Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L'ARN interférence (ARNi) est un phénomène découvert en 1998 par lequel la présence d'ARN double brin au sein d'une cellule entraîne la dégradation d'ARN de séquence homologue. L'ARNi est effectué par un complexe ribonucléoprotéique contenant des petits ARN double brin et au moins une protéine de la famille Argonaute. Cette thèse a été consacrée à l'étude de l'ARNi chez le protozoaire Trypanosoma brucei. Nous avons d'abord défini les conditions d'utilisation de l'ARNi au niveau de la spécificité et de l'efficacité, paramètres qui ont servi à l'élaboration d'un logiciel permettant la sélection de l'ARN double brin pour les études fonctionnelles. Ensuite, nous avons recherché plusieurs gènes candidats codant pour des protéines participant à l'ARNi. Le meilleur d'entre eux, TbAGO1, appartient à la famille Argonaute et se caractérise par la présence d'un domaine supplémentaire, capable de lier les ARN. Il est essentiel pour l'ARNi chez le trypanosome. Sa délétion produit des défauts significatifs lors de la mitose et nous avons établi que l'ARNi contribue à la formation du fuseau mitotique et à la ségrégation des chromosomes. Un second phénotype observé en l'absence d'ARNi est la surexpression des ARN de deux types de rétroposons (rétrotransposons sans LTR), sans toutefois augmentation de leur activité de rétroposition. Les deux phénotypes sont indépendants l'un de l'autre. Nous avons ensuite démontré que la présence d'ARN double brin entraîne la destruction d'ARN cible de séquence homologue dans le cytoplasme mais peut aussi conduire à une extinction de la transcription du gène correspondant. Ce type de mécanisme pourrait non seulement contrôler l'expression des ARN des rétroposons, mais aussi celle des gènes dans lesquels ils sont insérés.

Les monocytes inflammatoires Ly-6Chigh murins, et leurs homologues humains CD14+CD16-, jouent un rôle important dans l'initiation et la persistance des maladies inflammatoires chroniques. Leur action délétère dans ces pathologies a mené au développement de stratégies thérapeutiques visant à les éliminer ou empêcher leur recrutement aux sites inflammatoires. Toutefois, ces méthodes se sont avérées peu spécifiques des monocytes et surtout d'une faible efficacité compte tenu de l'aspect hautement inflammatoire des monocytes. Le besoin de développer de nouvelles stratégies est donc nécessaire. Les objectifs de ma thèse ont donc été dans un premier temps de caractériser in vivo le ciblage spécifique des monocytes inflammatoires par la formulation liposomale DMAPAP. Dans un second temps, l'utilisation de DMAPAP pour formuler des siRNA a permis d'évaluer l'efficacité thérapeutique d'une stratégie basée sur l'inhibition spécifique de gènes jouant un rôle clef dans l'inflammation dans les monocytes inflammatoires. Mon travail a permis de montrer dans un modèle préclinique d'arthrite que l'inhibition de gènes régulateurs de l'inflammation dans les monocytes Ly-6Chigh est une approche thérapeutique efficace permettant d'induire une immunomodulation des réponses pathogéniques des lymphocytes T effecteurs, aboutissant au défaut de recrutement des cellules immunitaires dans les articulations et à une amélioration des signes cliniques. J'ai également validé le transfert de cette technologie ex vivo sur cellules humaines primaires. L'inhibition de gènes clefs dans les monocytes inflammatoires représente donc une stratégie prometteuse pour le développement de futures thérapies dans la polyarthrite rhumatoïde. Par ailleurs, mes résultats confirment le rôle central des monocytes inflammatoires dans les pathologies inflammatoires chroniques. / Inflammatory mouse Ly6Chigh monocyte subset and its human counterpart, defined as CD14+ CD16-, play key roles in the initiation and chronicization of immune-mediated inflammatory disorders (IMID). Deleterious effects of monocytes led to the development of therapeutic strategies aiming at depleting them or preventing their recruitment to inflamed tissues. However, these methods are poorly specific with weak efficacy considering the high number of inflammatory monocytes and their marked level of activation. The need for developing new therapeutic approaches is obvious. The aim of my thesis was to characterize selective delivery of a siRNA-containing lipid formulation to the Ly-6Chigh monocyte population and at evaluating the therapeutic potential of this targeted strategy. Using the cationic lipid-based DMAPAP vehicle for in vivo RNAi-mediated gene silencing, my work allowed demonstrating, in a preclinical mouse model of arthritis, the efficacy to inhibit master genes of inflammation specifically within Ly-6Chigh monocytes upon systemic injection. Reduced disease severity in mice was associated with an overall systemic immunomodulation of the pathogenic T cell populations and led to defective mobilization of immune cells to arthritic joints. Importantly, the formulation was successfully optimized in a perspective of clinical application and the targeting of human CD14+CD16- inflammatory monocytes was validated ex vivo. Overall, my findings demonstrate that the silencing of a key gene within Ly-6Chigh monocytes is a promising strategy for future therapeutic intervention in the context of IMID and reinforces the pivotal role of Ly-6Chigh monocytes in inflammatory processes.

