LORVR ou obstruction récurrente des voies respiratoires (ORVR) est la cause la plus fréquente de maladie pulmonaire chronique chez le cheval adulte. La maladie se caractérise par une hyperréactivité bronchique, une production excessive de mucus et une inflammation neutrophilique pulmonaire qui ont pour effet de réduire la compliance dynamique du poumon et daugmenter la résistance des voies respiratoires au débit aérien. Alors que la maladie est une entité documentée dans la littérature depuis plus de 200 ans, les mécanismes moléculaires qui la sous-tendent restent incomplètement élucidés à ce jour. De précédentes études ont montré l'implication de variations d'expression génique, pour la plupart grâce à l'utilisation combinée de la transcription inverse et de la réaction en chaîne par polymérase (RT-PCR). Cette technique bien connue ne permet l'étude que d'un nombre limité de gènes en simultané. Les microdamiers apparaissent comme la technique de choix pour l'étude de l'expression génique à large échelle. A lheure où cette étude a débuté, il nexistait pas de microdamier dexpression spécifiquement dédié au cheval sur le marché. Un microdamier hétérologue humain (Human Genome U133 Plus 2.0 GeneChip, Affymetrix®) a donc été utilisé pour tenter didentifier de nouveaux gènes dintérêt pour comprendre la pathogénie de lORVR chez le cheval. L'utilisation du microdamier a permis de détecter 46 gènes dont lexpression variait d'un facteur supérieur à 4 entre chevaux sains et atteints. Parmi les gènes mis en avant par le microdamier, trois gènes (CYBB, MARCKS et PTX3) présentaient un intérêt particulier au regard de la littérature et leur variation dexpression a été confirmée par RT-PCR quantitative (RT-qPCR). La pentraxine 3 (PTX3) notamment appartient à la composante humorale de la réponse immune innée. Elle agit comme un ancêtre fonctionnel des anticorps. En effet, elle reconnaît les microbes, active le complément et facilite la reconnaissance de certains pathogènes spécifiques, dont Aspergillus fumigatus (A. fumigatus), par les phagocytes. La suite du travail sest donc focalisée sur PTX3. LADN complémentaire (ADNc) codant pour PTX3 et lADN codant pour le second exon de PTX3 ont été clonés et séquencés. LADN codant pour le second exon de PTX3 équin présentait une délétion de 120 paires de bases par rapport à la séquence humaine. Par ailleurs, un épissage alternatif du second exon de PTX3 a été mis en évidence, résultant en deux formes de la protéine, "épissée" (32 kilodaltons) et "complète" (42 kilodaltons). Afin d'étudier les effets de lexposition à des poussières de foin sur l'expression de PTX3 dans les voies respiratoires, six chevaux sains et six chevaux atteints dORVR ont été soumis pendant dix jours à un challenge environnemental aux poussières de foin. Les chevaux ont été étudiés via des tests cliniques, fonctionnels et biochimiques. Les lavages broncho-alvéolaires (LBA) ont été récoltés lors de l'initiation du protocole et après les dix jours d'exposition aux poussières de foin. Par ailleurs, des sections bronchiques ont été réalisées chez deux chevaux atteints d'ORVR en crise et euthanasiés pour raisons éthiques et deux chevaux indemnes d'affections respiratoires provenant de l'abattoir. PTX3 était détectée dans les macrophages du LBA après exposition aux poussières de foin et dans les cellules épithéliales bronchiques. PTX3 était surexprimée dans les macrophages du LBA chez tous les chevaux après dix jours d'exposition aux poussières de foin. Cependant, le niveau de PTX3 était plus élevé dans le surnageant des cellules provenant des chevaux atteints d'ORVR que dans celui provenant des cellules des chevaux sains. Par ailleurs, il semble que PTX3 soit surexprimée dans les cellules épithéliales bronchiques chez le cheval atteint d'ORVR. Cette piste est intéressante sur le plan thérapeutique puisque l'activation de l'expression de PTX3 dans les cellules épithéliales bronchiques est sous le contrôle du facteur c-Jun N-terminal kinase (JNK), un facteur différent de celui qui contrôle l'expression de PTX3 dans les leucocytes, à savoir le facteur nucléaire kappa B (NF-κB). L'effet de différents stimuli sur la production et lexcrétion de PTX3 par les cellules du LBA a été étudié ex-vivo après mise en culture et stimulation à la poussière de foin, au lipopolysaccharide (LPS), à A. fumigatus et avec une solution saline tamponnée pour le phosphate (PBS), utilisée comme contrôle. La présence de PTX3 a été mesurée par Western Blot six heures et vingt-quatre heures après les différentes stimulations dans les cellules et dans les surnageants respectivement. PTX3 était détectée dans les cellules et dans les surnageants mais aucune différence significative d'expression na pu être mise en évidence que ce soit entre les différents stimuli, entre les différents temps ou avec le contrôle. Ces résultats suggèrent que la poussière de foin est un inducteur indirect de PTX3./ Recurrent airway obstruction (RAO) is the first respiratory disease in adult horses. Environmental causes of RAO are well described, but