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IL-22 is a cytokine produced by Th1, Th17 lymphocytes and by NK cells. It acts on different organs such as liver, pancreas, skin and the intestines. This cytokine is highly expressed in psoriasis and rheumatoid arthritis in which it can be considered as a pro-inflammatory cytokine. IL-22 is also expressed in Inflammatory Bowel Disease (IBD) but its involvement still has to be elucidated. We tried to study its role in two experimental models mimicking the human pathology: the dextran sulphate sodium (DSS) colitis and the adoptive transfer colitis. These models were performed in knock out (KO) mice for IL-22. The DSS-induced colitis model consists in the administration of DSS 2,5 % in drinking water. These mice develop a colitis characterized by bloody diarrhea, weight loss, shortening of the colon, neutrophilic infiltration, crypt loss and goblet cell hypoplasia. We observed that IL-22 KO mice loose more weight and seem to develop more inflammation in the colon as compared to wild type (WT) mice. Gene expression analysis performed by microarray and quantitative RT-PCR showed an increased expression of RegIIIβ, RegIIIγ and Pla2g2a genes induced by DSS treatment in WT mice but not, or marginally, in IL-22 KO mice. The functions of these genes could explain the beneficial effect of IL-22 in this colitis model. The adoptive transfer model consists in injection of effector T lymphocytes (CD4+CD45RBhigh) in immunodeficient mice. These mice develop a colitis manifested by weight loss, diarrhea, ano-rectal prolapse, colon dilatation, crypt elongation and loss of goblet cells. However, in our hands, colitis induction in SCID mice was not reproducible. Nevertheless, we could demonstrate that this induction correlated with IL-22 production. This was observed when WT or IL-22 KO cells were transferred in mice. This suggests that the innate immune system of recipient SCID mice is the main source of IL-22 in this model. This observation showed that transferring IL-22 KO lymphocytes into SCID mice is not an appropriate model to characterize the role of IL-22. Taken together, our results indicate that IL-22 plays a beneficial role in DSS-induced colitis. This effect could be explained by the induction of RegIIIβ, RegIIIγ and Pla2g2a genes coding for mediators with anti-inflammatory properties. L'IL-22 est une cytokine produite par les lymphocytes Th1, Th17 ainsi que par les cellules NK. Elle agit sur différents organes dont le foie, le pancréas, la peau et les intestins. Cette cytokine est exprimée fortement dans des pathologies comme le psoriasis et l'arthrite rhumatoïde où elle jouerait un rôle pro-inflammatoire. L'IL-22 est également exprimée dans les maladies inflammatoires des intestins mais son implication n'est pas encore élucidée. Nous avons étudié son rôle dans deux modèles expérimentaux tentant de reproduire la colite humaine : le modèle sulfate de dextran (DSS) et le modèle de transfert adoptif. Ces modèles ont été appliqués à des souris knock out (KO) pour le gène de l'IL-22. Le modèle d'induction par le DSS consiste à administrer du DSS 2,5 % dans l'eau de boisson des souris. Les souris développent une colite caractérisée par une diarrhée sanguinolente, une perte de poids, un rétrécissement du côlon, une infiltration de neutrophiles, la perte des cryptes glandulaires et une hypoplasie des cellules caliciformes. Nous observons que les souris KO pour l'IL-22 perdent plus de poids et semblent développer une inflammation plus importante du côlon par rapport aux souris wild type (WT). L'analyse de l'expression des gènes par microarray et RT-PCR quantitative montre que le traitement au DSS induit les gènes RegIIIβ, RegIIIγ et Pla2g2a dans les souris WT mais pas ou plus faiblement dans les souris KO IL-22. Ces gènes possèdent des fonctions qui pourraient expliquer le rôle favorable exercé par l'IL-22 dans ce modèle de colite. Le modèle de transfert adoptif consiste à injecter des lymphocytes T effecteurs (CD4+CD45RBhigh) dans des souris immunodéficientes. Ces souris développent alors une colite qui se manifeste par une perte de poids, une diarrhée, un prolapsus ano-rectal, une dilatation du côlon, une élongation des cryptes glandulaires et une perte des cellules caliciformes. Cependant, dans nos mains, l'induction de la colite dans les souris SCID ne s'est pas avérée reproductible. Malgré cela, nous avons pu démontré que l'induction de la colite s'accompagnait de la production d'IL-22. Celle-ci est observée lorsque les cellules transférées proviennent de souris WT, mais également avec des cellules de souris KO IL-22. Ceci suggère que les souris SCID receveuses produisent de l'IL-22 reflétant une activation du système immunitaire inné. Cette observation rend vaine notre tentative de caractériser le rôle de l'IL-22 en transférant des lymphocytes T KO pour cette cytokine. En conclusion, nos résultats indiquent que l'IL-22 joue un rôle favorable dans la colite au DSS. Cet effet pourrait s'expliquer par l'induction des gènes RegIIIβ, RegIIIγ et Pla2g2a qui codent pour des médiateurs possédant des propriétés anti-inflammatoires.

