Cardiovascular disease is a major cause of mortality in the world, and is rapidly increasing. To understand the inflammatory response of various diseases, we have made tremendous advances in molecular and cellular research to show clear evidence that macrophages and dendritic cells play central roles in cardiovascular diseases, such as atherosclerosis and myocardial infarction. We have identified the two conventional DCs subsets (cDC1 and cDC2) in heart of healthy mouse. As expected, we found that the IRF8-expressing cDC1, but not the IRF4-expressing cDC2, was dependent on Flt3 for its development. Myocardial infarction significantly increased the infiltration of CD45+ leukocytes in the infarcted heart, including macrophages, neutrophils and DCs. Among cDC, the most significantly increased subset was the cDC2. The diphtheria toxin receptor (DTR) mediated depletion of Zbtb46-expressing DCs in myocardial infarcted mice led to a significant decrease of IL-1β expression together with an increased recruitment of leukocytes. This dramatically reduced the infarcted size and improved cardiac function, suggesting that cardiac DCs play an important role in immune cell infiltration following myocardial infarction. In another study, we developed, for the first time, a lipid probe-based flow cytometry method to analyze foam cells in atherosclerotic aorta. Our method enables to isolate foamy and non-foamy macrophages in order to perform the transcriptomic analysis of these cells. In addition, this technique allows to assess the severity of atherosclerosis and the characteristics of foam cells. RNA-seq analysis showed that lipid-laden foamy macrophages in atherosclerotic lesions clearly expressed different transcripts compared to non-foamy macrophages. Surprisingly, we found that non-foamy macrophages showed a pro-inflammatory signature reflected by the up-regulation of cytokines, such as Il1β, Tnf and Nlrp3. However, foamy macrophages up-regulated genes related to the transport and uptake of lipids (cholesterol and fatty acid). Collectively, we specifically identified the function of dendritic cells and macrophages in the pathogenesis of cardiovascular diseases. Understanding the precise role of these cells will help to develop appropriate immune-therapeutic strategy to attenuate cardiovascular disease. / Les maladies cardiovasculaires représentent un risque majeur de mortalité dans le monde et la prévalence de ces pathologies ne cesse d’augmenter. Pour comprendre la réponse inflammatoire de ces maladies, nous avons fait d’énormes progrès dans la recherche moléculaire et cellulaire afin de démontrer clairement que les macrophages et les cellules dendritiques jouent un rôle central dans l’athérosclérose et l’infarctus du myocarde, deux maladies cardiovasculaires mortelles. Nous avons trouvé que, à l’état normal, le coeur de souris abrite les deux types de cellules dendritiques classiques (cDC1 et cDC2). Conformément à ce qui est connue sur ces les cDC, nous avons constaté que les cDC1, qui expriment IRF8, dépendent du Flt3, un facteur de croissance important pour leur développement alors que les cDC2, qui expriment IRF4, sont Flt3 indépendantes. Nous avons trouvé que le nombre total leucocytes CD45+ augment dans le coeur des souris ayant subi l'infarctus du myocarde. Ces leucocytes étaient majoritairement des macrophages, des neutrophiles et des cDCs. Parmi ces dernières, les cDC2 ont connu une plus forte augmentation. Dans un premier projet, nous avons vérifié le rôle de ces cDCs dans cette pathologie. Pour ce faire, nous avons procédé à la déplétion de ces cellules en utilisant un modèle de souris exprimant le récepteur de la toxine diphtérique (DTR) au même temps que Zbtb46. L’expression spécifique de ce dernier dans les cDCs induit l’expression de la DRT et l’injection ultérieure de la toxine diphtérique provoque la déplétion des cDCs chez ces souris transgéniques. Nos travaux ont montré que la déplétion des cDCs diminue le recrutement des leucocytes et l'expression de la cytokine inflammatoire l'IL-1β dans le coeur des souris ayant subi l’infarctus du myocarde. Cela réduit considérablement l’ampleur de l'infarctus et améliore la fonction cardiaque, suggérant que les cDCs jouent un rôle important dans l'infiltration de cellules immunitaires après infarctus du myocarde. Dans une autre étude, nous avons mis au point, pour la première fois, une méthode basée sur l’utilisation de sonde lipidique pour analyser les cellules spumeuses de l'aorte par cytométrie en flux. Cette méthode permet de cibler et isoler les macrophages spumeux et non-spumeux afin d’analyser leur profile transcriptomique. En plus de caractériser ces cellules, cette technique permet d’évaluer la taille des plaques d’athérosclérose. Le séquençage des ARN (ARN-seq) a montré que les macrophages spumeux chargés de lipides dans les lésions athérosclérotiques expriment clairement différents transcrits par rapport aux macrophages non-spumeux. De manière surprenante, nous avons constaté que les macrophages nonspumeux présentaient une signature pro-inflammatoire reflétée par une régulation à la hausse de l’Il1β, le Tnf et Nlrp3. Par contre, les macrophages spumeux présentait un profile non inflammatoire caractérisé une augmentation de l’expression des gènes liés au transport et à l'absorption de lipides (cholestérol et acides gras). Contrairement à ce qui est connue jusqu’à maintenant sur le rôle pathogénique des macrophages spumeux, nos résultats montrent que ces cellules jouent un rôle plutôt protecteur dans l’athérosclérose. Collectivement, nous avons spécifiquement identifié la fonction des cDC et des macrophages dans la pathogenèse des maladies cardiovasculaires. Comprendre le rôle précis de ces cellules aidera à développer une stratégie immunothérapeutique appropriée pour atténuer les maladies cardiovasculaires.