the molecular mechanisms of the disease remain unclear. Previous studies have highlighted the implications of variations in gene expression in the disease, most using reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR). This well-known technique limits the number of genes that can be studied in a single assay. The microarray appears to be the platform of choice for massively parallel gene expression profiling and provides a good tool for exploratory research. However, at the time of the experiment, there was no equine-specific microarray available on the market. Because they are commercially available, highly specific and well annotated, human and mouse large-scale microarrays are an exploratory alternative to equine-specific microarrays. The first part of the present study was performed to highlight new targets not previously related to the disease and able to improve our understanding of the molecular mechanisms of the disease. A human microarray (Human Genome U133 Plus 2.0 GeneChip, Affymetrix®) was used to study gene expression in nucleated cells originating from peripheral blood and bronchoalveolar lavage fluid (BALF) in RAO-affected horses. A total of 46 candidates were identified with differentially regulated genes between RAO-affected horses and controls. Based on their documented function, five of these genes were selected for the real-time quantitative RT-PCR (RT-qPCR) validation procedure: CYBB, MARCKS and PTX3. The RT-qPCR results confirmed those obtained with the microarray, pointing out these genes as new directions for future experiments. In particular, the long pentraxin 3 (PTX3) plays an important role in the host defence and over-expression of PTX3 may contribute to airways injury. Therefore, it was hypothesised that PTX3 may have relevance in the understanding of the pathogenesis of RAO. In the second part of the study, PTX3 and its implication in RAO in horses were characterized in more details. Six healthy horses and six RAO-affected horses were submitted to a dusty environment challenge. PTX3 DNA and cDNA were cloned and sequenced. A 120bp deletion was found in the DNA of the second exon of equine PTX3 in comparison to human PTX3. In addition, an alternative splicing of the second exon of PTX3 occurred, resulting in two forms of the protein: "spliced" (32 kilodaltons) and "full length" (42 kilodaltons). The pentraxin domain was very well conserved in the two forms with 94% of amino-acids conserved between equines and humans. The effects of dust exposure and subsequent RAO crisis on PTX3 expression in the BALF and the bronchial epithelial cells were studied. Dust exposure induced PTX3 in vivo in BALF macrophages both in healthy horses and in RAO-affected horses. However, PTX3 was over-expressed in the BALF supernatant and, interestingly, in the bronchial epithelial cells from RAO-affected horses in crisis. Considering epithelial cells as one of the major cell types in the airways, PTX3 produced at this level may play an important role in the disease process. The effects of different components (ie lipopolysaccharide and A. fumigatus) and different concentrations of hay dust suspension upon PTX3 expression and excretion in BALF cells have been tested ex-vivo and compared to control (ie. Phosphate-Buffered Saline). PTX3 was detected in cells and cell culture supernatant under all conditions but there was no difference between conditions including the control. These results suggest that dust is an indirect inducer of PTX3.

Pentraxin 3 (PTX3) is an acute phase protein which regulates peripheral inflammationand it has been suggested to have neuroprotective properties. Inflammation iscommonly associated with poor outcome during diverse central nervous system (CNS)disorders, but the role of PTX3 in brain inflammation is completely unknown. Westudied the role of PTX3 in brain inflammation and repair after stroke, a CNS disorderwhich is the third cause of death worldwide. To induce ischaemic stroke, we used themiddle cerebral artery occlusion (MCAo) model and found that the pro-inflammatorycytokine interleukin (IL)-1 was the inducer of PTX3 expression in the brain. Theanalysis of markers of inflammation and repair up to 14 days after MCAo in wild typeand PTX3 knockout (KO) mice revealed that, in general, lack of PTX3 has a negativeeffect on recovery after MCAo. PTX3 KO mice had delayed oedema resolution,defective glial scar, impaired microglial proliferation and reduced angiogenesis andneurogenesis. Therefore, PTX3 emerges as a target for stroke recovery and possiblyother CNS inflammatory diseases. PTX3 was, however, not involved in remoteneurodegeneration in the substantia nigra (SN) (an area of the brain remote butconnected with the area affected by the stroke), but we observed that remoteinflammation preceded remote neuronal death in the SN. Therefore, prevention ofremote inflammation may help prevent remote neurodegeneration in the SN afterstroke. This could have long term implications in SN neurodegeneration, which is akey pathological feature of Parkinson´s disease.

