Добірка наукової літератури з теми "Interactions cellules-Surface"

Les psychoses majeures telles la schizophrénie sont des troubles complexes qui peuvent impliquer des interactions multiparamétriques comprenant des facteurs génétiques et environnementaux comme des infections. Des études successives ont montré une association entre la schizophrénie et les rétrovirus endogènes humains (HERV). Les HERVs sont des composants du génome humain qui représentent 8 % de l’ADN chromosomique. Depuis plus d’une décennie, une famille spécifique de HERV, HERV-W, a été associée à la schizophrénie. Or, une fois activée, l’expression HERV-W peut être à l’origine de la production d’une protéine d’enveloppe (HERV-W Env) aux propriétés pro-inflammatoires et cytopathogènes via une très haute affinité pour le toll-like receptor 4 (TLR4). Ainsi la sécrétion de cette « toxine endogène » ou sa présentation à la surface des cellules productrices, induit une forte activation des voies de signalisation TLR4 dans les cellules du système immunitaire ou du tissu cérébral (microglie, en particulier). Une transcription élevée des gènes HERV-W a été rapportée dans des études effectuées sur différentes populations de patients schizophrènes en Europe, en Amérique du Nord et en Chine. Les antigènes de capside et d’enveloppe des protéines HERV-W ont été mis en évidence dans des échantillons de sang de patients schizophrène corrélant avec le dosage de CRP (marqueur d’inflammation), ceci, dans la sous-population des patients ayant une CRP positive. Par ailleurs, on a montré que certains Herpesviridae (CMV, HSV…), le virus influenza ou le parasite Toxoplasma gondii, qui sont des facteurs positivement associés à un risque plus élevé de développer une schizophrénie, avaient la capacité d’activer des éléments de la famille HERV-W dans certaines cellules. Les études expérimentales ainsi effectuées, démontrent que des facteurs environnementaux peuvent induire une modification de l’expression de ces éléments génétiques et, ainsi, induire une production auto-entretenue de protéine pathogène codée par certaines copies HERV-W. Différentes études ont aussi montré un effet potentiel de HERV-W Env sur le développement et le fonctionnement neuronal, via la dérégulation de neurorécepteurs (NMDA/DRD3) ou de facteurs comme le BDNF. D’autres paramètres de ces interactions complexes ont aussi été mis en évidence, comme certains profils immunogénétiques (HLA/génotype TLR4 susceptibles aux infections), un faible contrôle épigénétique (infections périnatales), des toxiques (cannabis ?) ou des stress particuliers. La résultante de ces interactions multiples, peuvent permettre de relayer les effets des facteurs environnementaux au niveau d’une expression génique HERV-W anormale codant pour une protéine immuno- et neurotoxique. Ainsi, HERV-W pourrait constituer un élément pivot dans la pathogenèse de la maladie, une fois activé au niveau du génome de certaines cellules. Par conséquent, notre hypothèse est qu’un événement infectieux ou inflammatoire majeur au cours de la grossesse, peut déclencher l’activation des éléments de HERV-W dans l’embryon ou le nouveau-né. L’activation de ces HERVs qui peuvent rétrotransposer dans le génome affecté, pourrait provoquer des modifications de l’ADN telles qu’observées ultérieurement chez les malades atteints de schizophrénie (CNV, microdélétions ou réarrangements génétiques, etc.). Un remaniement du génome HERV-W et d’éléments « génétique mobiles » associés, pourrait causer une expression aberrante HERV-W et conduire à un développement neurologique anormal, dans un contexte général de neurotoxicité inflammatoire. Des conditions de stress particulières et/ou des infections secondaires avec des agents neurotropes tels que, par exemple, le cytomegalovirus (CMV) ou le virus de l’herpès simplex de type 1 (HSV-1), pourraient alors venir augmenter ou réactiver l’expression des éléments modifiés de HERV-W modifiés ou dérégulés. Ceci conduirait à atteindre un seuil d’expression qui déclencherait des épisodes neuro-inflammatoires et/ou neurotoxiques à l’origine d’une symptomatologie psychotique aiguë. L’existence d’anticorps neutralisant cette toxine endogène, dont une IgG4 humanisée est actuellement développée en phase II d’essais cliniques pour d’autres pathologies neuro-inflammatoires, suggère que des études précliniques sont nécessaires pour étayer des stratégies de traitement spécifiques analogues. Une telle approche innovante ciblant une protéine endogène qui agirait en amont de la cascade pathogénique responsable de l’évolution de la maladie schizophrénique, pourrait la neutraliser et, potentiellement, réduire puis prévenir la survenue d’épisodes psychotiques ainsi que les conséquences neuropathologiques induites.

