Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karol. inst., 2006. / Härtill 4 uppsatser.

Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karolinska institutet, 2006. / Härtill 5 uppsatser.

Diss. (sammanfattning) Stockholm : Karolinska institutet, 2010.

Thesis (Ph. D.)--West Virginia University, 2010. / Title from document title page. Document formatted into pages; contains x, 182 p. : ill. (some col.). Includes abstract. Includes bibliographical references.

Rationnel : Le développement des techniques de reperfusion pulmonaire ex vivo (Ex vivo lung perfusion : EVLP) vise à réduire la pénurie d'organes disponibles pour la transplantation. Le monoxyde de carbone (CO) pourrait aider à la sélection des greffons en cours d'EVLP puisque sa production endogène est augmentée en situation d'ischémie reperfusion. Objectifs : Mettre au point une technique de mesure du CO exhalé (eCO) lors de l'EVLP et étudier ses variations en fonction des lésions d'ischémie reperfusion. Méthodes : À partir d'un modèle porcin d'EVLP et à l'aide d'un appareil de spectrométrie laser basé sur le principe d'une cavité résonnante (optical-feedback cavity-enhanced absorption spectroscopy : OF-CEAS), eCO était mesuré selon différents paramètres ventilatoires, en ambiances polluées par des gaz pauvres (< 0,015ppmv) ou riches (9ppmv) en CO et après perfusion d'un inhibiteur de l'hème oxygénase (SnPP). eCO était ensuite comparé après 30 min (J0) ou 24 h (J1) d'ischémie froide et sa valeur prédictive pour sélectionner des greffons était calculée.Résultats : La concentration d'eCO de poumons isolés était de 0,45 ± 0.19 ppmv. Les pics d'eCO se produisaient pendant la phase expiratoire. Ni les variations de fraction inspirée en oxygène, ni la pollution de l'air ambiant ne modifiaient eCO. Les concentrations d'eCO n'étaient pas différentes après perfusion de SnPP. eCO était plus élevé à J1 par rapport à J0 (1,35 ± 0,259 ppmv vs. 0,951 ± 0,313, p = 0,01) et était corrélé à un indice de perméabilité de la membrane alvéolo capillaire. La meilleure valeur seuil d'eCO déterminée à partir de la courbe ROC était 0,860 ppmv (sensibilité de 1 (0,31 – 1), spécificité de 0,44 (0,15 – 0,77), valeur prédictive positive de 0,37 (0,10 – 0,74), valeur prédictive négative de 1 (0,39 – 1)). Conclusions : La mesure d'eCO en condition d'EVLP est faisable. eCO est significativement augmenté lorsque les lésions d'ischémie reperfusion sont accrues mais eCO ne peut pas être utilisé de façon isolée pour sélectionner les greffons pulmonaires. / Rationale: Ex vivo lung perfusion (EVLP) is a promising technique to reduce the shortage of organs available for transplantation. Carbon monoxide (CO) might help in the selection of grafts during EVLP as its endogenous production is increased by ischemia reperfusion.Objectives: To develop a measurement technique of exhaled CO (eCO) during EVLP and to study its variations depending on ischemia reperfusion injuries.Methods: Using a pig model of EVLP and using a laser spectrometer technique based on the principle of a resonant cavity (optical feedback cavity-enhanced absorption spectroscopy-OF-CEAS), we measured eCO under different ventilatory parameters, various polluted environments with poor (<0,015ppmv) or rich (9ppmv) CO gas, and after infusion of an inhibitor of heme oxygenase (SnPP). We then compared eCO after 30 min (D0) or 24 h (D1) of cold ischemia and determined the predictive value of eCO to select lung grafts.Results: In isolated lungs, the concentration of eCO reached 0.45 ± 0.19 ppmv. eCO peaks during the expiratory phase. Neither variations of the fraction of inspired oxygen, nor the pollution of the ambient air altered eCO. eCO concentrations were not different after SnPP infusion. eCO was higher on day 1 compared to day 0 (1.35 ± 0.259 vs. 0.951 ± 0.313 ppmv, p = 0.01) and correlated with an index of the permeability of the alveolar capillary membrane. The best treshold value of eCO determined from the ROC curve was 0.860 ppmv (sensitivity 1 (0.31 to 1), specificity of 0.44 (0.15 to 0.77), positive predictive value of 0, 37 (0.10 to 0.74), negative predictive value of 1 (0.39 to 1)).Conclusions: Measurements of eCO during EVLP is feasible. eCO is significantly higher when ischemia-reperfusion injuries are increased. However, eCO can not be used in isolation to select lung grafts.

