Ziel der vorliegenden Arbeit war die morphologische und funktionelle Charakterisierung endometrialer Epithel- (EEZ) und Stromazellen (ESZ) des Pferdes bei separater Primärkultur auf permeablen Kunststoffoberflächen mit Hilfe (immun-)zytologischer, zytochemischer und transmissionselektronenmikroskopischer Untersuchungen, ein-schließlich einer vergleichenden Betrachtung der immunhistologischen und histochemischen Eigenschaften der Epithel- und Stromazellen in situ. Mögliche Zusammenhänge zwischen der endometrialen Funktionsmorphologie zum Zeitpunkt der Zellisolierung und den Zelleigenschaften in vitro sollten überprüft werden. Zur Zellgewinnung dienten transzervikal entnommene Endometriumbioptate (n = 14) sowie vollständige Uteri euthanasierter Stuten (n = 6). Parallel entnommene Gewebeproben wurden fixiert und als In-situ-Vergleichsmaterial verwendet. Nach einer mechanischen und enzymatischen Gewebedissoziation erfolgte die Trennung von Epithel- und Stromazellen mittels Filtration, Dichtegradientenzentrifugation sowie Differenzialadhärenz. Ein Teil der aufgereinigten Zellen wurde Formalin-fixiert und für (immun-)zytologische und zytochemische Untersuchungen, insbesondere hinsichtlich des Separationserfolges, aufbereitet. Die Kultivierung der übrigen Zellen beider Zellarten fand separat voneinander auf unbeschichteten Membraneinsätzen (Millicell® PET) in einem Gemisch aus DMEM und Ham’s F-12 unter Zusatz von 10 % fötalem Kälberserum (ESZ bis ca. 60 % Konfluenz) bzw. unter Zusatz von 2,5 % fötalem Kälberserum sowie verschiedener Additive (ESZ ab ca. 60 % Konfluenz sowie EEZ) bei 37 °C in wasserdampfgesättigter, mit 5 % CO2 angereicherter Raumluft statt. Konfluente Kulturen wurden in Formalin bzw. Glutaraldehyd fixiert und für die Lichtmikroskopie respektive Transmissionselektronenmikroskopie aufgearbeitet. Zum Zeitpunkt der Zellisolierung befanden sich die Endometrien überwiegend in der Phase der physiologischen Inaktivität (n = 5) oder der regulären zyklischen sekretorischen (n = 8) bzw. proliferativen (n = 3) Aktivität. In jeweils einer der Gewebeproben war eine irreguläre sekretorische, eine irreguläre proliferative bzw. eine im Übergang zwischen Sekretion und Proliferation anzusiedelnde Funktionsmorphologie festzustellen. In einem weiteren Fall wurden die Zellen aus einem graviden Uterus isoliert. Die Separation von ESZ während des Winteranöstrus verlief mit unzureichendem Erfolg, die Kulturen zeigten eine starke Kontamination mit epithelialen Zellen. Die morphologischen, immunzytologischen und zytochemischen Eigenschaften der beiden separierten Zellpopulationen unmittelbar vor Beginn der Kultivierung ermöglichten keine eindeutige Unterscheidung zwischen Epithel- und Stromazellen. Bei den aus sekretorisch differenzierten Endometrien isolierten ESZ war die Zeitdauer bis zum Erreichen der Konfluenz tendenziell länger als bei Verwendung proliferativ differenzierter Endometrien, während bei den EEZ diesbezüglich keine deutlichen Unterschiede erkennbar waren. Zum Zeitpunkt der Konfluenz konnten anhand der lichtmikroskopischen Morphologie 4 verschiedene EEZ- und 3 verschiedene ESZ-Typen nachgewiesen werden. Ultrastrukturell war eine Unterscheidung der EEZ von den ESZ möglich, innerhalb dieser beiden Zellpopulationen besaßen die lichtmikroskopisch verschiedenen Zelltypen jedoch jeweils vergleichbare Eigenschaften. Ein Zusammenhang zwischen der In-vitro-Morphologie und dem Zyklusstand zum Zeitpunkt der Zellisolierung war nicht zu erkennen. Unabhängig von der lichtmikroskopischen Morphologie wiesen die EEZ in der Regel laterale Zellverbindungen in Form von tight junctions auf, was auf einen polarisierten Phänotyp schließen lässt. Der Nachweis von Proteoglykanen mittels Alzianblau-Färbung verlief in allen kultivierten Zellen mit negativem Ergebnis. Mit Hilfe der PAS-Reaktion waren in der Mehrzahl der EEZ sowie in zahlreichen ESZ in vitro Polysaccharide/Glykoproteine nachweisbar. Die kultivierten EEZ exprimierten stets Zytokeratin 19 und in keinem Falle Desmin; in einem Teil der Zellen konnten die Zytokeratine 8 und 18, Vimentin sowie α-Glattmuskel-Aktin nachgewiesen werden. Demgegenüber enthielten die ESZ keines der untersuchten Zytokeratine, zum Teil trat in diesen Zellen jedoch eine Expression von Vimentin, Desmin und α-Glattmuskel-Aktin auf. Insgesamt war ein eindeutiger Nachweis des zellulären Ursprungs equiner endometrialer Epithel- und Stromazellen in vitro ausschließlich anhand der Zytokeratin-19-Expression möglich. Die Eigenschaften der kultivierten EEZ wichen bei der Zellisolierung aus physiologisch inaktiven Endometrien hinsichtlich der PAS-Reaktion sowie des Nachweises von Zytokeratin 8 und Vimentin von denen der aus den aktiven Endometrien gewonnenen Zellen ab. Darüber hinaus wurden keine deutlichen Einflüsse der endometrialen Funktionsmorphologie zum Zeitpunkt der Zellisolierung auf die zytochemischen und immunzytologischen Charakteristika der kultivierten Zellen offensichtlich. Auf der Grundlage dieser Arbeit können weiterführende Untersuchungen im Zellkulturmodell des equinen Endometriums erfolgen, insbesondere hinsichtlich von Veränderungen der Zelleigenschaften bei Einwirken definierter Milieufaktoren.