L'adhésion des cellules à la paroi des vaisseaux sanguins est un processus complexe. Les globules rouges doivent s'éloigner de la paroi du vaisseau pour éviter la formation de caillots, tandis que les cellules immunitaires peuvent migrer dans les tissus. Ce processus repose sur le glycocalyx, une couche de macromolécules couvrant la paroi des vaisseaux. Cependant, nous ne comprenons pas complètement comment les propriétés du glycocalyx (souplesse, épaisseur, composition des récepteurs) affectent cette régulation. Notre hypothèse est que l'adhésion sélective des cellules fait intervenir des facteurs mécaniques et biochimiques. Il est difficile d'étudier ce phénomène dans de vrais vaisseaux sanguins, c'est pourquoi mon étude s'est concentrée sur le développement d'une plateforme in vitro. Cette plateforme combine un modèle de glycocalyx avec des modèles synthétiques de globules blancs sous flux, permettant un contrôle précis des paramètres physiques et biochimiques du modèle de glycocalyx et des modèles de cellules.Le modèle de glycocalyx nouvellement développé comprend plusieurs ingrédients clés dont les propriétés sont étroitement contrôlées : une brosse d’acide hyaluronique (HA, un composant essentiel du glycocalyx endothélial) est combinée à la sélectine P (une molécule d'adhésion à la surface des cellules endothéliales qui joue un rôle essentiel dans l'orientation des leucocytes). En m'appuyant sur l'expérience précédente de mon groupe de recherche, j'ai utilisé une bicouche lipidique supportée sur une lamelle de verre (SLB) portant une monocouche de streptavidine (SAv), qui peut lier des molécules biotinylées par l'intermédiaire de liaisons biotine-SAv. Je présente ici un contrôle de la mobilité dans le plan des molécules ancrées à la bicouche lipidique fluide en utilisant le glutaraldéhyde (GTA) comme agent de réticulation pour la SAv. Des densités de greffage contrôlées de chaînes d'HA biotinylées à une extrémité et de différentes longueurs permettent de créer des brosses aux propriétés mécaniques différentes. Je présente également une nouvelle méthodologie permettant d'ajuster quantitativement la densité de greffage de molécules biotinylées plus petites, qui est utilisée ici pour contrôler la densité de greffage d'une "protéine adaptatrice" pour l'ancrage de la P-sélectine. Le nouveau modèle in vitro du glycocalyx permet ainsi de contrôler la mobilité latérale, la densité de surface et l'orientation de deux molécules fonctionnelles distinctes.Le deuxième élément clé de la nouvelle plateforme consiste en des modèles de globules blancs, développés sur la base de microbilles disponibles dans le commerce ayant la taille d'une cellule et une fonctionalisation de surface avec de la SAv. Je présente une méthodologie pour le greffage simultané de deux types de protéines à la surface des billes : CD44 biotinylé (un ligand exprimé à la surface des leucocytes, interagissant spécifiquement avec l'HA) et PSGL-1 (un ligand de la P-sélectine). En outre, je présente une méthode permettant de contrôler la densité de surface de chacune de ces protéines.J'utilise une combinaison de méthodes comme outils de quantification et de contrôle de la qualité de la formation du modèle de glycocalyx et de la fonctionnalisation des billes : microbalance à quartz avec mesure de dissipation (QCM-D) ; ellipsométrie spectroscopique (SE), microscopie à contraste interférentiel par réflexion (RICM) ; microscopie confocale avec redistribution de fluorescence après photoblanchiment (FRAP), et cytométrie en flux.Cette plateforme nouvellement établie offre des conditions contrôlées pour l'étude de l'adhésion des cellules sanguines, reliant les interactions chimiques cellule-glycocalyx et les aspects mécaniques de la migration cellulaire sous flux. Elle est facilement complexifiable ou adaptable, permettant une compréhension de plus en plus fine de l'adhésion des cellules aux vaisseaux sanguins