interleukin-22 --- Colitis --- Cytokines

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L'interleukine 22, une cytokine appartenant à la famille de l'IL-10, est sécrétée par les cellules immunitaires lors d'un phénomène d'inflammation. Elle agit principalement sur des cellules épithéliales comme médiateur de l'immunité innée. De manière générale, l'IL-22 joue un rôle protecteur sur les épithéliums en favorisant sa régénération et en stimulant ses défenses antimicrobiennes. C'est le cas des maladies inflammatoires intestinales, dans lesquelles il a été démontré que l'IL-22 joue un rôle bénéfique sur les cellules épithéliales intestinales. Cependant, l'expression excessive et prolongée d'IL-22 peut avoir des effets délétères sur les épithéliums, et ainsi induire des pathologies telles que le psoriasis et le cancer du côlon. Les effets de l'IL-22 pouvant être pro- ou anti-inflammatoires, il est nécessaire de trouver un moyen de réguler finement sa signalisation.L'IL-22 agit sur les cellules épithéliales via un récepteur composé de deux chaines : l'IL-22Ra et I'ILJ O-R. La fixation de l'IL-22 sur son récepteur provoque l'activation de différentes voies de signalisation intracellulaires, notamment l'activation de la voie JAK-STAT. STAT3, le médiateur principal de l'IL-22R, peut être phosphorylé par deux mécanismes différents : la voie JAK-STAT classique et la voie JAK-STAT alternative. Contrairement à la voie classique, la voie alternative est indépendante des tyrosines du récepteur. STAT3 semble pré-associée de manière constitutive à la partie C-terminale de l'IL-22R via son domaine coiled-coil et peut alors être directement phosphorylée par les JAKs. En ciblant la voie JAK-STAT alternative, il serait possible de diminuer les effets délétères apportés par une concentration excessive d'IL-22, tout en gardant ses effets bénéfiques en maintenant la voie classique active.L'objectif de ce mémoire est de confirmer l'existence de la voie alternative sur des lignées cellulaires exprimant physiologiquement le récepteur. La partie C-terminale de l'IL-22R est modifiée spécifiquement grâce au système Crispr-Cas9. Les mutations des différents clones sont identifiées après séquençage de l'IL-22R et leur signalisation est analysée au niveau de la phosphorylation des STATs, de l'activation de leurs promoteurs et de l'expression de gènes cibles. Les résultats obtenus confirment l'existence de la voie JAK-STAT alternative car les clones modifiés présentent une plus faible activation de STAT3. De plus, la signalisation de STAT1 et STAT5 semble également être perturbée. Ces différents mutants ainsi que d'autres constructions du laboratoire nous ont également permis de restreindre la région d'acides aminés responsable de ce mécanisme alternatif. lnterleukin-22, a member of the IL-10 family cytokine, is secreted by immune cells during an inflammatory process. IL-22 acts on epithelial cells as an innate immunity mediator. Usually, IL-22 plays a protective role on epithelium. For example, in inflammatory Bowel Diseases, IL-22 can dampen the symptoms. lt induces the production of antimicrobial peptides, preserves the integrity of mucosal barrier and promotes the proliferation of intestinal epithelial cells. However, excessive and chronic expression of IL- 22 may have harmful effects on epithelium, inducing pathologies such as psoriasis and colon cancer. ln view of the dual biological role of the cytokine, it is necessary to find a new way of regulation.IL-22 acts on target cells via a transmembrane receptor complex that consists of two different subunits: IL-22Ra and IL10-RJl. The IL-22/IL-22R binding activates several downstream signaling pathways, especially the JAK-STAT pathway. The