L'érythropoïèse est le processus de formation des globules rouges (GR) ayant lieu principalement dans la moelle osseuse. Il débute par l'engagement de cellules souches hématopoïétiques vers la lignée érythroïde, qui donnent lieu à des progéniteurs, puis à des précurseurs érythroïdes. Des changements morphologiques accompagnent la différenciation érythroïde, incluant une réduction de la taille des cellules, l'acquisition d'hémoglobine et finalement, l'expulsion du noyau qui survient au stade réticulocytes. Ces réticulocytes sont à l'origine des GR retrouvés dans la circulation sanguine. L'anémie est définie par une diminution de la teneur en hémoglobine dans le sang et peut être causée par une diminution de la production de GR, ou par une augmentation de leur destruction. La sérotonine (5-HT) est depuis longtemps connue comme un neurotransmetteur dans le système nerveux central (SNC), où elle est impliquée dans de nombreuses fonctions. Sa disponibilité dépend de l'expression de la tryptophane hydroxylase (TPH), dont une étude récente a révélé l'existence de deux isoformes, la TPH2 exprimée dans le SNC et la TPH1 en périphérie. Cette découverte a ravivé l'intérêt d'étudier les fonctions potentielles de la 5-HT en dehors du SNC. De plus, des rôles non suspectés de la 5-HT dans de nombreux systèmes physiologiques en périphérie ont été révélés par la caractérisation du modèle murin KO pour la Tph1 (Tph1-/-). Dans ce manuscrit, nous présentons des données in vivo, montrant que les souris Tph1-/- présentent une érythropoïèse inefficace. Le défaut majeur survient dans la moelle osseuse, où l'absence de 5-HT altère la progression des précurseurs érythroïdes, qui expriment les récepteurs 5-HT2A et 5-HT2B, vers la différenciation terminale. Ces précurseurs expriment également la Tph1, suggérant une synthèse locale de 5-HT. De plus, des cultures in vitro nous ont permis de démontrer l'action directe de la 5-HT sur les précurseurs érythroïdes, par l'ajout de 5-HT qui augmente la capacité proliférative des cellules issues des souris sauvages et mutées. D'autre part, les GR issus des souris Tph1-/- sont plus sensibles à la phagocytose par les macrophages et ont une durée de vie significativement réduite par rapport à des GR sauvages. Cette dégradation augmentée des GR associée à l'érythropoïèse inefficace dans la moelle osseuse, conduisent à un phénotype d'anémie macrocytaire des souris Tph1-/-. Lorsqu'elles vieillissent, les souris développent une splénomégalie, due à une érythropoïèse accrue dans la rate. L'ensemble de nos résultats démontre que la 5-HT est un facteur clef dans la production et la survie des GR.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Plus de la moitié des enfants survivant à une maladie critique sont anémiques à leur sortie des soins intensifs pédiatriques (SIP). Cette proportion est inquiétante puisqu’il existe une association entre l’anémie et un développement neurocognitif anormal chez le jeune enfant. Les causes d’anémie aux soins intensifs sont multiples. Le volume de sang prélevé à visée diagnostique est un facteur de risque probable mais aussi un facteur de risque qui est potentiellement modifiable. Ce mémoire explore la contribution des prélèvements sanguins à la prévalence d’anémie chez les enfants atteints d’une maladie critique. L’objectif global est d’une part d’évaluer les pratiques cliniques actuelles de prélèvements sanguins et d’autre part d’évaluer les stratégies étudiées dans la littérature pouvant nous permettre de réduire de manière sécuritaire les quantités de sang retirées à ces enfants. On présente deux articles : une étude de cohorte prospective observationnelle des pratiques de prélèvements sanguins dans notre service de soins intensifs pédiatriques ainsi qu’un scoping review de la littérature des interventions visant à réduire les pertes sanguines à visée diagnostique. La 1ère étude souligne le problème d’anémie iatrogène aux soins intensifs pédiatriques. Cette étude démontre que le volume de sang prélevé pour des raisons diagnostiques est significatif et égal à environ 5% du volume de sang circulant total. Nous démontrons également qu’il y a une association entre les prélèvements sanguins et un risque élevé d’anémie à la sortie des soins intensifs. La 2ème étude résume la littérature actuelle