Die Sepsis ist ein gefürchtetes Krankheitsbild, das in hochentwickelten Industrienationen mit einer hohen Mortalität verknüpft ist und damit zu den häufigsten Todesursachen gehört. Die Pathomechanismen dieses komplexen und heterogenen Krankheitsbildes zu entdecken, gehört momentan zu den Hauptinteressengebieten der Sepsisforschung. Da die Interpretation klinischer Studien aufgrund der Heterogenität des Patientenguts schwierig ist, kommt der Entwicklung adäquater Tiermodelle eine entscheidende Bedeutung zu. Die hierbei gängigen Tiermodelle in Mäusen weisen jedoch Unzulänglichkeiten auf, die die Übertragung der in Tierexperimenten gewonnen Daten auf den klinischen Kontext nur teilweise ermöglichen. Eine Brücke kann hierbei das Tiermodell der humanisierten Maus schlagen, in der, durch Transplantation mit humanen hämatopoetischen Stammzellen, ein humanes Immunsystem reift. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Fragestellung, inwieweit die humanen Immunzellen in der humanisierten Maus in der Lage sind, auf LPS als Stimmulus zu reagieren. Darüberhinaus wird die Nutzung der Endotoxämie in der humanisierten Maus als alternatives Sepsismodell im Bezug zum klinischen Kontext untersucht. Hierbei ergab sich eine mögliche Nutzung des Endotoxämiemodells in der humanisierten Maus zur genaueren Erforschung des Zytokinmilieus, sowie neuer Surrogatmarker wie Pentraxin 3. Bezüglich der Reaktion einzelner immunologischer Subpopulationen und deren Bedeutung für die Klinik scheint eine Untersuchung an Modellen, die eine B- und T-Zell-Reifung nachvollziehen können und in der murine Residualzellen möglichst gering vorhanden sind, als sinnvoll.

Die Sepsis ist ein gefürchtetes Krankheitsbild, das in hochentwickelten Industrienationen mit einer hohen Mortalität verknüpft ist und damit zu den häufigsten Todesursachen gehört. Die Pathomechanismen dieses komplexen und heterogenen Krankheitsbildes zu entdecken, gehört momentan zu den Hauptinteressengebieten der Sepsisforschung. Da die Interpretation klinischer Studien aufgrund der Heterogenität des Patientenguts schwierig ist, kommt der Entwicklung adäquater Tiermodelle eine entscheidende Bedeutung zu. Die hierbei gängigen Tiermodelle in Mäusen weisen jedoch Unzulänglichkeiten auf, die die Übertragung der in Tierexperimenten gewonnen Daten auf den klinischen Kontext nur teilweise ermöglichen. Eine Brücke kann hierbei das Tiermodell der humanisierten Maus schlagen, in der, durch Transplantation mit humanen hämatopoetischen Stammzellen, ein humanes Immunsystem reift. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Fragestellung, inwieweit die humanen Immunzellen in der humanisierten Maus in der Lage sind, auf LPS als Stimmulus zu reagieren. Darüberhinaus wird die Nutzung der Endotoxämie in der humanisierten Maus als alternatives Sepsismodell im Bezug zum klinischen Kontext untersucht. Hierbei ergab sich eine mögliche Nutzung des Endotoxämiemodells in der humanisierten Maus zur genaueren Erforschung des Zytokinmilieus, sowie neuer Surrogatmarker wie Pentraxin 3. Bezüglich der Reaktion einzelner immunologischer Subpopulationen und deren Bedeutung für die Klinik scheint eine Untersuchung an Modellen, die eine B- und T-Zell-Reifung nachvollziehen können und in der murine Residualzellen möglichst gering vorhanden sind, als sinnvoll.