Gefährdete Spezies in Menschenobhut zu reproduzieren und zu erhalten soll dem weltweiten Rückgang zahlreicher Papageienarten entgegenwirken. Der Erfolg solcher Zuchtprogramme wird unter anderem durch begrenzte Kenntnisse über physiologische und pathologische Vorgänge im Fortpflanzungssystem dieser Vogelordnung erschwert. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Etablierung aussagekräftiger Parameter zur Einordnung des Reproduktionsstatus von männlichen Papageienvögeln. Dabei wurde ein Probenumfang fixierter, männlicher Reproduktionsorgane acht verschiedener Gattungen mit standardisierten histologischen und immunzytochemischen Methoden untersucht. Im Vordergrund stand die morphologische Beurteilung der untersuchten Gonaden im Bezug auf Fortpflanzungsaktivität und -status. Gleichzeitig sollten die immunzytochemischen Analysen Aufschluss über die beteiligten Hormone und Enzyme geben. Für die Etablierung vogel-spezifischer Marker wurde als Vertreter der Psittaciformes der Wellensittich (Melopsittacus undulatus, n=45) als Modellspezies ausgewählt. 15 verschiedene Antikörper aus der Gruppe der Steroidrezeptoren, steroidogenen Enzyme, Relaxinpeptide und Proliferationsmarker wurden an dieser Art getestet. Anschließend erfolgte der Transfer der erarbeiteten Methodik auf sieben weitere Papageiengattungen (Nymphicus, Eolophus, Cacatua, Psittacus, Amazona, Ara, Cyanopsitta). Anhand der Histologie konnten alle untersuchten Gonaden den drei verschiedenen Reproduktionsstadien aktiv, intermediär und inaktiv zugeordnet werden. Hierbei wurden Kriterien wie die Ausdehnung von Samenkanälchen und Interstitium, Morphologie des Keimepithels, Vorhandensein von Lipofuszin in den Samenkanälchen sowie die Teilungsaktivität von Keimzellen herangezogen. Aktive Hoden zeigen ausgedehnte Tubuli und ein schmales Interstitium, ein Keimepithel mit allen Keimzellstadien, wenig Lipofuszin und eine hohe Teilungsaktivität bei den Keimzellen. Inaktive Hoden hingegen besitzen schmale Tubuli und ein breites Interstitium, ein Keimepithel bestehend aus Sertoli-Zellen und Spermatogonien, Massen an Lipofuszin im Lumen der Samenkanälchen und eine geringe Proliferationsrate der Keimzellen. 14 der 15 getesteten Marker konnten mittels Immunzytochemie erfolgreich am Wellensittich etabliert werden. Hinsichtlich der Einordnung des Reproduktionsstatus war in erster Linie ein Absinken der steroidogenen Enzymaktivität von 3β-Hydroxysteroid-Dehydrogenase (HSD) und 17β-HSD-2 bei sexuell inaktiven gegenüber aktiven und intermediären Tieren zu verzeichnen. Auch der Androgenrezeptor (AR) wurde im Ruhestadium nicht mehr exprimiert. Die übrigen Steroidrezeptoren, steroidogenen Enzyme und Relaxinpeptide zeigten variable zelluläre Verteilungsmuster, die keine klare Aussage zum Fortpflanzungsstatus zuließen. Dennoch konnten anhand der Lokalisation dieser Faktoren in Keimzellen, somatischen Zellen des Hodens und Zellen des Nebenhodenepithels funktionelle Gesichtspunkte geklärt werden. Beispielsweise zeigte die Koexistenz des Östrogenrezeptors ERα und des steroidogenen Enzyms Aromatase in Hoden und Nebenhoden, dass nicht nur androgene Einflüsse in die Steuerung der Gonaden involviert sind. Auch der erstmalige Nachweis von Relaxin, Relaxin-like factor und ihren Rezeptoren in testikulären und epididymalen Zellen deutet darauf hin, dass diese die Funktion der beim Vogel nicht vorhandenen Prostata übernehmen. Zudem ist der Transfer der etablierten immunzytochemischen Methoden auf sieben weitere Papageiengattungen (Nymphicus, Eolophus, Cacatua, Psittacus, Amazona, Ara, Cyanopsitta) gelungen. Auch hier konnten 14 Marker in verschiedenen Zellen von Hoden und Nebenhoden sichtbar gemacht werden. Die teilweise heterogene Verteilung der Marker in verschiedenen Zelltypen war eindeutig spezies-abhängig. Dies hat gezeigt, dass die beim Wellensittich mittels Immunzytochemie erzielten Resultate nur eingeschränkt auf andere Papageienspezies übertragbar sind. Entscheidend für die Beurteilung des Reproduktionsstatus ist daher die individuelle Auswahl der Marker in Abhängigkeit von der untersuchten Spezies. Die Resultate dieser Studie liefern die Grundlage für weitere Forschungsansätze in der Reproduktionsdiagnostik von Papageienvögeln. Zum einen können die etablierten Marker in Analyse-Systemen zum Einsatz kommen, die nicht-invasiv gewonnene Medien (z. B. Faezes) untersuchen und vor allem in Zuchterhaltungsprogrammen bedrohter Arten hilfreich sind. Zum anderen ist die immunzytochemische Untersuchung von Hodenbioptaten pathologisch veränderter Hoden (z. B. Tumoren oder Entzündungen) als eine sinnvolle Ergänzung der Diagnostik von Infertilität bei männlichen Psittaziden anzusehen.