Au cours d’une infection virale, la survie des cellules dépend d’informations adéquatement distribuées, reçues et traitées, permettant l’établissement d’une réponse antivirale performante. La communication cellulaire est donc essentielle pour permettre la propagation de signaux immuns protecteurs à tout l’organisme.Chez les insectes, la principale réponse antivirale est l’ARN interférent (ARNi), activé lors de la détection d’ARN double brin (ARNdb) d’origine virale. Le mécanisme antiviral de l’ARNi peut être cellulaire ou systémique. Dans la première catégorie, la régulation de l’expression génique est limitée à la cellule dans laquelle l’ARNdb est produit, alors que dans la seconde, cette même régulation s’effectue dans des cellules distinctes de celles produisant l’ARNdb. Chez les insectes, l’ARNi systémique reste très peu décrit.Ma thèse explore le rôle de la protéine de drosophile CG4572/DORA, dans les mécanismes permettant l’établissement de l’ARNi systémique. J’ai également cherché la nature des signaux déclencheurs de cette réponse antivirale. Nous montrons l’existence de deux mécanismes de communication cellulaire permettant la propagation de signaux antiviraux: des vésicules extracellulaires et des nanotubes. Nous mettons en évidence que des vésicules contenant DORA et des fragments d’ARN viraux peuvent se propager dans les mouches en leur conférant une protection antivirale spécifique. Nous montrons également pour la première fois la présence de nanotubes membranaires qui contiennent des protéines de la machinerie ARNi ainsi que DORA.Les mécanismes que nous proposons sont pour la première fois associés à la réponse antivirale chez Drosophila melanogaster. / During viral infection, cell survival will depend on adequately giving, receiving and processing information to establish an efficient antiviral immune response. Cellular communication is therefore essential to allow the propagation of immune signals that will confer protection to the entire organism.The major antiviral defense in insects is the RNA interference (RNAi) mechanism that is activated by detection of viral double-stranded RNA (dsRNA). The antiviral RNAi mechanism can be divided in cell- and non-cell- autonomous. In cell-autonomous RNAi, the silencing process is limited to the cell in which the viral dsRNA is produced. In non-cell-autonomous (systemic) RNAi, the interfering effect occurs in cells different from where the viral dsRNA was produced. In insects the systemic RNAi response remains poorly characterized. My PhD explores the role of the Drosophila CG4572/DORA protein in the establishment of systemic antiviral RNAi. It also investigates the nature of immune signals that trigger the antiviral response. I provide evidence for the existence of two different mechanisms of cell-cell communication that allow the spread of the immune signal: extracellular vesicles and tunneling nanotubes. I describe that DORA-positive extracellular vesicles carry fragments of viral RNAs that can spread and confer specific antiviral protection in flies. I also present the characterization of tunneling nanotubes (TNTs) containing components of the RNAi machinery, DORA and dsRNA and I hypothesize on the use of TNTs in the spread of the immune signal.Both mechanisms of cell-to-cell communication are coupled for the first time to the antiviral response in Drosophila melanogaster.