Rôle des gènes HOX du paralogue 4 dans l'autorenouvellement des cellules souches et progéniteurs hématopoïétiques

La transplantation de cellules souches hématopoïétiques (CSH) est un traitement couramment utilisé pour traiter plusieurs types de maladies hématologiques telles que les leucémies. Par contre, une limite importante de ce type de traitement est la quantité restreinte de CSH disponibles pour la transplantation. Il importe donc de trouver des moyens pour expandre efficacement ces cellules ex vivo tout en préservant leurs propriétés. Le gène HOXB4 est présentement un candidat très prometteur pour atteindre cet objectif. Il a en effet été montré que HOXB4 est capable d’expandre les CSH in vivo et in vitro sans mener au développement de leucémie. Le gène HOXC4, qui appartient au même paralogue est aussi en mesure d’expandre les cellules hématopoïétiques primitives suggérant un rôle commun pour les gènes HOX du paralogue 4 dans l’autorenouvellement des CSH. Le gène HOXA4 est dix fois plus exprimé que le gène HOXB4 dans des CSH du foie fœtal au moment de leur principale expansion. De plus, les CSH mutantes pour Hoxa4, contrairement aux CSH mutantes pour Hoxb4, sont incapables de reconstituer un receveur irradié lorsqu’elles sont transplantées en condition de compétition. HOXA4 pourrait donc jouer un rôle plus important que les autres gènes du paralogue 4 pour l’expansion des CSH au niveau physiologique. Nous avons donc posé l’hypothèse que HOXA4 est capable d’expandre des CSH de façon plus importante que HOXB4. Les résultats obtenues dans le cadre de ce projet de recherche ont montré que la surexpression de HOXA4 était capable d’expandre les CSH et les progéniteurs hématopoïétiques primitifs dans le même ordre que ce qui est connu pour HOXB4. Des cultures et des essais de transplantation en situation de compétition ont confirmé la capacité égale des CSH surexprimant HOXA4 et HOXB4 de proliférer et de reconstituer les receveurs irradiés à long terme. Par contre, nous avons observé une meilleure reconstitution périphérique à court terme par les CSH HOXA4+ par rapport aux CSH HOXB4+, associée à une meilleure reconstitution lymphoïde. Nous avons aussi comparé les niveaux d’expression de gènes cibles potentiels dans des CSH surexprimant HOXA4 ou HOXB4 et observer que plusieurs gènes importants pour la fonction des CSH était régulé positivement suite à leur surexpression, notamment plusieurs gènes impliqués dans les voies de signalisation Notch et Wnt, tels que des récepteurs et ligands. Les gènes HOX du paralogue 4 pourraient donc réguler la communication entre les CSH et leur microenvironnement via ces voies de signalisation majeures et ainsi réguler leur autorenouvellement. La modulation de différents gènes codant pour des facteurs de transcription et des molécules impliquées dans la pluripotence suggère également que HOXA4 et HOXB4 utilisent des mécanismes intrinsèques et extrinsèques pour réguler leur potentiel d’autorenouvellement. Ces connaissances pourront ainsi être utilisées pour optimiser les protocoles d’expansion ex vivo des CSH dans un but thérapeutique.

Impact d’une mutation ponctuelle stratégique de la protéine HOXB4 sur son pouvoir de régulation, de prolifération et de différenciation des CSH et des progéniteurs murins

L’expansion des cellules souches hématopoïétiques ex vivo représente une option des plus intéressante afin d’améliorer les greffes de moelle osseuse. Le facteur de transcription HOXB4 semble être le candidat ayant le plus de potentiel jusqu’à présent. Cependant, la très courte demi-vie de la protéine représente un obstacle majeur dans l’élaboration de protocoles cliniques. Par contre, la substitution d’un acide aminé (3 mutations individuelles) dans la partie N-terminale de la protéine augmente de près de 3 fois la stabilité intracellulaire de HOXB4. Nous avons comparé l’activité biologique de ces mutants à celle de HOXB4 natif (« wt ») dans des essais in vitro et in vivo. Nous avons démontré que la surexpression de HOXB4 muté par infection des cellules souches hématopoïétiques n’affectait pas leur pouvoir de reconstitution hématopoïétique à long terme dans des souris transplantées. Par ailleurs, nous avons noté que dans les essais de reconstitution hématopoïétique en compétition et en non compétition, les cellules surexprimant les protéines mutées ont une expansion supérieure in vitro et reconstituent le sang et la rate avec une répartition de cellules lymphoïdes et myéloïdes plus près de souris non-transplantées comparativement aux cellules exprimant HOXB4 « wt ». De plus, les cellules surexprimant la protéine HOXB4 mutée apparaissent beaucoup plus rapidement et en plus grande proportion dans le sang comparativement aux cellules surexprimant la forme native. Une des protéines HOXB4 mutées (1426) ne permet pas l’expansion des progéniteurs myéloïdes immatures (CMP) contrairement à la protéine « wt ». Et finalement, par les études de modulation intracellulaire protéique, nous avons démontré que les comportements des protéines HOXB4 « wt » et mutées envers les cellules souches hématopoïétiques et progéniteurs n’étaient pas complètement dus à un effet de concentration protéique.

