Type 1 diabetes susceptibility is associated with genetic variants that cause a lower level of insulin expression in the thymus, and more specifically in the medullary thymic epithelial cells (mTECs). The expression of insulin as well as other self-antigens in these mTECs has been demonstrated to be an essential component in the maintenance of self-tolerance. Although the Aire regulator is a known modulator of self-antigen expression in mTECs, not much else is known on the regulation of specific self-antigens and particularly of insulin's expression. My thesis project centers on this question.I first generated direct evidence that higher glucose, the main metabolic stimulus regulating insulin secretion in the pancreas, had no effect on the expression of insulin in the thymus with studies both in vivo and in vitro. I then showed that pro-inflammatory cytokines Ifn-γ and Tnf-α have a regulatory effect whereby their addition to cultured mTECs decreased levels of insulin, and mice lacking either of the two cytokines had increased levels of both insulin and other self-antigens. In addition, this mechanism was found to be independent of Aire, the first finding where Aire and insulin expression are discordant. Another factor that modulated the expression of insulin was the co-culturing of thymocytes with mTECs. The direct cell-to-cell contact of the two cell types upregulated insulin expression, as well as the expression of Aire. Furthermore, a microarray analysis generated an expression profile for two individual clones of mTECs, one that expresses insulin and one which does not. This has enabled a comprehensive view of the genes expressed by single mTECs, which had previously been impossible to define. A new surface marker was found to be differentially expressed in the insulin positive clone; CD34. The isolation of CD34+ primary mTECs showed an increased level of insulin expression and Aire expression. These findings have uncovered some of the Aire-independent regulatory mechanisms for insulin expression as a self-antigen in mTECs. / La prédisposition au diabète de type 1 est associé aux variantes génétiques qui modulent le taux d'expression de l'insuline dans le thymus et particulièrement dans les cellules médullaires epithéliales (mTECs). Cette expression de l'insuline ainsi que d'autres auto-antigènes dans les mTECs est essentielle pour maintenir l'auto-tolérance. Bien que le régulateur Aire est reconnu comme le principal contrôleur de l'expression des auto-antigènes il n'existe pas beaucoup plus d'information sur la régulation des auto-antigènes spécifiques et particulièrement sur l'insuline. Ma thèse est centrée sur ces questions.J'ai premièrement obtenu la preuve directe que le taux de glucose, le stimulus principal qui module l'insuline dans le pancréas ne modifie pas les niveaux d'expression de l'insuline dans le thymus, et ceci avec des études in vivo et in vitro. J'ai par après aussi démontré que les cytokines pro-inflammatoires Ifn-γ et Tnf-α ont des effets régulateurs dans le thymus, et l'addition de ces cytokines aux lignées cellulaires mTECs réduit les niveaux de l'insuline. Dans les souris manquant les gènes pour ces cytokines l'expression de l'insuline et d'autres auto-antigènes augmente. En plus, ce mécanisme est indépendant du régulateur Aire et constitue la première observation montrant l'absence de correlation entre l'insuline et Aire. Un autre facteur qui modifie les niveaux de l'insuline est la co-culture des thymocytes avec les mTECs. Le contact direct des deux types de cellules a augmenté l'expression de l'insuline ainsi que l'expression de Aire. De plus, nous avons procédé à l'analyse du profil transcriptionnel d'ARN de deux souches clonales de mTECs, une qui exprime l'insuline et une qui ne l'exprime pas. Ces résultats ont permis une vue d'ensemble des gènes qui sont exprimés par un mTEC individuel, que auparavant était impossible. Un nouveau marqueur de surface a été ainsi identifié, CD34, qui est exprimé à plus haut niveau dans le clone positif pour l'insuline. Les cellules mTECs primaires qui expriment CD34 ont étés séparées et elles expriment un niveau élevé l'insuline et le Aire. Ces résultats ont démontrés des nouveaux mécanismes indépendants de Aire qui contrôlent l'expression de l'insuline comme auto-antigène dans les mTECs.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.116855 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Levi, Dina |
| Contributors | Constantin Polychronakos (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Human Genetics) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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