. In conclusion, my thesis elucidates the developmental pathway of Treg cells in humans. The differentiation of Tregs begins early during thymic development and both the cells dual-specificity and AIRE probably affect the final commitment of Treg cells.

Le rôle de la MAPK non-conventionnelle ERK3 dans le développement thymique

Les premières cellules progénitrices lympho-myéloïdes (LMPP) entrent dans le thymus et commencent leur processus de différenciation au stade double négatif (DN, CD4-CD8-). Après un réarrangement fonctionnel de la chaine bêta de leur récepteur des cellules T (RCT), les cellules reçoivent des signaux de différenciation, de prolifération, de survie et de sélection et passent au stade double positif (DP, CD4+CD8+). Ensuite, la chaine alpha du RCT est réarrangée et testée via les sélections positive et négative. Si le RCT reçoit un signal ni trop fort, ni trop faible, les cellules passent au stade simple positif où elles exprimeront soit la molécule CD4 ou CD8. ERK3, une MAPK non-conventionnelle, joue un rôle important dans le développement thymique. Des études précédentes ont démontré qu’une déficience en ERK3 diminue de 50 % la cellularité thymique et de 75% le nombre de cellules simples positives CD4 (CD4SP). Nous avons posé comme hypothèses qu’il y a une augmentation de l’apoptose chez les thymocytes DP de souris Erk3-/- et que cette déficience chez les thymocytes DP affecterait la sélection positive des cellules DP, réduisant ainsi le nombre de thymocytes CD4SP. Afin de vérifier la première hypothèse, nous avons regardé les niveaux d’apoptose grâce à la cytométrie en flux et par immunohistochimie. Dans les deux cas, nous étions incapables de détecter une différence du niveau d’apoptose chez les thymocytes DP entre les souris Erk3+/+ et Erk3-/-. Ensuite, nous nous sommes posés la question suivante : La demi-vie des thymocytes DP Erk3-/- était-elle plus courte que le type sauvage? La demi-vie des thymocytes DP a été mesurée à l’aide de l’étude des réarrangements secondaires de la chaine alpha du RCT par PCR semi-quantitatif et à l’aide de cultures de thymus fœtaux. En effet, ERK3 semble important pour prolonger la demi-vie des thymocytes DP. Ensuite, nous avons utilisé des marqueurs cellulaires différentiels (CD69, CD5 et RCT) pour regarder si les thymocytes DP sont capables de passer la sélection positive. En effet, il y a moins de thymocytes DP Erk3-/- qui sont CD69fort, CD5fort et RCTfort. Finalement, nous voulons savoir si les fonctions de ERK3 passent par MK5, son seul partenaire d’interaction connu à ce jour. Après la caractérisation du thymus de la souris Mk5-/-, nous observons que seulement la réduction du nombre de thymocytes CD4SP est identique à celle des thymocytes CD4SP de la souris Erk3-/-. En conclusion, ces résultats révèlent des fonctions importantes pour la molécule ERK3 lors du processus de sélection positive, le maintient de la demi-vie des thymocytes DP et lors de la régulation de développement thymique de manière MK5-dépendante et -indépendante.

Function of the immunoregulatory CD4-CD8- T cells in the context of autoimmune diabetes

La tolérance immunitaire dépend de la distinction entre le soi et le non soi par le système immunitaire. Un bris dans la tolérance immunitaire mène à l'auto-immunité, qui peut provoquer la destruction des organes, des glandes, des articulations ou du système nerveux central. Le diabète auto-immun, également connu sous le nom diabète juvénile et diabète de type 1, résulte d'une attaque auto-immune sur les cellules β pancréatiques sécrétrices d’insuline, localisées au niveau des îlots de Langerhans du pancréas. Bien que le diabète auto-immun soit traitable par une combinaison d’injections quotidiennes d’insuline d’origine exogène, de régime et d'exercices, beaucoup de complications chroniques peuvent se manifester chez les patients, y compris, mais non limitées à, la cécité, les maladies cardiovasculaires, l’insuffisance rénale et l'amputation. En raison des nombreuses complications liées au diabète auto-immun à long terme, la recherche continue afin de mieux comprendre tous les facteurs impliqués dans la progression de la maladie dans le but de développer de nouvelles thérapies qui empêcheront, renverseront et/ou traiteront cette maladie. Un rôle primordial dans la génération et l'entretien de la tolérance immunitaire a été attribué au nombre et à la fonction des sous-populations de cellules régulatrices. Une de ces populations est constituée de cellules T CD4-CD8- (double négatives, DN), qui ont été étudiées chez la souris et l'humain pour leur contribution à la tolérance périphérique, à la prévention des maladies et pour leur potentiel associé à la thérapie cellulaire. En effet, les cellules de T DN sont d'intérêt thérapeutique parce qu'elles montrent un potentiel immunorégulateur antigène-spécifique dans divers cadres expérimentaux, y compris la prévention du diabète auto-immun. D’ailleurs, en utilisant un système transgénique, nous avons démontré que les souris prédisposées au diabète auto-immun présentent peu de cellules T DN, et que ce phénotype contribue à la susceptibilité au diabète auto-immun. En outre, un transfert des cellules T DN est suffisant pour empêcher la progression vers le diabète chez les souris prédisposées au diabète auto-immun. Ces résultats suggèrent que les cellules T DN puissent présenter un intérêt thérapeutique pour les patients diabétiques. Cependant, nous devons d'abord valider ces résultats en utilisant un modèle non-transgénique, qui est plus physiologiquement comparable à l'humain. L'objectif principal de cette thèse est de définir la fonction immunorégulatrice des cellules T DN, ainsi que le potentiel thérapeutique de celles-ci dans la prévention du diabète auto-immun chez un modèle non-transgénique. Dans cette thèse, on démontre que les souris résistantes au diabète auto-immun présentent une proportion et nombre absolu plus élevés de cellules T DN non-transgéniques, lorsque comparées aux souris susceptibles. Cela confirme une association entre le faible nombre de cellules T DN et la susceptibilité à la maladie. On observe que les cellules T DN éliminent les cellules B activées in vitro par une voie dépendante de la voie perforine et granzyme, où la fonction des cellules T DN est équivalente entre les souris résistantes et prédisposées au diabète auto-immun. Ces résultats confirment que l'association au diabète auto-immun est due à une insuffisance en terme du nombre de cellules T DN, plutôt qu’à une déficience fonctionnelle. On démontre que les cellules T DN non-transgéniques éliminent des cellules B chargées avec des antigènes d'îlots, mais pas des cellules B chargées avec un antigène non reconnu, in vitro. Par ailleurs, on établit que le transfert des cellules T DN activées peut empêcher le développement du diabète auto-immun dans un modèle de souris non-transgénique. De plus, nous observons que les cellules T DN migrent aux îlots pancréatiques, et subissent une activation et une prolifération préférentielles au niveau des ganglions pancréatiques. D'ailleurs, le transfert des cellules T DN entraîne une diminution d'auto-anticorps spécifiques de l'insuline et de cellules B de centres germinatifs directement dans les îlots, ce qui corrèle avec les résultats décrits ci-dessus. Les résultats présentés dans cette thèse permettent de démontrer la fonction des cellules T DN in vitro et in vivo, ainsi que leur potentiel lié à la thérapie cellulaire pour le diabète auto-immun.