main IL-22R mediator STAT3 can be phosphorylated by two different ways: the well-described classical mode of activation and an alternative mode of activation. ln contrast to the classical activation, the laboratory demonstrated that the alternative pathway is receptor tyrosine­ independent. Using cells stably transfected with truncated forms of the receptor, they showed that STAT3 seems to be constitutively associated to the C-terminal part of IL-22R through its coiled-coil domain and is directly phosphorylated by the JAKs. By targeting this non-conventional JAK-STAT pathway, it would be possible to reduce the harmful impact of an excessive concentration of IL-22, while maintaining the beneficial effects by a basal activation of STAT3 via the classical pathway.The aim of this work is to confirm the importance of the JAK-STAT alternative pathway in human cell lines that physiologically expressed the receptor. The IL-22R C­ terminus is specifically edited by the Crispr-Cas9 system. The mutations in the different clones are identified by sequencing and their signaling is analyzed at the level of STATs phosphorylation, promoter activation, and gene expression. The results confirm the existence of the JAK-STAT alternative pathway because the clones showed a reduced STAT3 activation. ln contrast to previous results obtained with the IL-22R stably transfected cells, STAT1 and STAT5 signaling seems to be also altered in our HT-29 cells, which are intestinal epithelial cells. We have also modified the IL-22R in two other cell lines to confirm this unexpected result. Finally, these different mutants, as well as other mutant constructions of the laboratory, help us to narrow the amino acids region responsible for this alternative mechanism.

Interleukin-22 receptor --- Janus Kinases

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Interleukin-22 (IL-22) is a key mediator of immunity at barrier surfaces, enhancing antimicrobial immunity , promoting tissue regeneration and regulating the inflammatory process. But this cytokine exhibits a double nature. Indeed, favorable during hepatitis and inflammatory bowel diseases, IL-22 overexpression is detrimental in psoriasis and arthritis.This highlights the crucial need for a tight regulation of the effects ofIL-22.The finding of Interleukin-22 Binding Protein (IL-22BP), a soluble receptor that specifically binds IL-22, raised high expectations about a physiological way to control IL-22 effects. Soluble cytokine receptors can positively regulate cytokine action or, on the contrary, act as an antagonist. Although IL-22BP seems to play an inhibitory role in vitro, we still don't know much about its in vivo functions.In order to learn more about IL-22BP physiological effects, we first inactivated this protein with antibodies directed at the binding surface of IL-22 on IL-22BP, generating IL- 22BP knock-down mice. On the one hand, we used a monoclonal antibody as a passive treatment. On the other hand, we induced by active immunization the in situ production of auto-antibodie s. Mice were immunized by repeated electro-transfers of plasmid coding for the fusion protein mIL-22BP-hCD134L or by combining DNA electro-transfer and the injection of Pl .HTR tumor cells expressing the very same fusion protein (prime-boost method). This first step in our study allowed us to deepen the knowledge about auto-immunization targeting autologous cytokines and to emphasize the significance of a two-steps immunization procedure.In the second part of this work, we assessed the impact of the immunization against IL-22BP in four inflammatory models where IL-22 plays a significant role : the lipopolysaccharide-induced inflammation, the dextran sulfate