Insulin regulated aminopeptidase (IRAP) was first identified in fat and muscle cells where it is believed to regulate GLUT4 translocation. It has since been found to be behind a variety of functions, many not yet fully understood. Preliminary research from Monash University suggested that IRAP may play a role in cellular senescence. Senescence is a term that describes arrested cell division and is a tumor repressive mechanism. Senescent cells have been shown to secrete, among other things, the growth hormone TGFβ1, which in turn plays an important role in the cell differentiation of fibroblasts to myofibroblasts. The potential link between IRAP and senescence was the basis of this work. Senescent fibroblasts from three different passages (n=3) in the BJ3 cell-line were cultured and treated with different IRAP inhibitors; ANG-4, AL06 and HFI-419 which were all compared to an untreated control group. They were marked with a β-galactosidase stain, a senescent cellmarker, and imaged. The study demonstrated that the IRAP inhibitors led to a certain decrease in % of senescent cells compared to the control groups. However, this reduction was not considered statistically significant. Similarly, inhibition of the enzyme did not indicate any influence over the differentiation of the cells. The lack of effect could be due to chance based on the low number of sample size, or the condition of the cells used in the trial as they were partially immortalized BJ fibroblasts well beyond the passage of their intended use. In order to further demonstrate an association between IRAP and senescence, further trials are required. / Insulin reglerad aminopeptidas (IRAP) introducerades till en början som ett markörprotein. Man har sedan dess funnit att den står bakom en rad olika funktioner, många ännu inte  fullt klarlagda. Preliminär forskning från laboratoriet i Monash University tydde på att IRAP kan ha en koppling till senescerande fibroblaster. Senescence är en term som beskriver upphörd celldelning och är en tumörrepressiv mekanism. Senescerande celler har påvisats utsekrera bland annat tillväxthormonet TGFβ1, som i sin tur spelar en viktig roll i celldifferentieringenav fibroblaster till myofibroblaster. Den potentiella kopplingen mellan IRAP och senescence låg som grund till detta arbete. Senescerande fibroblaster från tre olika kulturer (n=3) i BJ3-cellinjen odlades och behandlades med olika IRAP-inhibitorer; ANG-4, AL06 och HFI-419 som alla jämfördes med en kontrollgrupp. Därefter markerades de med en β-galaktosidas-markör, en markör för senescerande celler, och mikroskoperades. Studien påvisade att IRAP-inhibitorerna ledde till en viss procentuell minskning av senescerande celler jämfört med kontrollgrupperna. Dock bedömdes inte denna minskning som statistiskt signifikant i studien. Likväl fann man ingen procentuell minskning av differentierade fibroblaster. Hypotetiskt sett skulle man vilja se att reduktionen av senescerande celler motsvarade en nedreglering av TGFβ1-proteiner. Eftersom närvaron av TGFβ1 tros spela en ledande roll i celldifferentiering till myofibroblastfenotypen, bör den procentuella mängden differentierade cellerna minska med inhibitorbehandlingarna. Den bristande påverkan av enzyminhibitionen kan bero på en rad olika faktorer. Cellerna som användes under försökets gång var väl bortom deras brukliga användningscykel. För att vidare påvisa ett potentiellt samband mellan IRAP och senescence behöver vidare försök utföras.

Immunhistokemi (IHC) och immuncytokemi (ICC) är viktiga verktyg inom cancerdiagnostik för att fastställa diagnoser. Både histologiskt och cytologiskt material kan användas för immunokemisk analys men kräver olika förberedelser. Den preanalytiska fasen påverkar epitop och antigenens tillgänglighet samt immunoreaktivitet, vilket gör valet av pre- och postfixering och hur de påverkar cytologiskt material, viktiga att förstå. ICC tillämpas vanligen på cytologiskt material som preparerats enligt cellblockteknik (CBT) men ibland saknas extraherat material för analys. Antikroppar kan användas för att differentiera tumörursprung, tumörsubtyper och inflammatoriska tillstånd, vilket är avgörande för klinisk diagnostik och behandlingsbeslut för individen. Vid klinisk patologi och cytologi i Kalmar är ett återkommande problem bristen på cellmaterial för CBT-preparering vid punktionscytologi. Syftet med denna studie var att validera antikroppar (kalretinin, CD45, CK5, CK7, SOX-10, EpCAM och TTF-1) på cytologiskt material (pleuraexsudat från 10 patienter) som preparerats enligt ThinPrep™- metoden (TP-metoden). Studien syftade även till att undersöka effekterna av post-fixering i 4 % formalin, 96% etanol eller ingen post-fixering inför ICC-analys för att se om valet av post-fixeringsmedel påverkar antikropparnas färgningsmönster (nukleärt, cytoplasmatiskt eller membranöst). CD45, CK5, CK7 och TTF-1 kunde valideras i studien. Det fanns inte någon signifikant skillnad (p > 0,05) i bedömningskategorierna (bakgrund, inmärkning och cellantal) mellan olika post-fixeringsmedel. Det fanns heller inga indikationer som visade att en särskild post-fixering gynnande ett särskilt färgningsmönster. Fler studier behövs för att förstå den preanalytiska fasens påverkan på ICC- analys av cytologiskt material. I samband med punktionscytologi skulle preparering enligt TP-metoden säkerställa tillgången på cellmaterial för ICC-analys. / Immunohistochemistry (IHC) and immunocytochemistry (ICC) are crucial tools in cancer diagnostics for establishing diagnosis. Both histological and cytological materials can be used for immunochemical analysis, but they require different preparations. The pre-analytical phase affects the epitope and antigen availability as well as immunoreactivity, making the choice of pre- and post-fixation and their impact on cytological material important