Les cardiolipines (CL), phospholipides spécifiques des membranes mitochondriales, sont impliquées dans différentes fonctions mitochondriales. Il a été précédemment démontré que l’accumulation des CL entraînait une augmentation du gaspillage énergétique mitochondrial hépatique et une réduction du rendement de la synthèse d’ATP. Ces travaux de thèse montrent qu’à l’inverse, une diminution modérée de la quantité de CL (- 45 %) induit une réduction des capacités oxydatives mitochondriales sans diminuer la synthèse d’ATP et donc une augmentation de l’efficacité de la synthèse d’ATP. Nous démontrons également les mécanismes conduisant à l’accumulation des cardiolipines hépatiques en situation de cachexie cancéreuse. Le TNFa, cytokine proinflammatoire impliquée dans la cachexie cancéreuse, induit une surexpression spécifique de la phosphatidylglycérolphosphate synthase. La surexpression de cette enzyme impliquée dans la synthèse de novo des CL entraîne une accumulation de CL, responsable du gaspillage énergétique mitochondrial. / Cardiolipin (CL), a specific mitochondrial phospholipid, is involved in various mitochondrial functions. It has been shown that CL accumulation led to increased mitochondrial hepatic energy wasting and reduced ATP synthesis efficiency. This work showed, on the opposite, that moderate reduction in CL content (-45%) induced a decrease in mitochondrial oxidative capacity without decreasing ATP synthesis rate and thus an increased ATP synthesis efficiency. Then we demonstrated mechanisms responsible for hepatic cardiolipin accumulation during cancer cachexia. TNFa, proinflammatory cytokine involved in cancer cachexia, induced a specific overexpression of phosphatidylglycerolphosphate synthase. Overexpression of this enzyme involved into CL de novo biosynthesis led to CL accumulation, responsible for energy wasting during cancer.

L'inflammation allergique de la peau est un état dans lequel l'hôte réagit de manière excessive à des allergènes en induisant une inflammation de type Th2. Un certain nombre d’acteurs cellulaires et moléculaires ont été impliqués dans cette pathologie, mais la façon dont ils agissent dans le réseau inflammatoire demeure largement inconnue. Les basophiles ont été reconnus pour leurs fonctions effectrices en allergie, cependant, comment ils sont recrutés et activés, ainsi que comment ils interagissent avec d'autres cellules dans l’inflammation allergique cutanée demeurent mal caractérisés. L'objectif de ce travail de thèse est d'étudier le recrutement, l'activation et la fonction des basophiles dans le réseau inflammatoire de la peau allergique. En employant un modèle expérimental murin de dermatite de contact allergique, combiné à des outils génétique de souris, d’immunologie et d’approches biologiques cellulaires/moléculaires, l’étude de ma thèse a démontré que l’IL-3 joue un rôle crucial dans l’extravasation des basophiles dans la peau allergique des souris (Partie I), et que l’invalidation des basophiles chez les souris Mcpt8DTR entraîne une réduction systémique des éosinophiles et des neutrophiles (Partie II). Ces études fournissent ainsi de nouvelles connaissances sur le recrutement, l'activation et la fonction des basophiles dans l'inflammation allergique de la peau. / Allergic skin inflammation is a state in which the host overreacts to otherwise innocuous allergens by inducing T helper type 2 inflammation. A number of cellular and molecular players have been implicated in the generation of allergic skin inflammation, but how they act and crosstalk in the inflammatory network remains largely unknown. Basophils have been recognized for their effector functions in allergy, however, how they are recruited to the inflamed tissue, get activated and crosstalk with other cells in inflammatory skin remain still incompletely understood. The objective of this PhD study is to investigate the recruitment, activation and function of basophils in the inflammatory network of allergic skin. Using experimental mouse model for allergic contact dermatitis, combined with mouse genetic tools, immunology and cellular/molecular biology approaches, the study of my thesis discovered that IL-3 plays a crucial role in basophil extravasation to mouse allergic skin (Part I), and that the depletion of basophils in Mcpt8DTR mice leads to a systemic reduction of eosinophils and neutrophils (Part II). These studies provide novel insights into the recruitment, activation and function of basophils in allergic skin inflammation.