sodium colitis, the imiquimod­ induced psoriasis and the intradermal injection of IL-22. We analyzed the inflammatory response and compared it to the data obtained from IL-22BP competent mice. In our first model, we noticed a significantly higher induction of IL-22 dependent genes in mice whose IL-22BP had been inhibited . This suggests an antagonist in vivo role for IL-22BP. But these results couldn 't be reproduced in the dextran sulfate sodium colitis mode!, neither in the two cutaneous models.Ascertaining other inflammatory models showing constant expression of IL-22BP and inflammatory read-outs strictly dependent on IL-22, together with the use of both knock-out and knock-down mice, would constitute the ideal method to further explore IL-22BP physiological functions. L’interleukine-22 (IL-22) est un élément clef de la communication entre le système immunitaire et les barrières épithéliales, renforçant les défenses de l’organisme contre les pathogènes, favorisant la régénération tissulaire et régulant l’inflammation. La mise en évidence du caractère équivoque de cette cytokine, bénéfique dans l’hépatite et les maladies inflammatoires de l’intestin mais délétère en cas de psoriasis ou d'arthrite par exemple, révèle la nécessité d'une régulation fine de ses effets.Dans ce contexte, la découverte du récepteur soluble de l 'I L-22, l’interleukin-22 binding protein (IL-22BP), ouvre une piste prometteuse dans le contrôle de l'IL-22. De nombreuses cytokines possèdent en effet des récepteurs solubles ; certains l imitent l'action de la cytokine tandis que d'autres agissent en agonistes. L'lL-22BP présente un visage antagoniste in vitro, mais la caractérisation de ses propriétés in vivo est indispensable afin de confirmer son rôle dans la régulation de l'IL-22.Dans ce but, notre stratégie a été d'inactiver l 'IL-22BP à raide d'anticorps ciblant le site d’interaction entre lïL-22 et l 'IL-22BP, générant ainsi des souris knock-down pour l 'I L- 22BP. Nous avons d'une part procédé par immunisation passive, via l’administration d'un anticorps monoclonal. D'autre part, nous avons induit la génération in situ d'anticorps inhibiteurs par immunisation active. Des souris ont été auto immunisées par électro-transfert d'un plasmide codant pour une protéine de fusion m I L-22BP-hCD134L , ou par une combinaison d'électro-transfert et d'injection de cel lules P l .HTR exprimant à leur surface cette même protéine de fusion (méthode prime-boost). Cette première étape de notre étude nous a permis d'approfondir la connaissance des techniques d'immunisation dirigées contre des cytokines autologues chez la souris et de mettre en évidence l 'intérêt d'une méthode d'immunisation en deux temps.Ensuite, nous avons expérimenté chez les souris knock-down pour l'IL-22BP quatre modèles inflammatoires dans lesquels l 'implication de rJ L-22 est reconnue : l’inflammation au lipopolysaccharide, la colite au dextran sulfate de sodium, le psoriasis par application d'imiquimod et l'injection intradermique d'IL-22. Dans notre premier modèle, nous avons pu observer une induction significativement plus importante de gènes dépendants de rI L-22 chez les souris dont J'IL-22BP est inhibée, suggérant un rôle antagoniste de l'IL-22BP in vivo. Ce résultat n'a pas pu être reproduit dans la colite au dextran sulfate de sodium, pas plus que dans les deux modèles inflammatoires cutanés.Utiliser des souris knock-down et know-out pour l'IL-22BP dans d'autres modèles inflammatoires, qui présenteraient une production soutenue d'IL-22BP, et identifier des marqueurs d'inflammation strictement dépendants de l 'IL-22, nous semble la démarche idéale pour confirmer l'hypothèse d'un rôle antagoniste joué in vivo par l 'IL-22BP.