to understand. ICC is usually applied to cytological material prepared using the cell block technique (CBT), but sometimes there is a lack of extracted material for analysis. Antibodies can differentiate tumor origins, subtypes, and inflammatory conditions, which is essential for clinical diagnostics and treatment decisions. In clinical pathology and cytology in Kalmar, a recurring issue is the lack of cell material for CBT preparation in fine-needle aspiration cytology. This study aimed to validate antibodies (calretinin, CD45, CK5, CK7, SOX-10, EpCAM, and TTF-1) on cytological material (n=10 pleural effusions) prepared using the ThinPrep™ method (TP method). The study also aimed to study the effects of post-fixation in 4% formalin, 96% ethanol, or without fixation medium before ICC analysis to see if the choice of post-fixation medium affects the staining patterns of the antibodies (nuclear, cytoplasmic, or membranous). CD45, CK5, CK7, and TTF-1 were validated in the study. There was no significant difference (p > 0.05) in the assessment categories (background, staining, and cell count) between different post-fixation media. There were also no indications that a particular post-fixation medium favored a specific staining pattern. Further studies are needed to understand the pre-analytical phase's impact on ICC analysis of cytological material. In fine-needle aspiration cytology, preparation using the TP method would ensure the availability of cell material for ICC analysis.

Nous avons étudié les relations anatomiques entre les systèmes de neurotransmission à substance P (SP) et à sérotonine (5-hydroxytryptamine, 5-HT) dans le noyau du raphé dorsal (NRD) du rongeur, afin de mieux comprendre les interactions entre ces systèmes durant la régulation de l’humeur. Le NRD reçoit une innervation SP provenant de l’habenula, et le blocage pharmacologique des récepteurs neurokinine-1 (rNK1) de la SP aurait des effets antidépresseurs. Chez le rongeur, le traitement par les antagonistes des rNK1 s’accompagne d’une désensibilisation des autorécepteurs 5-HT1A de la 5-HT et d’une hausse de l’activité des neurones 5-HT dans le NRD, suggérant des interactions locales entre ces deux systèmes. Dans un premier temps, nous avons démontré par doubles marquages immunocytochimiques en microscopies optique, confocale et électronique, la présence du rNK1 dans une sous-population de neurones 5-HT du NRD caudal. Lors de l’analyse en microscopie électronique, nous avons pu constater que les rNK1 étaient principalement cytoplasmiques dans les neurones 5-HT et membranaires sur les neurones non 5-HT du noyau. Grâce à d’autres doubles marquages, nous avons aussi pu identifier les neurones non-5-HT porteurs de rNK1 comme étant GABAergiques. Nous avons ensuite combiné l’immunomarquage de la SP avec celui du rNK1, dans le but d’examiner les relations entre les terminaisons (varicosités *) axonales SP et les neurones 5-HT (pourvus de rNK1 cytoplasmiques du NRD caudal. En simple marquage de la SP, nous avons pu estimer à 41% la fréquence avec laquelle les terminaisons SP font synapse. Dans le matériel doublement marqué pour la SP et son récepteur, les terminaisons SP ont été fréquemment retrouvées en contact direct ou à proximité des dendrites munies de rNK1 cytoplasmiques, mais toujours éloignées des dendrites à rNK1 membranaires. Pour tester l’hypothèse d’une internalisation soutenue des rNK1 par la SP dans les neurones 5-HT, nous avons ensuite examiné la localisation subcellulaire du récepteur chez le rat traité avec un antagoniste du rNK1, le RP67580. La densité du marquage des rNK1 a été mesurée dans le cytoplasme et sur la membrane des deux types de dendrites (5-HT: rNK1 cytoplasmiques; non 5-HT: rNK1 membranaires). Une heure après une injection unique de l’antagoniste, la distribution du rNK1 est apparue inchangée dans les deux types de neurones (5-HT et non 5-HT). Par contre, après un traitement quotidien de 7 ou 21 jours avec l’antagoniste, nous avons mesuré une augmentation significative des densités cytoplasmique et membranaire du rNK1 dans les neurones 5-HT, sans aucun changement dans les neurones non 5-HT. Ces traitements ont aussi augmenté l’expression du gène rNK1 dans le NRD. Enfin, nous avons mesuré une hausse de la densité membranaire du rNK1 dans les neurones 5-HT, sans hausse de densité cytoplasmique, par suite d’une lésion bilatérale de l’habenula. Ces résultats confortent l’hypothèse d’une activation et d’une internalisation soutenues des rNK1 par la SP dans les neurones 5-HT du NRD caudal. Ils suggèrent aussi que le trafic des rNK1 dans les neurones 5-HT du NRD représente un mécanisme cellulaire en contrôle de l’activation du système 5-HT par les afférences SP en provenance de l’habenula. / We have studied in detail the relationships between substance P (SP) and serotonin (5-hydroxytryptamine, 5-HT) neurotransmission systems in the dorsal raphe nucleus (DRN) of rodents, in order to further our understanding of their interaction during mood regulation. The DRN receives a SP innervation arising from the habenula and, in human, it is known that blockade of the neurokinin-1 receptor (NK1r) of SP by antagonists may have antidepressant effects. In rodents, treatment with NK1r antagonists is known to increase the firing of DRN 5-HT neurons and to induce a desensitization of their 5-HT1A autoreceptors, suggesting local interactions between the SP and 5-HT systems. In a first step, we were able to demonstrate by means of light, confocal, and electron microscopic immunocytochemistry, including double immunolabelings of NK1r and of the biosynthetic enzyme of 5-HT, tryptophane hydroxylase, the presence of NK1r in a subpopulation of 5-HT neurons in the caudal DRN of rat and mouse. After the dual immunolabelings for electron microscopy, we also found that NK1r was mostly cytoplasmic