Cell adhesion to the blood vessel wall is a complex, highly regulated physiological process. Red blood cells must repel from the blood vessel wall to prevent blood clotting while immune cells can be recruited from the vascular system to migrate into surrounding tissues. Cell adhesion hinges on the critical role played by the glycocalyx, a soft gel-like layer coating the vascular wall. However, how glycocalyx mechanical (softness, thickness) and biochemical (the composition and the density of surface receptors) properties affect this regulation is still poorly understood. Our hypothesis is that selective cell adhesion requires an intricate interplay of mechanical and biochemical cues. Elucidating the physical and molecular mechanisms that underpin selective adhesion directly in real blood vessels is challenging owing to the complexity and lack of control in in vivo systems. In my research, I aimed to construct an in vitro molecular interaction platform to facilitate mechanistic analyses. The platform combines a molecularly-defined model of the glycocalyx with mimetics of white blood cells under flow. While developing such a platform posed challenges, it offers the advantage of precise control over the physical and biochemical parameters of both the glycocalyx mimetic and cell mimetics.The newly developed glycocalyx model includes several key ingredients with tightly controlled properties: a brush of hyaluronan (HA, an essential component of the endothelial glycocalyx) is combined with P-selectin (an adhesion molecule on the endothelial cell surface critical for the homing of leukocytes). Building on previous experience in my research group, I employed a silica-supported lipid bilayer (SLB) bearing a monolayer of streptavidin (SAv), that can bind biotinylated molecules via biotin-SAv bonds. I introduce here a control of the in-plane mobility of molecules anchored to the fluid lipid bilayer using glutaraldehyde (GTA) as a cross-linking agent for SAv. Controlled grafting densities of one-end biotinylated HA chains of various lengths then create brushes of different mechanical properties. I also present a new methodology for quantitatively tuning the grafting density of smaller biotinylated molecules, which is deployed here to control the grafting density of an ‘adapter protein’ for anchoring P-selectin. The new in vitro model of the glycocalyx thus affords control over the lateral mobility, the surface density and the orientation of two distinct functional molecules.The second key component of the newly developed platform consists of white blood cell mimetics, developed based on commercially available microbeads with the size of a cell and a SAv coating. I introduce a methodology for simultaneous grafting of two types of proteins onto the bead surface: biotinylated CD44 (a ligand expressed on leukocyte surfaces, interacting specifically with HA) and PSGL-1 (a ligand of P-selectin). Additionally, I present a method for controlling the surface density of each of these proteins.I use a combination of methods as monitoring and quality control tools of glycocalyx model formation and bead functionalization: quartz crystal microbalance with dissipation monitoring (QCM-D); spectroscopic ellipsometry (SE), reflection interference contrast microscopy (RICM); confocal microscopy with fluorescence recovery after photobleaching (FRAP) capabilities, and flow cytometry.This newly established platform provides a controlled environment for studying blood cell adhesion, effectively bridging the divide between cell-glycocalyx chemical interactions and the mechanical aspects of cell migration under flow, including attachment and repulsion from the vascular wall. This platform holds the potential for expansion to encompass other surface adhesion molecules or to integrate multiple adhesion molecules, to gradually advance from the bottom up our understanding of the mechanisms governing cell adhesion to blood vessels