Découverte de nouveaux marqueurs pharmacogénomiques de la maladie du greffon contre l'hôte en transplantation de cellules souches hématopoïétiques

La transplantation de cellules souches hématopoïétiques (CSH) constitue une avenue thérapeutique potentiellement curative pour plusieurs cancers hématologiques comme la leucémie. L’utilisation d’une thérapie immunosuppressive pour prévenir la maladie du greffon contre l’hôte (GvHD) est un déterminant majeur du succès de la greffe. Malgré tout, cette complication survient chez 25 à 50% des transplantés et est une cause majeure de mortalité. L’optimisation du régime d’immunosuppression est un facteur facilement modifiable qui pourrait améliorer le pronostic des patients. Particulièrement, les polymorphismes du génome du donneur ou du receveur dans les voies pharmacogénomiques des immunosuppresseurs pourraient influencer l’exposition et l’action de ces médicaments, de même que le pronostic du patient. Le profilage de 20 pharmacogènes prioritaires chez des paires de donneurs-receveurs en greffe de CSH a permis d’identifier des variations génétiques liées au risque de la GvHD aiguë. Principalement, le statut génétique du receveur pour les protéines ABCC1 et ABCC2, impliquées dans le transport du méthotrexate (MTX), ainsi que des cibles moléculaires de ce médicament (ATIC et MTHFR) ont été associées au risque de GvHD aiguë. Similairement, le NFATc1, codant pour une cible moléculaire de la cyclosporine, augmentait lui aussi le risque de la maladie. Les porteurs de deux génotypes à risque et plus étaient particulièrement prédisposés à développer cette complication. Par surcroît, le statut génétique du donneur influençait également le pronostic du receveur après la greffe. Entre autres, des allèles protecteurs ont été identifiés dans les voies liées au transport (SLC19A1) et à l’action du MTX (DHFR). Inversement, NFATc2 a été associé à une augmentation du risque de GvHD aiguë. Afin de mieux comprendre les associations observées entre ces marqueurs génétiques et le risque de GvHD aiguë, une étude prospective innovante est en cours chez des greffés de CSH. Cette étude permettra d’étudier comment la génétique du patient ou du donneur peut influencer la pharmacocinétique et la pharmacodynamie des immunosuppresseurs, de même que leurs liens avec la GvHD aiguë. Ces paramètres sont quantifiés grâce à des approches analytiques que nous avons mises au point afin de répondre aux besoins spécifiques et uniques de cette étude. Les approches proposées dans cette thèse sont complémentaires aux méthodes classiques de suivi des immunosuppresseurs et pourraient aider à optimiser la pharmacothérapie du patient. Une meilleure identification des patients à haut risque de GvHD aiguë avant la greffe, basée sur des marqueurs pharmacogénomiques identitaires, pourrait guider le choix de la prophylaxie immunosuppressive, et ainsi améliorer l’issue clinique de la greffe.

Sinonasal Disorders In Hematopoietic Stem Cell Transplantation.

hematopoietic stem cell transplantation (HSCT) is associated with more respiratory infections due to immunosuppression. this study aimed to verify the frequency of rhinosinusitis after HSCT, and the association between rhinosinusitis and chronic graft vs. host disease (GVHD) and type of transplantation, clinical treatment, surgical treatment, and survival. this was a retrospective study in a tertiary university hospital. A total of 95 patients with hematological diseases undergoing HSCT between 1996 and 2011 were selected. chronic myeloid leukemia was the most prevalent disease. The type of transplant most often performed was the allogenic type (85.26%). The frequency of rhinosinusitis was 36%, with no difference between the autologous and the allogenic types. Chronic GVHD occurred in 30% of patients. Patients with GVHD had a higher frequency and recurrence of rhinosinusitis, in addition to more frequent need for endoscopic sinusectomy and decreased overall survival. there was a higher frequency of rhinosinusitis in HSCT and GVHD. The type of transplant does not appear to predispose to the occurrence of rhinosinusitis. GVHD seems to be an aggravating factor and requires a more stringent treatment.