Interleukin-22 receptor --- Receptors, Interleukin

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IL-22 is' a cytokine produced in the inflamed skin. lt plays a deleterious role in cutaneous pathologies such as psoriasis while it has a protective role in guts and intestinal inflammatory diseases such as colitis. IL-22 is produced by different types of T lymphocytes as well as by innate lymphoid cells (ILC). ln vitro, it has been shown that IL-22 production by Th17 is dependent on the transcription factor AHR which is a cytosolic factor able to bind aryl hydrocarbons. The majority of IL-22 producing cells express this factor. Thereby, we wondered whether it was necessary for IL-22 production by every type of cells.ln this study, we focused on IL-22 production by skin cells.To induce IL-22 production by skin cells, we used a psoriasis mode! based on topical application of imiquimod on ears. The role of AHR in this model was studied by treating Ahr-deficient mice (Ahr l-) and wild-type (WT) mice. If Ahrl- mice have a reduced production of IL-22, we hypothesized that these mice should be protected against imiquimod treatment because IL-22 plays a deleterious role in this model.lndeed, after imiquimod treatment, Ahrl- mice display an acanthosis less important compared to wild-type mice. Deleterious role of this factor is also observed in mice deficient in T and B lymphocytes . We show that this reduced acanthosis is associated with a decrease of IL-22 expression in total skin. However, Ahr-deficient mice are still able to produce IL-22, demonstrating that AHR is not absolutely needed for IL-22 production. Analyzing IL-22 producing cell populations, we show that only Th17 require AHR to express IL-22 while other populations of T lymphocytes or innate cells are still able to produce IL-22 in the absence of AHR. Finally, our results show that AHR would act on proliferation and/or recruitment of IL- 22 producing cells in skin because we observe a diminution of the number of T lymphocytes and innate lymphoid cells in Ahrl- skin.To conclude, AHR seems to have pro-inflammatory roles in skin and its direct effect on IL-22 production seems to be limited to Thl7.de l'immunité innée appelées ILCs. ln vitro, il a été démontré que le mécanisme de production de l'IL-22 par les Th17 in vitro dépendait du facteur de transcription AHR qui est un récepteur cytosolique capable de fixer des aryls hydrocarbures. Ce facteur de transcription étant exprimé par les cellules produisant l'IL-22, nous nous sommes demandé si,de manière générale, il était nécessaire à la production d'IL-22 par toutes les cellules.Au cours de ce travail, nous nous sommes focalisés sur la production d'IL-22 par les cellules de la peau. Afin d'induire l'express ion de cette cytokine au niveau cutané, nous avons utilisé un modèle de psoriasis basé sur l'application d'imiquimod . Le rôle de AHR dans ce modèle a été étudié en traitant des souris déficientes en AHR (Ah( 1-) ainsi que des souris sauvages. Si les souris Ahr-J.présentent un déficit au niveau de la production d'IL-22,nous devr ions observer une protection de ces souris suite au traitement à l'imiquimod car l'IL-22 y joue un rôle délétère.Effectivement, après traitement à l'imiquimod, les souris Ah(1-présentent une acanthose moins importante que leurs homologues sauvages. Le rôle délétère de ce facteur est également observé dans des souris déficientes en lymphocytes T et B. Nous montrons que cette diminution d'acanthose est associée à une réduction de l'expression de l'IL-22 dans la peau totale. Cependant, les souris déficientes en Ahr sont toujours capables de produire de l'IL-22,ce qui démontre que ce facteur n'est pas absolument nécessaire à la production d'IL-22. En analysant les différentes cellules produisant l'IL-22 dans la peau, nous montrons que seuls les Th17 requièrent AHR pour exprimer l'IL-22 alors que d'autres populations de lymphocytes T ou des cellules de l'immunité innée sont toujours capables de produire de l'IL-22 en l'absence d'AHR. Nos résultats montrent également que AHR agirait plutôt sur la prolifération et/ou le recrutement des cellules produisant l'IL-22 au niveau de la peau car nous observons une diminution du nombre de lymphocytes T et d'ILCs dans la peau de souris.En conclusion, AHR semble avoir des effets pro-inflammatoires dans la peau et