L'objectif visé dans cette étude consiste à développer une méthodologie de caractérisation des interactions ligands/récepteurs cellulaires à la surface d'un transducteur physique. Le ligand immobilisé est représenté par un cyclopentapeptide c(-RGDfK-) dont les propriétés de reconnaissance spécifique pour l'intégrine alphaV beta3 sont bien connues. Les travaux de thèse présentés dans ce manuscrit concernent la synthèse des ligands peptidiques, la mise au point des différentes techniques d'immobilisation de ces ligands et enfin la caractérisation des interactions biomoléculaires avec des cellules exprimant l'intégrine. Le ligand peptidique est présenté de façon multivalente sur un châssis moléculaire cyclodécapeptidique de séquence c(-Pro-Gly-Lys-Lys-Lys-)2. Le greffage des différents motifs se fait via la formation d'un lien éther d'oxime ou d'un lien amide sur les chaînes latérales des lysines orientées de part et d'autre du plan moyen du cyclopeptide. Trois approches ont été mises en œuvre pour fixer les ligands -RGD- sur une surface : le couplage affin, l'insertion dans une bicouche lipidique et le couplage covalent. Les surfaces fonctionnelles résultantes ont été caractérisées par des méthodes physico-chimiques d'analyse de surface et d'interface. Des tests d'adhésion cellulaire, suivis par QCM-D et par microscopie optique, ont ensuite permis de caractériser les propriétés de reconnaissance des ligands peptidiques. La comparaison des signaux de QCM-D et des images de la surface, obtenus à différents taux de greffage du ligand a permis d'identifier une densité de greffage minimale en ligand nécessaire à l'adhésion et à l'étalement des cellules.

Dans le présent travail, nous montrons comment des couches minces d'oxydes peuvent être utilisées comme surfaces bioactives, un domaine de recherche encore peu exploré. À cet effet, des couches minces de TiO2, Al2O3, VOx et quelques autres oxydes ont été déposés sur des substrats de verre par la technique d'ablation laser pulsé (PLD), et l'adhésion, la prolifération et la différenciation de cellules souches mésenchymateuses humaines dérivées de moelle osseuse ont été évaluées. Le comportement des cellules a été analysé par rapport aux principaux paramètres de surface tels que la chimie, la mouillabilité, la morphologie et l'épaisseur des films. Nos résultats indiquent que les couches minces de TiO2 et Al2O3 peuvent non seulement favoriser l'adhésion et la croissance des cellules souches mésenchymateuses, mais peuvent également être utilisées pour influencer la différenciation ostéogénique et chondrogénique. En outre, l'effet de films minces d'oxydes sur l'adhésion et la croissance de lignées de cellules cancéreuses a été examiné. Nous avons montré que la culture de ces lignées cellulaires sur des films minces affecte leur croissance et, par conséquent, pourrait être une méthode utile pour effectuer des tests de dépistage des drogues.Cette étude fournira une meilleure compréhension de la corrélation entre la chimie de surface et la réponse cellulaire, qui a un role important dans le domaine de la fabrication de biomatériaux
In the present work we demonstrate how oxide thin films can be used as bioactive surfaces, a field of research which is still underexplored. For this purpose, thin films of TiO2, Al2O3, VOx and some others were deposited on glass substrates using the Pulsed Laser Deposition (PLD) technique, and adhesion, proliferation and differentiation of human bone marrow-derived mesenchymal stem cells were evaluated. Cell behavior was analyzed with respect to the various key surface parameters such as chemistry, wettability, morphology and the thickness of films.Our results indicate that thin films of TiO2 and Al2O3 can not only support mesenchymal stem cells adhesion and growth, but also can be used to influence osteogenic and chondrogenic differentiation path. Additionally, effect of oxide thin films on adhesion and growth of cancer cell lines was studied. We showed that culturing these cell lines on thin films affects their growth and, therefore, could be a valuable method to perform screening tests with drugs.This work will provide a better understanding of correlation between surface chemistry and cellular response, which has a high significance in the field of biomaterials fabrication