in 5-HT neurons while predominating on the plasma membrane of TPH negative (non 5-HT) neurons. Subsequently, in additionnal double labeling experiments, we were able to identify most if not all non 5-HT dendrites bearing membranous NK1r as GABAergic. In a second step, we combined the immunolabeling of SP with that of NK1r, in order to examine the relationships between SP axon terminals (varicosities *) and the two categories of DRN neurons (5-HT: cytoplasmic NK1r; non 5-HT: membranous NK1r). After single SP labeling, we could estimate the frequency with which SP terminals made synapse at 41%, at least. In the material doubly labeled for SP and NK1r, the SP terminals were often found in close contact or in the immediate proximity of dendrites endowed with cytoplasmic receptor, but never near non 5-HT dendrites bearing membrane bound receptors. To test the hypothesis of a sustained internalization of NK1r in 5-HT neurons, we then tested the effects of RP67580, a selective NK1r antagonist, on the subcellular localization of the receptor. One hour after administration of a single dose, the NK1r distribution was unchanged in both types of dendrites (5-HT and non 5-HT). However, after administration for 7 (subchronic) or 21 (chronic) days, the cytoplasmic and the membrane densities of NK1r were significantly increased in 5-HT dendrites, without any change in non 5-HT dendrites. These treatments also increased NK1r gene expression in the caudal DRN. Lastly, a significant increase in the membrane density of NK1r was measured in the 5-HT neurons, without any increase of the cytoplamic density, following bilateral electrolytic lesioning of the habenula. These results strenghtened the hypothesis of a sustained activation and internalization of NK1r by SP in 5-HT neurons of the caudal DRN. They also suggested that trafficking of NK1r in these cells might represent a cellular mechanism in control of the activation of the 5-HT system by SP afferents from the habebula.

Afin de mieux comprendre l’évolution des fonctions du récepteur EphA4 pendant le développement du système nerveux central (SNC), nous avons étudié sa localisation cellulaire et subcellulaire dans l’hippocampe du rat, d’abord chez l’adulte, puis pendant le développement postnatal, ainsi que ses rôles potentiels dans la genèse, la migration ou la maturation des cellules granulaires dans l’hippocampe adulte. Pour ce faire, nous avons utilisé la méthode d’immunocytochimie en microscopie photonique, électronique et confocale. En microscopie photonique, une forte immunoréactivité (peroxydase/DAB) pour EphA4 est observée aux jours 1 et 7 suivant la naissance (P1 et P7) dans les couches de corps cellulaires, avec un marquage notamment associé à la surface des corps cellulaires des cellules granulaires et pyramidales, ainsi que dans les couches de neuropile du gyrus dentelé et des secteurs CA3 et CA1. L’intensité du marquage diminue progressivement dans les couches de corps cellulaires, entre P7 et P14, pour devenir faible à P21 et chez l’adulte, tandis qu’elle persiste dans les couches de neuropile, sauf celles qui reçoivent des afférences du cortex entorhinal. En microscopie électronique, après marquage à la peroxydase/DAB, EphA4 décore toute la surface des cellules pyramidales et granulaires, du corps cellulaire jusqu’aux extrémités distales, entre P1 et P14, pour devenir confiné aux extrémités synaptiques, c’est-à-dire les terminaisons axonales et les épines dendritiques, à P21 et chez l’adulte. À la membrane plasmique des astrocytes, EphA4 est redistribué comme dans les neurones, marquant le corps cellulaire et ses prolongements proximaux à distaux, à P1 et P7, pour devenir restreint aux prolongements périsynaptiques distaux, à partir de P14. D’autre part, des axones en cours de myélinisation présentent souvent une forte immunoréactivité punctiforme à leur membrane plasmique, à P14 et P21. En outre, dans les neurones et les astrocytes, le réticulum endoplasmique, l’appareil de Golgi et les vésicules de transport, organelles impliquées dans la synthèse, la modification posttraductionnelle et le transport des protéines glycosylées, sont aussi marqués, et plus intensément chez les jeunes animaux. Enfin, EphA4 est aussi localisé dans le corps cellulaire et les dendrites des cellules granulaires générées chez l’adulte, au stade de maturation où elles expriment la doublecortine (DCX). De plus, des souris adultes knockouts pour EphA4 présentent des cellules granulaires DCX-positives ectopiques, c’est-à-dire positionnées en dehors de la zone sous-granulaire, ce qui suggère un rôle d’EphA4 dans la régulation de leur migration. Ces travaux révèlent ainsi une redistribution d’EphA4 dans les cellules neuronales et gliales en maturation, suivant les sites cellulaires où un remodelage morphologique s’effectue : les corps cellulaires lorsqu’ils s’organisent en couches, les prolongements dendritiques et axonaux pendant leur croissance, guidage et maturation, puis les épines dendritiques, les terminaisons axonales et les prolongements astrocytaires distaux associés aux synapses excitatrices, jusque chez l’adulte, où la formation de nouvelles synapses et le renforcement des connexions synaptiques existantes sont exercés. Ces localisations pourraient ainsi correspondre à différents rôles d’EphA4, par lesquels il contribuerait à la régulation des capacités plastiques du SNC, selon le stade développemental, la région, l’état de santé, ou l’expérience comportementale de l’animal. / To gain more insight into the various functions of EphA4 receptor during the development of the central nervous system (CNS), we have characterized its cellular and subcellular localization in the rat hippocampus, first in the adult, and second during the postnatal development. We have also examined its potential roles in the genesis, migration, or