Depuis plusieurs années, la sénescence cellulaire a été majoritairement étudiée comme un processus causé par le vieillissement des cellules et un mécanisme pour limiter la propagation des cellules précancéreuses. Cette perspective a changé suite aux publications des groupes Serrano et Keyes, qui ont démontré la présence des cellules sénescentes très tôt durant le développement embryonnaire de la souris. Dernièrement, le laboratoire de Dr Roy a identifié le pronéphros, un organe transitoire qui est remplacé par le mésonéphros (homologue du rein chez les humains) à la maturité, les fascicules du nerf olfactif ainsi que les gencives comme des zones riches en cellules sénescentes durant le développement de l’axolotl. Ces évidences suggèrent que la sénescence est une réponse biologique survenant non seulement lors du vieillissement, mais est également une réponse physiologique pouvant être activée par différents signaux présents dans son environnement. À ce jour, bien que plusieurs chercheurs ciblent l’identification des points de contrôle de la sénescence cellulaire, on connaît peu de chose sur le rôle des cellules sénescentes durant le développement embryonnaire et la manière dont celui-ci pourrait influencer la croissance et la morphogenèse des organismes. Dans la présente étude, on cherche à identifier les gènes qui sont importants dans la sénescence développementale. Les résultats de séquençage d’ARN dans le pronéphros de l’axolotl ont démontré un enrichissement significatif du gène PEBP1, qui code pour une protéine surtout connue pour son rôle inhibiteur sur la kinase Raf. De plus, nos résultats semblent démontrer une diminution de l’activité bêta galactosidase dans le pronéphros de l’axolotl en développement lorsque celui-ci est traité à la Locostatin, un inhibiteur pharmacologique qui bloque l’interaction de PEBP1 avec RAF. Nous suggérons que PEBP1 pourrait être important pour soit l’activation ou le maintien du caractère sénescent dans les organes en développement de l’axolotl. Un phénomène qui semble être important pour conserver la fonctionnalité de l’organe en transition. / For several years, cellular senescence has been mainly studied as a process caused by the aging of cells and a mechanism to limit the propagation of precancerous cells. This perspective changed following the publications of Serrano and Keyes, who demonstrated the presence of senescent cells very early in the embryonic development of mice. Recently, the laboratory of Dr. Roy identified the pronephros, a transient organ which is replaced by the mesonephros (kidney counterpart in humans) at maturity, the olfactory nerve fascicles as well as the gums as areas rich in senescent cells during the development of axolotl. The evidence suggests that senescence is not only related to the aging process, but rather a physiological response which is activated by various signals present in its environment. To date, although several researchers are targeting the identification of control points for the activation of senescence, little is known about the role of senescent cells during embryonic development and how it could influence growth and morphogenesis. In the present study, we seek to identify the genes that are important in developmental senescence. The results of RNA sequencing in the axolotl pronephros have, among other things, demonstrated a significant enrichment of the PEBP1 gene which codes for a protein that acts as an inhibitor of the Raf kinase. Our findings support the idea that cellular senescence that occurs during the embryonic development of the axolotl is dependent on PEBP1 since the pharmacological inhibitor of PEBP1 (Locostatin), which blocks the interaction of PEBP1 with RAF, seems to affect the activity of senescent beta galactosidase. We suggest that PEBP1 is necessary for either the activation or the maintenance of senescence in the pronephros during embryogenesis. We further suggest that embryonic senescent is crucial for the morphogenesis of the developing organ perhaps by keeping the organ functional during the transition.