Les glycolipides sont des constituants du feuillet externe de la membrane plasmique des cellules procaryotes et eucaryotes. Ils interviennent dans de nombreux processus cellulaires, tels que la differenciation, la proliferation, la transduction du signal et la reconnaissance de differents ligands (hormones, champignons, virus, bacteries et toxines bacteriennes). Au cours de cette these, nous avons analyse l'interaction de la glycoproteine d'enveloppe de surface du vih-1 (gp120) et du vih-2 (gp105) avec differents glycolipides exprimes principalement par les cellules epitheliales intestinales, mais aussi par d'autres cibles cellulaires du virus : spermatozoides, lymphocytes cd4 + et macrophages. A l'aide d'analogues synthetiques de glycolipides, nous avons confirme l'implication de la boucle v3 de la gp120 dans la reconnaissance du galactosylceramide (galcer) par la gp120, et donc dans le mecanisme d'infection des cellules intestinales ht-29. L'interaction gp120-glycolipide a ete etudiee a l'aide des films monomoleculaires mimant les microdomaines membranaires de glycolipides. Cette etude a confirme le role du galcer -hydroxyle dans l'interaction du vih avec l'epithelium intestinal. Ce recepteur est implique dans la fusion du virus (vih-1 et vih-2) avec la membrane plasmique des cellules intestinales alors que le 3'sulfogalcer (ou sulfatide), bien que reconnaissant la gp120, n'est pas fonctionnel. Nous avons egalement identifie trois nouveaux recepteurs glycolipidiques du vih : le galactosyl-acyl-alkyl-glycerol des spermatozoides, le globotriaosylceramide (gb3) et le gm3 des cellules cd4 + (lymphocytes et macrophages). L'adhesion du virus aux microdomaines de gm3 ou de gb3 faciliterait la formation du complexe cd4-gp120-corecepteur (cxcr4 pour gb3, ccr5 pour gm3).

Les propriétés particulières des nanoparticules de dioxyde de titane (nTiO2) liées à leur petite taille (<100 nm) en font des matériaux utilisés dans de nombreuses applications de la vie quotidienne (cosmétiques, biomatériaux…). Cependant, leurs effets sur la santé humaine et sur l’environnement sont encore mal connus. Dans notre étude, des nTiO2 anatase et des nTiO2 rutile enrobées de silice ont été testées sur deux lignées cellulaires murines modèles : les pré-ostéoblastes MC-3T3 et les fibroblastes L929. Afin de comprendre les mécanismes de leur cytoxicité, l’état d’agrégation des nTiO2 dans les différents milieux de culture a été étudié, ainsi que leur interaction avec la protéine majoritaire de la matrice extracellulaire, la fibronectine (Fn). Les conséquences de ces interactions sur l’adhésion des cellules MC-3T3 à des revêtements de Fn ont également été évaluées. Nous avons pu mettre en évidence une cytotoxicité des nTiO2 dépendante du type cellulaire étudié, de la dose de nanoparticules, mais également de la nature chimique de la surface des nanoparticules. L’interaction des nTiO2 avec la Fn et la diminution de l’adhésion cellulaire dépendent aussi de la concentration et des propriétés de surface des nanoparticules. Par ailleurs, nos études de cytotoxicité concernant les pré-ostéoblastes ont montré une sécrétion de fortes doses de la cytokine pro-inflammatoire IL-6, connue pour induire l’ostéolyse via l’activation d’ostéoclastes. Ainsi notre étude met en évidence l’urgence de reconsidérer l’utilisation de biomatériaux nanostructurés qui pourraient inhiber la reconstruction osseuse
The small size (<100 nm) of titanium dioxide nanoparticles (nTiO2) gives them special properties that make them usefull for many everyday life applications (cosmetics, biomaterials. . . ). However, their effects on human health and the environment remain unkown or misunderstood. In this study, anatase nTiO2 and silica-coated rutile nTiO2 were tested on two murine cell lines: MC-3T3 pre-osteoblasts and L929 fibroblasts. In order to understand the cytotoxic mechanisms, TiO2 nanoparticles aggregation in different culture media and their interaction with fibronectin (Fn) –the major protein of the extracellular matrix– were studied. The consequences on MC-3T3 cell adhesion to Fn coatings were also evaluated. We have demonstrated that nTiO2 cytotoxicity depends on their concentration, the cell type, and the chemical nature of the nanoparticle surface. The interaction of nTiO2 with Fn and the decrease of cell adhesion also depend on the concentrations and surface’s nature of nanoparticles. Moreover, our cytoxicity studies concerning pre-osteoblasts have shown a secretion of high levels of the pro-inflammatory cytokine IL-6, known to mediate osteolysis by osteoclast activation. Thus, our study highlights the urgent need to reconsider the use of nanostructured biomaterials and to determine if they could inhibit bone reconstruction

