The development of antibody-based drugs is continuing to expand at a rapid pace, especially for use at mucosal surfaces to prevent or treat infectious diseases and other conditions. A better understanding of how the Fc region of antibodies interacts with Fc-binding proteins at mucosal sites can inform an optimal design for antibody-based drugs. The Human Contraception Antibody (HCA) is a human IgG1 monoclonal antibody currently under development as a topical vaginal contraceptive. HCA binds to sperm via its Fab domains and causes rapid agglutination with other sperm in close proximity resulting in near complete immobilization of sperm over a wide area. In order to determine whether HCA participates in Fc-mediated functions in the female reproductive tract (FRT), we assessed the activity of HCA and engineered variants in three assays of Fc-mediated functions: complement-dependent cytotoxicity (CDC), antibody-dependent cellular phagocytosis (ADCP), and mucus trapping. The physiological relevance of CDC was confirmed by characterizing complement levels and activity in cervical mucus. Finally, we described the activity of a novel Fc receptor expressed by vaginal epithelium. With complement, HCA significantly reduced sperm motility and increased the number of lysed sperm via CDC. Additionally, human cervical mucus was found to have sufficient levels of complement to induce the classical complement cascade. HCA-opsonized sperm associated with macrophages and were phagocytosed via ADCP. HCA also trapped sperm in ovulatory human cervical mucus, significantly reducing their progression. Variants of HCA with mutated or obstructed Fc domains had decreased abilities to perform these Fc functions, while multivalent IgM-like and IgA variants of HCA were very effective in both sperm agglutination and Fc assays. We also investigated the novel expression of Fc alpha RI (CD89) by human vaginal epithelium and provide evidence that this Fc receptor may transport IgA through the mucosa. Basal application of IgA resulted in IgA in apical supernatants which was significantly reduced following treatment with a CD89 blocker. In summary, these studies provide an improved understanding of the possible Fc functions of HCA and other antibodies in the human FRT, including interactions with complement, cervical mucus, and Fc receptors. Determining which interactions can occur in vivo and which are desired for a specific indication can inform the design of mucosally applied antibody-based drugs like HCA, a much-needed novel contraceptive antibody.

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La polarité planaire ou PCP est un processus dans lequel les cellules et des structures apicales sedéveloppent et s’orientent dans le plan de l’épithélium. Cette polarité est régulée par un ensemble deprotéines incluant Vangl2. Un mutant murin de Vangl2 nommé looptail présente une forme sévèred’absence de fermeture du tube neural. Des pertes de fonctions de Vangl2 sont également retrouvées chezdes enfants atteints de défaut de fermeture du tube neural. Vangl2 possède un motif d’interaction pour desdomaines PDZ et s’organise en protéine à quatre domaines transmembranaires. Malgré de nombreusesdonnées génétiques disponibles concernant la perte de fonction de Vangl2, beaucoup reste à faire pourélucider les mécanismes moléculaires impliqués. Le locus du gène vangl2 humain est localisé dans unerégion fréquemment réarrangée dans différents cancers incluant les cancers du sein. Nous nous sommesintéressés à l’expression de Vangl2 dans les cancers du sein. Nous montrons que Vangl2 est surexprimédans des cancers du sein de sous-type basal (cancers du sein agressifs et de mauvais pronostic) danslesquels le locus génétique de Vangl2 est significativement amplifié et où le niveau d’expression del’ARNm et de la protéine est également élevé. De plus, par des études in vitro et in vivo, nous démontronsle rôle de Vangl2 dans la croissance tumorale et dans les processus de migration cellulaire. Ces effets sontdépendants de son motif d’interaction aux domaines PDZ et sont dépendants de Scrib, une autre protéinede la PCP, étudiée dans l’équipe et impliquée dans les processus de migration cellulaire. Par desexpériences de gain et de perte de fonction dans des cellules de cancers du sein, nous démontrons quel’expression de Vangl2 régule la signalisation JNK via l’activité des GTPases Rac1 et Cdc42 importantespour les processus de réorganisation du cytosquelette d’actine. L’ensemble de nos données indique un rôlerégulateur de Vangl2 dans les processus de tumorigenèse l’impliquant dans la croissance tumorale, laprolifération et migration cellulaires. / Planar cell polarity (PCP) is a process by which cells and apical structures grow in a uniformorientation within the plane of the epithelium. This type of polarity is regulated by a set of “core” proteinsincluding Vangl2. A vangl2 mutant, known as looptail exhibits a severe form of neural tube defect.Mutations of vangl2 associated to neural tube defects were also described in human. Vangl2 possesses aPDZ binding motif and is potentially organized in a four transmembrane domain structure. While geneticdata has very well described the importance of Vangl2 in embryonic development, its molecular functionsare still unknown. The human vangl2 gene is localized in a region with frequent rearrangements involvedin multiple cancers, including breast cancer. We decided to explore the expression of Vangl2 in breastcancer and defined Vangl2 as a PCP “core” protein associated with a signature of poor prognosis basaltypebreast cancer. The Vangl2 genetic locus is amplified in breast cancers, and this amplificationcorrelates with high mRNA and protein levels. Moreover, in in vitro and in vivo studies, we demonstratethe role of Vangl2 in tumor growth and cell migration. These functions are dependent on its PDZ bindingmotif and implicates Scrib, a PCP protein containing PDZ domains and involved in cell migration. Finally,using gain-of-function and loss-of-function approaches in breast cancer cell lines, we demonstrate thatVangl2 modulates the JNK pathway activation via the Rac1 and Cdc42 GTPases which are important forcytoskeleton reorganization. Together, our data reveal that Vangl2 has a role in tumor growth, cellproliferation and cell migration.