maturation of the granule cells in the adult hippocampus. For that purpose, we have used immunocytochemistry in light, electron, and confocal microscopy. At the light microsocpic level, a strong EphA4 immunoreactivity (peroxidase/DAB) is observed at postnatal days 1 and 7 (P1 and P7) in the cell body layers, with a labeling notably associated with the surface of pyramidal and granule cell bodies, as well as in the neuropil layers of CA3, CA1, and dentate gyrus regions. The intensity of the labeling diminishes progressively in the cell body layers, between P7 and P14, to become weak at P21 and in the adult, while it persists in the neuropil layers, except in those receiving inputs from the entorhinal cortex. At the electron microscopic level, after peroxidase/DAB labeling, EphA4 covers the entire surface of pyramidal and granule cells, from the cell body to the distal extremities, between P1 and P14, but becomes restricted to the synaptic extremities, i.e. the axon terminals and dendritic spines, at P21 and in the adult. At the plasma membrane of astrocytes, EphA4 is redistributed as in neurons, from the cell body and proximal to distal processes, at P1 and P7, to the distal perisynaptic processes, at P14 and older ages. In addition, axons in the process of myelination present strong punctiform immunoreactivity at their plasma membrane, at P14 and P21. Moreover, in neurons and astrocytes, the endoplamic reticulum, Golgi apparatus, and transport vesicles, organelles involved in the synthesis, post-translational modifications, and transport of glycosylated proteins, are also labeled, and also more intensely in younger animals. Lastly, EphA4 is located in the cell body and dendrites of adult-generated granule cells, at the stage of maturation where they express doublecortin (DCX). In addition, EphA4 adult knockout mice display DCX-positive granule cells in an ectopic position, outside of the subgranular zone, suggesting a role for EphA4 in the regulation of their migration. This work thus reveals a redistribution of EphA4 in neuronal and glial cells, in the cellular sites where cellular motility occurs during their maturation: the cell bodies when they position and organize themselves into layers, the dendritic and axonal processes during their growth, guidance, and maturation, and the dendritic spines, axon terminals, and distal astrocytic processes when synapses are formed or strengthened. These locations could thus reflect different roles for EphA4, similarly associated with the regulation of plasticity in the CNS, according to the stage of development, the region, the CNS integrity, or the behavioural experience of an animal.

Bourse de maîtrise du Groupe de recherche sur le système nerveux central GRSNC, (2009,2010) Bourse d’études supérieures du Canada Frederick Banting et Charles Best, IRSC Instituts de recherche en santé du Canada, (2011) / EphA7 est un membre de la famille des récepteurs à tyrosine kinase Eph, qui régulent l’adhérence et la motilité cellulaires. EphA7 est hautement conservé chez les vertébrés et largement exprimé durant l'embryogenèse, en particulier pendant le développement du SNC. Dans le cerveau adulte, EphA7 est transcrit principalement dans l'hippocampe, avec de faibles niveaux d'expression ailleurs. Nous avons cartographié sa distribution dans le cerveau du rat et de la souris adultes, par hybridation in situ et immunohistochimie en microscopie photonique et électronique. Les deux méthodes montrent une distribution de marquage très cohérente. Le signal le plus fort a été observé dans l’hippocampe, avec des niveaux moins élevés dans l’habénula, le striatum, l’amygdale, les cortex cingulaire, piriforme et entorhinal, ainsi que le cervelet. Au niveau ultrastructural, dans l’hippocampe, l’immunoréactivité d’EphA7 a été localisée dans le cytoplasme des cellules granulaires (gyrus dentelé) et pyramidales (CA1 et CA3) en ordre décroissant d’intensité. Dans le neuropile de CA1, des épines dendritiques et des prolongements astrocytaires, souvent périsynaptiques, ont été les éléments le plus fréquemment marqués. Plus rarement, nous avons aussi rencontré des dendrites et des terminaisons axonales immunopositives. La localisation préférentielle d’EphA7 dans les épines dendritiques et les prolongements astrocytaires périsynaptiques est conséquente avec un rôle de ce récepteur dans la plasticité synaptique / Abstract: EphA7 is a member of the family of Eph receptor tyrosine kinases, which regulate cell adhesion and motility. EphA7 is highly conserved in vertebrates and widely expressed during embryogenesis, especially during the development of the CNS. In the adult brain, EphA7 is transcribed mainly in the hippocampus, with low expression levels elsewhere. We have mapped its distribution in the adult brain of rat and mice by in situ hybridization and by immunohistochemistry in light and electron microscopy. Both methods show very consistent labelling distribution. The strongest signal was observed in the hippocampus, but modest levels were detected in the habenula, striatum, amygdala, the cingulate, piriform and entorhinal cortex, and the cerebellum. At the ultrastructural level, in the hippocampus, EphA7 immunoreactivity was localized in the cytoplasm of granule (dentate gyrus) and pyramidal cells (CA1 and CA3) in descending order of intensity. In the neuropil of CA1, dendritic spines and astrocytic processes, often perisynaptic were the most frequently labelled. More rarely, we also observed immunopositive dendrites and axon terminals. The preferential localization of EphA7 in dendritic spines and perisynaptic astrocytic processes is consistent with a role of this receptor in synaptic plasticity