son implication directe dans la production d'IL-22 semble être limitée aux Th17. L'IL-22 est une cytokine produite dans la peau lors d'une inflammation. Elle joue un rôle délétère dans certaines maladies cutanées telles que le psoriasis alors qu'elle a un effet protecteur dans l'intestin et dans des maladies inflammatoires comme la colite. L'IL-22 peut être produite par différents types de lymphocytes T ainsi que par des cellules de l'immunité innée appelées ILCs. ln vitro, il a été démontré que le mécanisme de production de l'IL-22 par les Th17 in vitro dépendait du facteur de transcription AHR qui est un récepteur cytosolique capable de fixer des aryls hydrocarbures. Ce facteur de transcription étant expr imé par les cellules produisant l'IL-22, nous nous sommes demandé si,de manière générale, il était nécessaire à la production d'IL-22 par toutes les cellules.Au cours de ce travail, nous nous sommes focalisés sur la production d'IL-22 par les cellules de la peau. Afin d'induire l'express ion de cette cytokine au niveau cutané, nous avons utilisé un modèle de psoriasis basé sur l'application d'imiquimod . Le rôle de AHR dans ce modèle a été étudié en traitant des souris déficientes en AHR (Ah( 1-) ainsi que des souris sauvages. Si les souris Ahr-J.présentent un déficit au niveau de la production d'IL-22,nous devr ions observer une protection de ces souris suite au traitement à l'imiquimod car l'IL-22 y joue un rôle délétère.Effectivement, après traitement à l'imiquimod, les souris Ah(1-présentent une acanthose moins importante que leurs homologues sauvages. Le rôle délétère de ce facteur est également observé dans des souris déficientes en lymphocytes T et B. Nous montrons que cette diminution d'acanthose est associée à une réduction de l'expression de l'IL-22 dans la peau totale. Cependant, les souris déficientes en Ahr sont toujours capables de produire de l'IL-22,ce qui démontre que ce facteur n'est pas absolument nécessaire à la production d'IL-22. En analysant les différentes cellules produisant l'IL-22 dans la peau, nous montrons que seuls les Th17 requièrent AHR pour exprimer l'IL-22 alors que d'autres populations de lymphocytes T ou des cellules de l'immunité innée sont toujours capables de produire de l'IL-22 en l'absence d'AHR. Nos résultats montrent également que AHR agirait plutôt sur la prolifération et/ou le recrutement des cellules produisant l'IL-22 au niveau de la peau car nous observons une diminution du nombre de lymphocytes T et d'ILCs dans la peau de souris AhLR-.En conclusion, AHR semble avoir des effets pro-inflammatoires dans la peau et son implication directe dans la production d'IL-22 semble être limitée aux Th17.

Interleukin-22 receptor --- Aryl Hydrocarbon Receptor Nuclear Translocator --- Psoriasis

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This Special Issue contributes original research and review articles on the role of new protein, molecular, and genetic markers used for the diagnosis and progression of civilization diseases, as well as biomarkers useful in the monitoring the effects of the implemented treatment.

Medicine --- pharmacogenomics --- NGS variants --- personalized medicine --- FSHR --- personalized drug therapy --- hedgehog-interacting protein --- impaired fasting glucose --- impaired glucose tolerance --- newly diagnosed diabetes --- normal glucose tolerance --- inflammatory bowel disease --- ulcerative colitis --- Crohn’s disease --- extracellular matrix components --- hyaluronan --- inflammatory bowel diseases (IBD) --- Crohn’s disease (CD) --- ulcerative colitis (UC) --- sulfated glycosaminoglycans (sGAG) --- hyaluronan (HA) --- soluble part of syndecan-1 (sCD138) --- microRNA --- cardiovascular disease --- diabetes --- mortality --- antiplatelet therapy --- platelet reactivity --- Let-7e --- miR-126 --- miR-223 --- miR-125a-3p --- CCL11 --- CCL24 --- CCL26 --- CCR3 --- CRC --- adiponectin --- adipokines --- rheumatology --- obesity --- overweight --- case control study --- rheumatoid arthritis --- TNF-α inhibitors --- bone turnover markers --- PINP --- PICP --- NTX-I --- CTX-I --- RANKL/OPG --- ovarian cancer --- interleukin 21 --- interleukin 22 --- lymphocytes --- macrophages --- dendritic cells --- innate lymphoid cells --- breast cancer --- extracellular matrix --- proteins --- tumorigenesis --- tumor microenvironment