De par son rôle dans de nombreuses fonctions biologiques, RAGE est une récepteur membranaire crucial du développement embryonnaire jusqu’à l’âge adulte. Ce récepteur multi-ligand est capable d’activer de nombreuses cascades de signalisation, lui permettant entre autres d’être impliqué dans les processus inflammatoires et cicatriciels. Bien que décrite, son action cellulaire et moléculaire dans les processus de régénération/cicatrisation reste encore à éclaircir, malgré des études déjà menées sur les épithéliums cutanée et pulmonaire. Concernant la cicatrisation de l’épithélium cornéen, l’action de ce récepteur et de ses ligands est peu documentée et largement controversé. Ce travail a permis de tester l’effet de 2 ligands de RAGE (HMGB1 et AGEs) sur la cicatrisation de l’épithélium cornéen en utilisant un modèle in vitro de cellules épithéliales de cornée humaine (HCE). Il visait aussi à étudier les cascades de signalisation et les processus cellulaire mis en jeu suite à l’activation de ce récepteur. Les résultats obtenus ont tout d’abord permis de démontrer que l’action pro-cicatrisante du récepteur RAGE sur des cellules de l’épithélium cornéen, était ligand et dose spécifique. Ainsi seul le ligand AGEs promeut la cicatrisation indépendamment des processus de migration et de prolifération cellulaire. Dans cette étude le couple AGEs/RAGE est capable d’activer la cascade de signalisation NF-κB et la transcription d’un gène cible Connexine 43, dont le rôle a déjà été décrit durant la cicatrisation.Malgré la complexité du « signal RAGE », les premières pistes apportées par cette étude permettent d’envisager dans un futur proche la caractérisation précise de son action pro-cicatrisante au niveau de la sphère oculaire. Ceci passera non seulement par l’étude exhaustive des cascades de signalisations activées et des gènes régulés mais aussi par l’utilisation du modèle animal souris sauvage et RAGE -/-. / Because of its role in many biological functions, RAGE is a crucial transmembranous receptor from development to adulthood. This multiligand receptor can activate numerous signaling pathways, and it is involved in inflammatory and wound healing processes. Although already describe, molecular and cellular processes involved during wound healing still to be clarify despite some studies conducted on skin and lung epithelium. In the corneal epithelium wound healing, RAGE and its ligands effects still poorly understood and widely controversial. This work allowed the test of 2 ligands (HMGB1 and AGEs) on corneal epithelium healing using an in-vitro model of human corneal epithelial cells (HCE). It also aims to study the signaling pathways and cellular processes involved after this receptor activation. Results obtained permit to demonstrate a ligand and dose-dependent action of RAGE during this pro-healing process. Thus, only AGEs ligand promotes wound healing independently of cellular migration and proliferation processes. In this study, AGEs/RAGE couple can activate NF-kB signaling pathway and Connexin 43 target gene expression, already describe to be involved in wound healing. Despite the “RAGE signal” complexity, first tracks brought by this study allow to plan in the near future the precise elucidation of its pro-healing properties in the ocular sphere. This will pass not only by the exhaustive study of the signaling pathways activated and the regulated genes but also by the use of wild-type and RAGE - / - mouse model.

Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karol. inst., 2002. / Härtill 5 uppsatser.

Thesis (Ph. D.)--West Virginia University, 2007. / Title from document title page. Document formatted into pages; contains xiv, 155 p. : ill. (some col.). Vita. Includes abstract. Includes bibliographical references.

Les maladies inflammatoires chroniques de l'intestin (MICI) se caractérisent par des altérations de la structure épithéliale intestinale conduisant à une augmentation de la perméabilité intestinale. Cette altération de la barrière intestinale, par l'activation du système immunitaire, amène à l'inflammation. Le stress, par la production de neuromédiateurs spécifiques (le « corticotropin-releasing factor », CRF, et ses apparentés les urocortines, Ucn1-3) et de leurs récepteurs (CRF1 et CRF2) pourrait jouer un rôle prépondérant dans l'initiation et la récidive des poussées inflammatoires. Dans une étude préliminaire, nous avons montré que l'activation du CRF2 par l'Ucn3 entraîne une augmentation de la perméabilité intestinale par l'altération des JA. Le stress entraîne également une inhibition du système parasympathique vagal. La stimulation des efférences vagales (VNS) exerce un effet anti-inflammatoire périphérique par la libération d'acétylcholine (ACh) qui, en se liant aux récepteurs nicotiniques (nAChR), inhibe la réponse immuniataire (voie cholinergique anti-inflammatoire). Les récepteurs cholinergiques (nAChR et mAChR) sont également présents au niveau de l'épithélium intestinal, nous avons précédemment observé que les nAChR aurait un effet protecteur de la perméabilité en stabilisant les JA. A l'inverse, les mAChR aurait un effet pro-inflammatoire en potentialiser les effets du stress sur la perméabilité épithéliale. / Inflammatory Bowel Disease (IBD) patients, such as Crohn's disease or ulcerative colitis suffer from chronic and relapsing intestinal inflammation that favours the development of colitis associated cancer (CAC). This inflammation is initiated by aberrant activations of the innate immune responses associated to intestinal barrier defects. The conventional medical therapies consist to decrease the inflammatory response, which also decrease the risk of colon carcinoma but lead to severe side-effects. Recently, a number of animal studies have demonstrated that innate immune responses are attenuated by stimulation of the efferent arm of vagus nerve (VN) through its neurotransmitter acetylcholine (ACh) that acts on resident macrophages α7 nicotinic receptor (α7 nAChR). ACh also acts as a signalling molecule in epithelial cells through cholinergic receptors such as nAChR or muscarinic (mAChR) receptors. In the current study, we aimed to extend these findings to CAC prevention by treating human adenocarcinoma cell lines through targeting cholinergic receptors with nicotine (which binds nAChR) and ACh (which binds both cholinergic receptors). Using HT-29 and Caco-2 cell lines, we demonstrated that ACh-induced activation of mAChR results in cell dissociation together with changes in expression and localization of intestinal tight and adherens junction proteins. ACh-induced modulation of cell adhesion proprieties correlates with the acquisition of invasive potential. By contrast, nicotine-mediated activation of nAChR maintains epithelial cell organisation. ACh-released by VN stimulation (VNS) could effectively preserve epithelium integrity thus limiting inflammatory response and tumor development. However, attention should be paid on the nature of the cholinergic receptor solicited. Indeed, regarding to the protective effects of nAChR signalling on epithelial cells, activation of mAChR would worsen the disease and led to increase inflammation. These data have important repercussions on the therapeutic potential of VNS in IBD and CAC, which may represent “the yin and yang” of the intestinal homeostasis.