Le contrôle de la transparence de la cornée dépend de l'intégrité de l'endothélium cornéen mono-stratifié qui est classiquement considéré dès la naissance, dépourvu de capacité de régénération chez l’homme. Dans des conditions pathologiques conduisant à la cécité par œdème cornéen, les pertes significatives en cellules endothéliales (CE) ne sont pas remplacée efficacement, ce qui signifie que ni de nouvelles CE provenant de cellules souches (CS), ni la division des cellules voisines des lésions ne peuvent contribuer à la régénération endothéliale. Toutefois, plusieurs travaux ont prouvé depuis 25 ans que les CE possédaient une capacité proliférative résiduelle ex vivo et deux équipes ont suggéré l’existence de CS ou de progéniteurs à la périphérie de l’endothélium cornéen. Dans notre travail de thèse, nous avons tout d'abord optimisé, en la systématisant, une technique d’immunomarquage spécialement adaptée à l'endothélium cornéen intact de cornées montées à plat. A l’issue de ces développements, nous disposons de protocoles simples de fixation à température optimale et de démasquages antigéniques susceptibles de permettre la révélation de nombreuses protéines. A partir d’une importante série de cornées humaines non conservées et d’autres conservées en organoculture, et grâce à cet outil désormais efficace, nous avons étudié le cycle cellulaire des CE et la localisation de potentielles CS sur l’endothélium cornéen humaine. Nos résultats démontrent que dans ces conditions, les CE expriment de façon homogène des régulateurs positifs (PCNA, MCM2, cycline D1, cycline E et cycline A) et des régulateurs négatifs du cycle cellulaire (P16, P27); certaines particularités ont par ailleurs pu être décrites de façon innovante, comme la localisation cytoplasmique diffuse de MCM2, paranucléaire de la cycline D1, l’absence de P21. L’ensemble des marquages pourrait suggérer que les CE sont arrêtées en fin de G1, après le point de restriction et que de nombreux mécanismes de réparation de l’ADN sont mis en jeux dans les CE exposées à un stress oxydant important tout au long de l’existence. Nous avons identifié une nouvelle organisation de la micro-anatomie de la périphérie et de l'extrême périphérie de l’endothélium où des cellules regroupées en multiples clusters pluristratifiés semblent alimenter des colonnes de CE radiaires longues d'un millimètre. Ces éléments, associés à l’observation d'une moindre différenciation et d’une compétence proliférative plus élevés en périphérie suggèrent un nouveau modèle d’homéostasie endothéliale humaine in vivo: toute la vie, des CS périphériques alimentent de façon très lente la périphérie cornéenne en CE qui migrent de façon centripète pour assurer la stabilité du centre cornéen dont les propriétés optiques primordiales sont sous-tendues par un endothélium qui ne perd que 0,6% de CE par an. A la différence de l’épithélium cornéen, ce système ne peut être accéléré lors de circonstances pathologiques. Les perspectives de nos travaux sont désormais d’essayer d’isoler de l’extrême périphérie les CS endothéliales ou les progéniteurs et de les cultiver en recréant un microenvironnement favorable. La possibilité de produire un grand nombre de CE in vitre non pas à partir de CE sénescentes prélevées sur la totalité de l’endothélium comme cela a été tenté par la passé, mais cette fois à partir de CS ou des progéniteurs ouvriraient la voie d'une véritable thérapie cellulaire endothéliale. L'enrichissement des greffons pendant la durée de leur conservation à la banque de cornée pourrait constituer une première étape majeure avant d’envisager créer de novo un endothélium sur un support greffable pour une greffe endothéliale du 3e type qui deviendrait ainsi enfin indépendante des aléas de la découpe du greffon. Enfin, l’ïdentification de la CS endothéliale et de son microenvironnement permettra aussi d'envisager une thérapie cellulaire in vivo pour traiter les stades précoces des pathologies endothéliales cornéennes / The control of corneal transparency depends on the integrity of the mono-stratified corneal endothelium, which is considered devoid of regenerative capacity after birth in humans. In pathological conditions leading to blindness by irreversible corneal edema, the significant losses of endothelial cells (ECs) are not replaced efficiently, indicating that neither new ECs derived from stem cells (SC) nor the division of ECs neighboring the lesions can contribute to a form of regeneration. However, several works of the last 25 years demonstrated that ECs possess residual capacity of proliferation ex vivo, and more recently, two teams suggested the existence of SC or endothelial progenitors located in the corneal periphery. In this thesis work, we have firstly optimized an immunostaining technique specially adapted to intact endothelium of flat mounted whole corneas. Consequently, we now have simple protocols of fixation at the right temperature, and of antigen retrieval that allow detecting multiple proteins with a clear subcellular localization. Using important series of non-stored and of organ cultured corneas, and thanks to this technique, we investigated the cell cycle status of ECs and the location of potential SC in human corneal endothelium. Our results indicate that ECs homogeneously express positive regulators (PCNA, MCM2, cyclin D1, cyclin E and cyclin A) as well as negative regulators of the cell cycle (P16, P27); several original descriptions have been made: diffuse cytoplasmic location of MCM2, paranuclear location of cyclin D1, absence of P21. The expression patterns suggest that ECS could be arrested after the restriction point of the G1 phase and that numerous mechanism of DNA repair are stimulated in ECs exposed to an important oxidative stress throughout live. We identified a novel organization of the micro-anatomy of the endothelial periphery and extreme-periphery, where cells accumulate in multiple small multilayered clusters connected radial centripetal cell