Une brosse de polymères est une matrice dense de macromolécules greffées à une surface donnée. Au-delà des brosses synthétiques réalisées en laboratoire, on trouve des exemples très variés dans la nature: un exemple emblématique est le glycocalyx endothélial, décorant la surface interne des vaisseaux sanguins des mammifères. L'interaction de cette structure avec le plasma et les cellules sous écoulement n'est encore que très partiellement explorée. La présente thèse propose, grâce à des simulations de "Dissipative Particle Dynamics", un modèle coarse-grained pour une analyse auto-cohérente d'une brosse polymérique dense sous écoulement parabolique. Cette étude mésoscopique met en évidence l'importance des effets collectifs entre molécules, entraînée par l'hydrodynamique, et propose des nouvelles interprétations à la phénoménologie du système brosse-écoulement. Des résultats préliminaires sont également produits pour l'interaction sous écoulement entre un objet mésoscopique déformable (prototype d'un globule rouge) et les polymères greffés
Polymer brushes are dense matrices of grafted macromolecules. In addition to brushes finely designed in laboratory, various examples are offered by Nature, as the endothelial glycocalyx, decorating the lumen of mammalian blood vessels. The interaction of such network with the flowing plasma and cells is still partially unknown.The present thesis, by mean of Dissipative Particle Dynamics simulations, proposes a coarse-grained model for the self-consistent analysis of a dense polymer brush under parabolic flow. Our mesoscale investigation highlights the relevance of collective effects, driven by hydrodynamics, and proposes novel interpretations regarding the rich phenomenology of the brush-flow system.Preliminary results are also provided for the interplay between a mesoscopic deformable flowing object (prototype of a red blood cell) and the grafted polymers

La membrane joue un rôle clé dans un large nombre de processus physiologiques. Lors d’une activation cellulaire, l’externalisation de PS sur la membrane plasmique est suivie par l’émission de microvésicules membranaires (MV). Les MV reflétant le profil antigénique de la cellule et de la stimulation dont elles sont originaires. Le microenvironnement tumoral est enrichi en MV libérées par les cellules qui constitue le tissu cancéreux. En nous focalisant sur l’implication des fibroblastes nous proposons un modèle in vitro dans lequel les cellules normales et cancéreuses communiquent entre elles via MV. Le but de cette étude est d’élucider un mécanisme, dans lequel les cellules du cancer de la prostate influencent le comportement de cellules normales du stroma, et ces dernières affectent l’agressivité des cellules de carcinome, Le tout via la libération mutuelle de MV pour promouvoir ou soutenir la création d’une niche favorable au développement de la tumeur
The plasma membrane plays a pivotal role in a large number of physiological processes. After cellular stimulation, externalization of PS in the exoplasmic leaflet of plasma membrane is followed by the shedding of membrane microvesicles (MV) in almost all cell types. MV composition reflect the antigenic profile of cells which they originate from, depending on the stimulus apply. Tumour microenvironment is highly enriched in MV shed from cells infiltrating the tumour tissue. Fibroblasts are associated with tumour cells at all stages of cancer progression. Focusing on fibroblasts implication in cancer, we propose an in vitro model in which cancer and normal cells communicate each other via MV. The aim of this study is to elucidate a mechanism, in which prostate cancer cells influence the behaviour of normal stromal cells that in turn affect the aggressiveness of carcinoma cells by mutual MV shedding, promoting or support the creation of a niche favourable for tumour development