En esta tesis doctoral se estudia el modo de vida tritrófico del hongo nematófago Pochonia chlamydosporia utilizando técnicas "multiómicas". Pochonia chlamydosporia (= Metacordyceps chlamydosporia) (Goddard) Zare y Gams es un hongo nematófago usado para el control de nematodos agalladores de la raíz (Meloidogyne spp.) (Forghani and Hajihassani, 2020), entre otros. P. chlamydosporia se distribuye por todo el mundo y tiene un modo de vida tritrófico, pudiendo también adoptar estilos de vida endófito y saprófito. El mecanismo que utiliza P. clamydosporia para infectar huevos de nematodo comprende la desacetilación de la quitina de su pared celular a quitosano para facilitar su degradación por quitosanasas (Aranda-Martinez et al., 2016). El quitosano es un biopolímero derivado de la quitina que también se encuentra en el exoesqueleto de artrópodos y crustáceos. El genoma de P. chlamydosporia codifica un elevado número de quitosanasas, gracias a las cuales es resistente a quitosano y puede utilizarlo como fuente de nutrientes (Palma-Guerrero et al., 2010). Ambos pueden combinarse para el control de plagas. En este trabajo de tesis doctoral se pretende estudiar mediante metabolómica, transcriptómica y genómica el modo de vida tritrófico de P. chlamydosporia añadiendo quitosano, para determinar los mecanismos de interacción del hongo en ese entorno. En último término, se pretende sentar las bases para desarrollar un sistema para reducir plagas y enfermedades de forma sostenible.

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<div> <p>Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is a poorly immune responsive, treatment refractory disease, representing the fourth leading cause of cancer deaths in the United States. A lack of significant improvements in patient prognoses over the last few decades highlights the necessity for a more basic understanding of how PDAC develops and progresses. To this end, the research outlined here investigates the contributions of SOX9 and PAR1 in PDAC initiation and tumor immune evasion, respectively. </p> <p>SOX9 is a developmental transcription factor important for proper pancreas development that is restricted to only a small subset of cells in the adult organ. However, SOX9 is aberrantly expressed in precancerous lesions of the pancreas and throughout PDAC development. Using genetically engineered mouse models we demonstrated that PDAC precursor lesions cannot form in the absence of SOX9 and conversely formed at an accelerated rate when SOX9 was ectopically expressed. Surprisingly deletion of SOX9 in primary mouse PDAC cell lines had no impact on tumor growth in subcutaneous allograft experiments, indicating that although SOX9 expression is necessary for PDAC initiation, it is dispensable in many cases for tumor maintenance and growth. Research investigating the transcriptional changes induced by SOX9 prior to lesion formation is ongoing to identify additional downstream factors critical for disease initiation. </p> <p>Previous research has shown that PDAC tumors frequently display low levels of immune infiltration, which is a major limitation for the use of immune-based therapeutics and is generally an unfavorable prognostic factor. We show that in primary mouse tumor cells ablation of the thrombin receptor PAR1 caused a significant increase in the infiltration of tumor targeting CD8a⁺T cells which in turn were found to eliminate PAR1 knockout tumors. When PAR1^KO and PAR1 expressing PDAC tumor cells were co-injected into wild type mice, cells lacking PAR1 were preferentially targeted and eliminated by the immune system, indicating that PAR1 provides cell autonomous protection during an active anti-tumor adaptive immune response. Furthermore, we identified a previously underappreciated association between PAR1-mediated expression of <i>Csf2</i> and <i>Ptgs2</i>, and PDAC tumor immune evasion. Together these findings provide novel insights into the mechanisms and drivers of PDAC initiation and immune evasion.</p> </div> <br>

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Organisms modulate their response to changing environmental conditions through changes in gene expression, and extensive variations in gene expression are prevalent among individuals even within a population. This widespread plasticity and variability of gene expression is thought to play roles in adaptation and drive novel phenotypes in species. Understanding the mechanisms that contribute to such variations requires the analysis of interactions between the genome and its environment and sequence variations within the genome. This work consists of two projects investigating the plasticity and variation of gene expression during post-embryonic development in the nematode C. elegans. In the first study, I examined the response to changes in population density in developmentally arrested L1 larvae. I systematically characterized arrested L1 larvae from low to high densities using single-worm RNA-seq and uncovered that the density of resuspended L1 larvae regulates the expression of hundreds of mRNAs. Further analysis revealed that the physiological response to changes in density is rapid and signaled by a non-canonical daf-22 ascaroside independent pathway. In the second study, I investigated the evolution of gene expression within species using two genetically divergent C. elegans strains (N2 and CB4856). I carried out RNA-seq and allele-specific analysis across six different conditions and four developmental stages, and we examined gene expression divergence using the homozygous parent and F1 hybrid system. This work provides a new experimental model for studying the evolution of gene expression and a comprehensive view of gene expression variation during development in C. elegans.

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