rows of nearly 1 mm of length. Associated with the observation of a lesser differentiation and an increased proliferation capacity in this area, these elements suggest a novel model of endothelial homeostasis in humans: during life, SC continuously and extremely slowly sustain the endothelial periphery with new ECs that migrate toward centre forming cells rows. These cells ensure the stability of the center, which optical fundamental properties require a perfect stability, as indicated by an annual cell loss of only 0.6%. Contrary to the corneal epithelium, this system is incapable of accelerations in case of important cell loss. Further studies are necessary to understand this limitation. Our works offer several perspectives: the next step is to isolate the SC or the progenitors from the extreme periphery and to cultivate them in an adapted microenvironment. The possibility to cultivate endothelial cells directly from SC or progenitors and not, as previously tried in the past, from senescent EC from the whole endothelium open the way of a true endothelial cell therapy. The increase of endothelial cell density during corneal storage by eye banks could be a first step before developing bioengineered endothelium on a specific carrier that could be implanted in the recipient eye. Finally, the identification of SC and of its microenvironment would allow developing the basis of an in vivo cell therapy able to treat early stages of endothelial dysfunctions

S. aureus sécrète de nombreux facteurs de virulence qui lui permettent de lutter efficacement contre le système immunitaire, afin de favoriser la dissémination de la bactérie dans l’organisme hôte. Parmi ces molécules, les leucotoxines ciblent principalement les cellules myéloïdes comme les neutrophiles, les macrophages ou encore les monocytes, et sont formées par deux sous-unités : une de classe S et une de classe F. La Leucodine de Panton et Valentine (LPV) et l’Hémolysine γ HlgC/HlgB sont deux leucotoxines dont le composant de classe S se fixe sur l’un des récepteurs du système du complément, le C5aR. Naturellement activé par l’anaphylatoxine C5a, le C5aR voit son activité modifiée lors d’une interaction avec la LPV ou HlgC/HlgB, tout du moins pour la libération du calcium intracellulaire. Ces deux leucotoxines, à l’instar du C5a, sont internalisées dans le neutrophile humain et utilisent le transport rétrograde pour atteindre l’appareil de Golgi. Elles peuvent rester dans la cellule jusqu’à 3h sans susciter la mort pour le neutrophile. Plus tard, à 6h, seule la LPV induit de l’apoptose et de la NETose. / S. aureus secretes many virulent factors which allow to efficiently fight the immune system, in a way to promote the bacterial spreading inside the host. Among these molecules, the leukotoxins target myeloid cells such as neutrophils, macrophages and monocytes, and are composed of two subunits: one of class S and one of class F. Panton and Valentine Leukocidin (PVL) and γ-Haemolysin HlgC/HlgB are two leukotoxins whose S-component binds to the C5aR, one of the complement system receptors. Naturally activated by the C5a anaphylatoxin, the activity of the C5aR is modified by the PVL and HlgC/HlgB interaction, for the intracellular calcium release. These two leukotoxins, as C5a, are internalised inside the human neutrophils and use the retrograde transport to reach the Golgi apparatus. These can rest inside the cells until 3h without neutrophil dead. Later, at 6h, only PVL induces apoptosis and NETosis.

The process of respiration is a pattern of spontaneity and automatic motor control that originate in the brainstem. The mechanism by which the brainstem detects CO2 is termed central CO2 chemoreception (CCR). Since the early 1960’s there have been tremendous efforts placed on identification of central CO2 chemoreceptors (molecules that detect CO2). Even with these efforts, what a central CO2 chemoreceptor looks like remain unknown. To test the hypothesis that inward rectifier K+ (Kir) channels are CO2 sensing molecules in CCR, a series of experiments were carried out. 1) The first question asked was whether the Kir4.1-Kir5.1 channel is expressed in brainstem chemosensitive nuclei. Immunocytochemistry was performed on transverse medullary and pontine sections using antibodies raised against Kir4.1 and Kir5.1. Positive immunoassays for both Kir4.1 and Kir5.1 subunits were found in CO2 chemosensitive neurons. In the LC the Kir4.1 and Kir5.1 were co-expressed with the neurokinin-1 receptor that is the natural receptor for substance P. 2) The second question asked was whether the Kir4.1-Kir5.1 channel is subject to modulation by neurotransmitters critical for respiratory control. My studies demonstrated that indeed the Kir4.1-Kir5.1 channel is subject to modulation by substance P, serotonin and thyrotropin releasing hormone. 3) I performed studies to demonstrate the intracellular signaling system underlying the Kir4.1-Kir5.1 channel modulation by these neurotransmitters. The modulation by all three neurotransmitters was dependent upon the activation of protein kinase C (PKC). The Kir4.1-Kir5.1 but not the Kir4.1 channel was modulated by PKC. Both the Kir4.1 and Kir5.1 subunits can be phosphorylated by PKC in vitro. However, systematic mutational analysis failed to reveal the phosphorylation site. 4) The fourth question asked was whether Kir channels share a common pH gating mechanism that can be identified. Experiments were performed to understand the gating of the Kir6.2+SUR1 channel as specific sites for ligand binding and gating have been demonstrated. I identified a functional gate that was shared by multiple ligands that is Phe168 in the Kir6.2. Other Kir channels appear to share a similar gating mechanism. Taken together, these studies demonstrate the modulation of Kir channels in central CO2 chemoreception.