Aufgabe dieser Arbeit war es, den Serumspiegel von Pentraxin-3-Werten im Blutplasma bei Lebererkrankungen zu bestimmen und mit anderen diagnostischen Parametern zu vergleichen. Vorausgegangene Studien hatten bereits darauf hingewiesen, dass PTX3-Werte als früh verfügbare und aussagekräftige Marker bei Entzündungskrankheiten in verschiedenen Organen hilfreich sein können. Es wurden zwei Patientenkollektive miteinander verglichen. Von 25 Patienten ohne Lebertransplantation und von 39 Patienten nach Lebertransplantation wurden die PTX3-Werte mit Hilfe des „Quantikine® Human Pentraxin 3/TSG-14 Immunoassay“ gemessen. Die Werte der Patienten nach Lebertransplantation wurden noch unterteilt in die Zeiträume drei oder mehr Monate sowie fünf oder mehr Monate nach der Transplantation. Die statistische Prüfung erfolgte mit Hilfe des t-Tests. Das Patientenkollektiv mit Lebererkrankungen wies hochsignifikante Steigerungen des PTX3-Wertes gegenüber dem Normwert auf. Das jeweilige Patientenalter sowie das Geschlecht der untersuchten Personen besaßen nur einen geringfügigen Einfluss auf die PTX3-Konzentration. Bei Patienten mit Lebertransplantation hatten sich die PTX3-Werte nach drei oder mehr Monaten weitgehend normalisiert, weitere Messungen nach fünf oder mehr Monaten bestätigten diese Tendenz, die geringfügige Differenz zum Normwert war nicht mehr statistisch signifikant. Die PTX3-Messwerte der an Lebererkrankungen leidenden Patienten wurden zudem mit anderen klinisch-diagnostischen Parametern verglichen. Im Vergleich mit CRP, ALT, AST, AP und GGT zeigte die statistische Analyse signifikante und hochsignifikante Unterschiede mit stärkeren Erhöhungen der PTX3-Werte. Daraus lässt sich ableiten, dass PTX3 eine zuverlässige Rolle bei der klinischen Diagnose von Lebererkrankungen einnehmen kann.

C-reactive protein (CRP) is an evolutionarily conserved protein. From arthropods to humans, CRP has been found in every organism where the presence of CRP has been sought. Human CRP is a pentamer made up of five identical subunits which binds to phosphocholine (PCh) in a Ca2+-dependent manner. In various species, we define a protein as CRP if it has any two of the following three characteristics: First, it is a cyclic oligomer of almost identical subunits of molecular weight 20–30 kDa. Second, it binds to PCh in a Ca2+-dependent manner. Third, it exhibits immunological cross-reactivity with human CRP. In the arthropod horseshoe crab, CRP is a constitutively expressed protein, while in humans, CRP is an acute phase plasma protein and a component of the acute phase response. As the nature of CRP gene expression evolved from a constitutively expressed protein in arthropods to an acute phase protein in humans, the definition of CRP became distinctive. In humans, CRP can be distinguished from other homologous proteins such as serum amyloid P, but this is not the case for most other vertebrates and invertebrates. Literature indicates that the binding ability of CRP to PCh is less relevant than its binding to other ligands. Human CRP displays structure-based ligand-binding specificities, but it is not known if that is true for invertebrate CRP. During evolution, changes in the intrachain disulfide and interchain disulfide bonds and changes in the glycosylation status of CRP may be responsible for different structure-function relationships of CRP in various species. More studies of invertebrate CRP are needed to understand the reasons behind such evolution of CRP. Also, CRP evolved as a component of and along with the development of the immune system. It is important to understand the biology of ancient CRP molecules because the knowledge could be useful for immunodeficient individuals.

Our laboratory is working with the human NTera2/D1 (NT2) cell line which have properties similar to progenitor cells in the CNS. These neural-like precursors cells can differentiate into all three major lineages - neurons, astrocytes, andoligodendrocytes. The pure neuronal population, called the hNT cells, possess characteristics of dopamine (DA) cells. In this dissertation, we performed various experiments to examine the neuronal and dopaminergic development of this cellline. We first cultured our hNT neurons with cells from the developingnigrostriatal (NS) pathway, the ventral mesencephalon and striatum, to determine their influence on survival, neuritic outgrowth, and DA phenotype. The survival ofhNT neurons was substantially greater when they were cultured with embryonicday (E) 18 cells, compared to monocultures or cocultures with either E14 orpostnatal day (P) 1 cells. The neuritic outgrowth of hNT neurons as assessed by the number of primary neurites per cell was increased when cultured with theareas of the brain from E14 and P1. The DA phenotype, as determined by the expression of the rate-limiting enzyme of DA synthesis was not increased in hNTneurons when they were cultured with primary rat cells from the NS pathway.Next we analyzed if the retinoic acid (RA)-treated hNT neurons and the NT2 precursor cells expressed three transcription factors required for development ofthe DA phenotype. We report that NT2 cells endogenously expressed Engrailed-1, Ptx3, and Nurr1 while RA treatment increased Nurr1 but down-regulated Engrailed-1 and Ptx3. Finally, lithium has been shown to stimulate neurogenesisin adult hippocampal precursors as well as influence the Wnt pathway known to be important for the induction of the DA phenotype.