Influence Of Cyclosporine On The Occurrence Of Nephrotoxicity After Allogeneic Hematopoietic Stem Cell Transplantation: A Systematic Review.

Cyclosporine, a drug used in immunosuppression protocols for hematopoietic stem cell transplantation that has a narrow therapeutic index, may cause various adverse reactions, including nephrotoxicity. This has a direct clinical impact on the patient. This study aims to summarize available evidence in the scientific literature on the use of cyclosporine in respect to its risk factor for the development of nephrotoxicity in patients submitted to hematopoietic stem cell transplantation. A systematic review was made with the following electronic databases: PubMed, Web of Science, Embase, Scopus, CINAHL, LILACS, SciELO and Cochrane BVS. The keywords used were: bone marrow transplantation OR stem cell transplantation OR grafting, bone marrow AND cyclosporine OR cyclosporin OR risk factors AND acute kidney injury OR acute kidney injuries OR acute renal failure OR acute renal failures OR nephrotoxicity. The level of scientific evidence of the studies was classified according to the Oxford Centre for Evidence Based Medicine. The final sample was composed of 19 studies, most of which (89.5%) had an observational design, evidence level 2B and pointed to an incidence of nephrotoxicity above 30%. The available evidence, considered as good quality and appropriate for the analyzed event, indicates that cyclosporine represents a risk factor for the occurrence of nephrotoxicity, particularly when combined with amphotericin B or aminoglycosides, agents commonly used in hematopoietic stem cell transplantation recipients.

Unusual Erythrocyte Split Chimerism In Pregnancy After Allogeneic Stem Cell Transplantation.

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Rat Adipose Tissue-Derived Stem Cells Transplantation Attenuates Cardiac Dysfunction Post Infarction and Biopolymers Enhance Cell Retention

Background: Cardiac cell transplantation is compromised by low cell retention and poor graft viability. Here, the effects of co-injecting adipose tissue-derived stem cells (ASCs) with biopolymers on cell cardiac retention, ventricular morphometry and performance were evaluated in a rat model of myocardial infarction (MI). Methodology/Principal Findings: (99m)Tc-labeled ASCs (1 x 10(6) cells) isolated from isogenic Lewis rats were injected 24 hours post-MI using fibrin a, collagen (ASC/C), or culture medium (ASC/M) as vehicle, and cell body distribution was assessed 24 hours later by gamma-emission counting of harvested organs. ASC/F and ASC/C groups retained significantly more cells in the myocardium than ASC/M (13.8+/-2.0 and 26.8+/-2.4% vs. 4.8+/-0.7%, respectively). Then, morphometric and direct cardiac functional parameters were evaluated 4 weeks post-MI cell injection. Left ventricle (LV) perimeter and percentage of interstitial collagen in the spare myocardium were significantly attenuated in all ASC-treated groups compared to the non-treated (NT) and control groups (culture medium, fibrin, or collagen alone). Direct hemodynamic assessment under pharmacological stress showed that stroke volume (SV) and left ventricle end-diastolic pressure were preserved in ASC-treated groups regardless of the vehicle used to deliver ASCs. Stroke work (SW), a global index of cardiac function, improved in ASC/M while it normalized when biopolymers were co-injected with ASCs. A positive correlation was observed between cardiac ASCs retention and preservation of SV and improvement in SW post-MI under hemodynamic stress. Conclusions: We provided direct evidence that intramyocardial injection of ASCs mitigates the negative cardiac remodeling and preserves ventricular function post-MI in rats and these beneficial effects can be further enhanced by administrating co-injection of ASCs with biopolymers.