La mucoviscidose est une maladie génétique dont l’atteinte respiratoire est responsable de 90 % de la morbidité et de la mortalité et est caractérisée par une infection chronique et une inflammation persistante. Cette inflammation non contrôlée participe de manière importante à la dégradation du tissu pulmonaire. Malgré les progrès récents, les thérapies actuelles ne permettent pas un traitement efficace de l’atteinte respiratoire. Il est donc indispensable d’identifier de nouveaux mécanismes moléculaires et cellulaires impliqués dans l’inflammation pulmonaire. Dans ce but, nous nous sommes intéressés au canal calcique "Transient Receptor Potential Vanilloid 4" (TRPV4) exprimé au niveau de l’épithélium respiratoire. A l’aide d’approches in vitro et in vivo, nous avons démontré que l’activation du TRPV4 déclenche la sécrétion de médiateurs inflammatoires cytokiniques et lipidiques et un recrutement leucocytaire dans les poumons. Nous avons également observé une altération de la signalisation dépendante du TRPV4 dans le contexte de la mucoviscidose, suggérant que le TRPV4 pourrait constituer une cible prometteuse pour le développement de nouvelles thérapies anti-inflammatoires applicables en santé respiratoire. / Cystic fibrosis (CF) is due to mutations in the gene encoding the Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator (CFTR). The pulmonary consequence of the disease accunts for over 90 % of the morbidity and mortality and is characterized by chronic infection and persistent inflammation. This uncontrolled inflammation participates significantly to the degradation of the lung tissue. Despite recent progress, current therapies do not allow effecgive treatment of CF lung disease. It is therefore necessary to characterize nex cellular and molecular mechanisms that could contribute to lung inflammation. In that purpose, we focused on the calcium channel "Transient Receptor Potential Vanilloid 4" (TRPV4) expressed by respiratory epithelium. Using in vitro and in vivo approaches, we found that TRP4 activation triggers the secretion of inflammatory mediators (including cytokines and lipids) and leukocytes recruitment into the lungs. We also observed a significant alteration of TRPV4-dependent signalling in the CF context, suggesting that TRPV4 could constitue a promising target for the development of new anti-inflammatory therapies in lung diseases such as CF.

Lors de pathologies pulmonaires inflammatoires chroniques comme la mucoviscidose ou la BPCO, le déséquilibre de la balance protéases/antiprotéases aboutit à la dégradation du tissu pulmonaire et à l’inactivation des défenses antimicrobiennes. Les cathepsines à cystéine participent à l’inactivation protéolytique de peptides et protéines antimicrobiens (PAMs) pulmonaires comme le SLPI, la lactoferrine, et les β-défensines HBD-2 et -3 lors de l’emphysème ou de la mucoviscidose. Lors de cette thèse, nous avons étudié la capacité des cathepsines à cystéine B, K, L et S à hydrolyser le peptide LL-37, qui est un PAM important dans l’immunité innée pulmonaire. Seules les cathepsines K et S clivent le LL-37 et inactivent efficacement son activité antimicrobienne. A l’inverse, le LL-37 est un inhibiteur compétitif de la cathepsine L. D’autre part, l’expression pulmonaire de la cathepsine S est fortement augmentée chez les individus fumeurs atteints ou non de BPCO. La fumée de cigarette qui est une source importante de stress oxydatif induit une augmentation significative de l'expression et l'activité de la cathepsine S. Malgré un environnement oxydatif non favorable à l'activité des cathepsines, la cathepsine S parvient à hydrolyser le peptide LL-37 et pourrait ainsi augmenter le risque d’exacerbation lors de la BPCO. / During chronic inflammatory lung diseases like cystic fibrosis or COPD, proteases/antiproteases imbalance leads to pulmonary tissue degradation and compromise antimicrobial barrier. Cysteine cathepsins are involved in the proteolytic inactivation of several lung antimicrobial peptides (AMPs) such as SLPI, lactoferrin and β- defensins -2 and -3 during emphysema or cystic fibrosis. During this thesis, we studied the ability of cathepsins B, K, L and S to degrade LL-37, which is an important AMP in lung immunity. Only cathepsins K and S degrade readily LL-37 and inactivate its antimicrobial property. Conversely, LL-37 is a competitive inhibitor of cathepsin L. Beside, lung expression of human cathepsin S is significantly increased in smokers with or without COPD compared to non-smokers. Cigarette smoke that is a major source of oxidative stress significantly increases the expression and activity of cathepsin S. Despite an unfavorable oxidative environment, cathepsin S retains its proteolytic activity toward LL-37 and thus could participate to COPD exacerbation.