Role of EFNBs and EphB4 in T cell development and function

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

Rôle des cellules dendritiques dans la modulation de la réponse immunitaire de l'hôte contre Streptococcus suis

Streptococcus suis est un important pathogène porcin et agent zoonotique responsable de méningites et de septicémies. À ce jour, les mécanismes impliqués dans la réponse immunitaire de l’hôte lors de l’infection par S. suis sont peu connus; et il en est de même pour les stratégies utilisées par S. suis afin de déjouer cette réponse. L’augmentation de l’incidence et de la sévérité des cas humains souligne le besoin d’une meilleure compréhension des interactions entre S. suis et le système immunitaire afin de générer une réponse immunitaire efficace contre ce pathogène. Les cellules dendritiques (DCs) sont de puissantes cellules présentatrices d’antigènes qui stimulent les lymphocytes T et B, assurant la liaison entre l’immunité innée et l’immunité adaptative. L’objectif principal de ce projet était d’évaluer le rôle joué par différents facteurs de virulence de S. suis sur la modulation de la fonction des DCs et de la réponse T-dépendante. Nous avons examiné l’effet des facteurs clés pour la virulence de S. suis, dont la capsule polysaccharidique (CPS), les modifications de la paroi cellulaire (D-alanylation de l’acide lipotéichoïque et N-déacétylation du peptidoglycane) et la toxine suilysine, sur l’activation et la maturation de DCs murines dérivées de la moelle osseuse (bmDCs). Suite à l’infection par S. suis, les bmDCs sont activées et subissent un processus de maturation caractérisé par l’augmentation de l’expression de molécules de co-stimulation et la production de cytokines pro-inflammatoires. La CPS est le principal facteur interférant avec la production de cytokines, même si les modifications de la paroi cellulaire et la suilysine peuvent également moduler la production de certaines cytokines. Enfin, la CPS, les modifications de la paroi cellulaire et la suilysine interfèrent avec la déposition du complément à la surface des bactéries et, en conséquence, avec le « killing » dépendant du complément. Les résultats ont été confirmés à l’aide de bmDCs porcines. Nous avons aussi voulu identifier les récepteurs cellulaires impliqués dans la reconnaissance de S. suis par les DCs. Nous avons démontré que la production de cytokines et l’expression des molécules de co-stimulation par les DCs sont fortement dépendantes de la signalisation par MyD88, suggérant que les DCs reconnaissent S. suis et deviennent activées majoritairement via la signalisation par les récepteurs de type Toll (TLRs). En effet, on remarque une diminution de la production de plusieurs cytokines ainsi que de l’expression de certaines molécules de co-stimulation chez les DCs TLR2-/- ou TLR2-/- et TLR9-/- double négatives. Finalement, le récepteur NOD2 semblait jouer un rôle partiel dans l’activation des DCs suite à une infection par S. suis.Enfin, nous avons évalué les conséquences de la modulation des fonctions des DCs sur le développement de la réponse T-dépendante. Les splénocytes totaux produisent plusieurs cytokines en réponse à S. suis. Des analyses in vivo et ex vivo ont permis d’observer l’implication des cellules T CD4+ et le développement d’une réponse de type « T helper » 1 (TH1) bien que la quantité de cytokines TH1 produites lors de l’infection in vivo par S. suis demeure assez basse. La CPS de S. suis interfère avec la production de plusieurs cytokines par les cellules T in vitro. Expérimentalement, l’infection induite par S. suis résulte en de faibles niveaux de production d’anticorps anti-S. suis, mais aussi d’anticorps dirigés contre l’ovalbumine utilisée comme antigène rapporteur. Cette interférence est corrélée avec la sévérité des signes cliniques, suggérant que S. suis interfère avec le développement d’une réponse immunitaire adaptative appropriée qui serait requise pour contrôler la progression de l’infection. Les résultats de cette étude mèneront à une meilleure compréhension de la réponse immunitaire de l’hôte lors de l’infection par S. suis.