Severity of Oral Mucositis in Patients Undergoing Hematopoietic Cell Transplantation and an Oral Laser Phototherapy Protocol: A Survey of 30 Patients

Background Data and Objective: Oral mucositis (OM) is one of the worst cytotoxic effects of chemotherapy and radiotherapy in patients undergoing hematopoietic cell transplantation (HCT), and it causes severe morbidity. Laser phototherapy has been considered as an alternative therapy for prevention and treatment of OM. The aim of this study was to describe the incidence and severity of OM in HCT patients subjected to laser phototherapy, and to discuss its effect on the oral mucosa. Patients and Methods: Information concerning patient age and gender, type of basic disease, conditioning regimen, type of transplant, absence or presence of pain related to the oral cavity, OM grade, and adverse reactions or unusual events were collected from 30 patients undergoing HCT (allogeneic or autologous). These patients were given oral laser phototherapy with a InGaAIP laser (660 nm and 40 mW) daily. The data were tabulated and their frequency expressed as percentages. Results: In the analysis of those with OM, it was observed that 33.4% exhibited grade I, 40% grade II, 23.3% grade III, and 3.3% grade IV disease. On the most critical post-HCT days (D+5 and D+8), it was observed that 63.3% of patients had grade I and 33.3% had grade II disease; no patients had grade III or IV disease in this period. This severity of OM was similar to that seen in other studies of laser phototherapy and OM. Conclusion: The low grades of OM observed in this survey show the beneficial effects of laser phototherapy, but randomized clinical trials are necessary to confirm these findings.

Does mobilization for autologous stem cell transplantation damage stromal layer formation?

Autologous hematopoietic stem cell transplantation (HSCT) has proved efficient to treat hematological malignancies. However, some patients fail to mobilize HSCs. It is known that the microenvironment may undergo damage after allogeneic HSCT. However little is known about how chemotherapy and growth factors contribute to this damage. We studied the stromal layer formation(SLF) and velocity before and after HSC mobilization, through long-term bone marrow culture from 22 patients and 10 healthy donors. Patients` SLF was similar at pre- (12/22)and post-mobilization (9/20), however for controls this occurred more at pre- mobilization (9/10; p=0.03). SLF velocity was higher at pre than post-mobilization in both groups. Leukemias and multiple myeloma showed faster growth of SLF than lymphomas at post-mobilization, the latter being similar to controls. These findings could be explained by less uncommitted HSC in controls than patients at post-mobilization. Control HSCs may migrate more in response to mobilization, resulting in a reduced population by those cells.

Persistence of recipient lymphocytes in NOD mice after irradiation and bone marrow transplantation

The non-obese diabetic (NOD) mouse is a unique and invaluable model of autoimmune disease, in particular type I diabetes. Bone marrow transplantation as a therapy for type I diabetes has been explored in NOD mice. NOD mice require higher doses of conditioning irradiation for successful allogeneic bone marrow transplantation, suggesting that NOD hematopoietic cells are radioresistant compared to those of other mouse strains. However, studies of hematopoietic reconstitution in NOD mice are hampered by the lack of mice bearing a suitable cell-surface marker that would allow transferred cells or their progeny to be distinguished. In order to monitor hematopoietic reconstitution in NOD mice we generated congenic NOD mice that carry the alternative allelic form of the pan-leukocyte alloantigen CD45. Following irradiation and congenic bone marrow transplantation, we found that the myeloid lineage was rapidly reconstituted by cells of donor origin but substantial numbers of recipient T lymphocytes persisted even after supra-lethal irradiation. This indicates that radiation resistance in the NOD hematopoietic compartment is a property primarily of mature T lymphocytes. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Bradycardia in the Early Postoperative Period of Liver Transplantation in Children

The aim of this investigation was to describe the occurrence of bradycardia during the early postoperative period of liver transplantation in children. We retrospectively analyzed a cohort of 79 children with end-stage liver diseases who underwent liver transplantation. All children experienced >= 1 episode of a cardiac rate below the 2nd percentile of a 1-hour minimum duration, which was considered to be bradycardia. Patients <24 months were compared with older ones. The overall incidence of bradycardia was 37% (n = 31), including 25 patients who displayed bradycardia until postoperative day 3. In all cases, the electrocardiogram was normal, showing sinus rhythm. A comparison of the groups demonstrated an increased incidence of bradycardia among patients <24 months of age (P = .03). In all patients, there were no hemodynamic consequences; the cardiac rate returned to normal uneventfully. The explanations for bradycardia could not be applied to these patients because none of them had any volume change or electrolyte disturbances; liver function tests were not seriously altered. The mechanisms of this postoperative complications are unclear.