Background Ultrasmall superparamagnetic particles of iron oxide (USPIO)- enhanced magnetic resonance imaging (MRI) can detect tissue-resident inflammatory macrophages and identify cellular inflammation. Clinical studies using this non-invasive technique are now emerging. Objectives The aims of this thesis were (i) to determine whether USPIO-enhanced MRI can detect and serially monitor myocardial inflammation after myocardial infarction (MI) using single and repeated USPIO administration, (ii) to report a range of normal R2* (1/T2*) values at 1.5 tesla (T) and 3 T in healthy myocardium and other tissues before and after USPIO administration, (iii) to determine whether USPIO-enhanced MRI can detect myocardial inflammation in acute myocarditis, and (iv) to determine whether USPIO-enhanced MRI can detect myocardial inflammation in patients with a prior cardiac transplant. Methods Thirty-one patients were recruited following acute MI and followed up for 3 months with repeated T2 and USPIO-enhanced T2* mapping 3 T MRI. Twenty healthy volunteers were recruited: 10 imaged each at 1.5 T and 3 T. T2 and USPIO-enhanced T2* mapping MRI was conducted. Fourteen patients with suspected acute myocarditis underwent T2 and USPIO-enhanced T2* mapping 3 T MRI, with further imaging at 3 months. Eleven patients with prior cardiac transplant underwent T2 and USPIO-enhanced T2* mapping 1.5 T MRI with further imaging at 3 months. Regions of interest within the myocardium, along with other tissues, were selected for analysis. Pre-contrast T2 values, and the change in R2* due to USPIO from baseline to 24 hours after USPIO were compared for each region of interest. Results In patients with MI, USPIO uptake in the infarct zone peaked at days 2-3, and greater USPIO uptake was detected in the infarct zone compared to remote myocardium in the first 2 weeks after myocardial infarction. In contrast, T2-defined myocardial oedema peaked at days 3-9 and remained increased in the infarct zone throughout the 3-month follow up period. Histology confirmed colocalisation of iron and macrophages within the infarcted, but not the non-infarcted, myocardium. In healthy volunteers, we reported a range of normal myocardial and tissue R2* values at baseline, and following USPIO. Tissues showing greatest USPIO enhancement were organs of the reticuloendothelial system: the liver, spleen and bone marrow. Myocarditis was confirmed in 9 of the 14 suspected cases of myocarditis. There was greater myocardial oedema, but no demonstrable difference in USPIO enhancement, in inflamed myocardial regions in patients with myocarditis when compared to healthy myocardium. We recorded an improvement in cardiac function and reduced imaging measures of inflammation after 3 months. Ten patients with cardiac transplant were retained for analysis. Measures of myocardial oedema were greater in patients with cardiac transplant than healthy volunteers. There was no difference in the change in R2* due to USPIO between patients with transplantation and healthy volunteers. Imaging recordings did not change when repeated at 3 months. Conclusions Myocardial macrophage activity can be detected using USPIO-enhanced MRI in the first 2 weeks following acute MI. This observed pattern of cellular inflammation is distinct, and provides complementary information to, the more prolonged myocardial oedema detectable using T2 mapping. In patients with acute myocarditis, USPIO-enhanced MRI does not provide additional clinically relevant information to standard clinical MRI sequences. This suggests that tissue-resident macrophages do not provide a substantial contribution to the myocardial inflammation in this condition. Stable patients with cardiac transplantation have increased myocardial T2 values, consistent with resting myocardial oedema or fibrosis. In contrast, USPIO-enhanced MRI is normal and stable over time suggesting the absence of chronic macrophage-driven cellular inflammation. In conclusion, this imaging technique holds promise as a non-invasive method of assessing and monitoring macrophage-driven myocardial inflammation after myocardial infarction with potential application to diagnosis, risk stratification and assessment of novel anti-inflammatory therapeutic interventions. It remains to be determined whether USPIO-enhanced MRI may be able to identify myocardial inflammation in other myocardial inflammatory conditions including acute cardiac transplant rejection.