des stratégies efficaces destinées à réduire le sang prélevé en volume et fréquence, réduire l’anémie et également les besoins en transfusion. Les systèmes de prélèvement à circuit clos, les tubes de petit volume, et les tests sanguins réalisés au chevet pour répondre à une question clinique, sont tous des interventions prometteuses. La modification des habitudes de prescription de l’équipe médicale semble également essentielle. Ce mémoire nous permettra de mieux comprendre le problème de l’anémie iatrogène chez les enfants admis aux soins intensifs. Il est important de continuer à améliorer notre pratique actuelle et de minimiser le volume de sang prélevé et/ou gaspillé. / More than 50% of pediatric intensive care unit (PICU) survivors are anemic at PICU discharge. This proportion is worrisome because of the known negative association between anemia and neurocognitive development of young children. The etiology of critical care anemia is multifactorial. Diagnostic blood sampling is an iatrogenic contributor to this problem, but it is also a potentially modifiable factor. The overall objective of our project is to explore current clinical practice for diagnostic blood sampling in PICU and to look for solutions to improve patient care. In this thesis, we present two articles: a prospective observational cohort study, conducted in our PICU, and a scoping review of the existing literature on interventions to minimize diagnostic blood loss. The 1st study highlights the existing problem of iatrogenic anemia in PICU. Our study demonstrates that the volume of blood sampled for diagnostic purposes is significant. Nearly 5% of total circulating blood volume is removed from a critical ill child during a PICU stay. This study detected an association between blood sampling volume and a higher risk of anemia at PICU discharge. The 2nd study summarizes current evidence on efficacious strategies to minimize blood sampling volume and frequency, anemia, and transfusion. Closed blood sampling devices, small volume blood collection tubes, point-of-care testing, and medical education, are all promising interventions. This thesis, which includes both articles, helps us to better understand the problem of iatrogenic anemia in critically ill children admitted to the intensive care unit. It is important to continue to improve daily practice and to minimize blood volume sampled and/or wasted.

Titre de l'écran-titre (visionné le 17 avril 2023) / Le traumatisme craniocérébral grave (TCCg) est une condition pouvant engendrer des déficits neurologiques à long terme et la phase aiguë de soins est une période charnière pour le devenir des patients atteints de TCCg. L'anémie et l'administration de transfusions de globules rouges sont fréquentes chez ces patients durant la phase aiguë de soins, mais l'impact de l'anémie et des transfusions sur le pronostic fonctionnel à long terme est incertain, de même que le seuil transfusionnel optimal à privilégier. Notre étude utilise une vaste cohorte multicentrique de patients recrutés prospectivement. Nous avons évalué l'association entre l'anémie, les transfusions de globules rouges ou le seuil transfusionnel, et les capacités fonctionnelles à long terme chez les patients suivant un TCCg. Nous n'avons pas observé d'effet de l'anémie et des transfusions sur le pronostic fonctionnel à long terme. Toutefois, nos résultats suggèrent que la présence d'une anémie grave (hémoglobine ≤75g/L) pourrait avoir des effets délétères sur la qualité de vie à long terme, la mortalité ainsi que la durée de séjour hospitalier. Ces résultats fournissent un nouvel éclairage sur l'importance de l'anémie chez ces patients, compte tenu de leur fragilité lors de la phase aiguë de soins. / Severe traumatic brain injury (severe TBI) is a condition that can lead to long-term neurological deficits and the acute phase of care is a crucial period for the future of these patients. Anemia and red blood cell transfusions are common in patients with severe TBI during their acute phase of care, but the impact of anemia and transfusion on long-term functional prognosis is uncertain, as is the optimal transfusion threshold to be recommended. We present a planned substudy of a prospective multicenter cohort study evaluating the association of anemia, red blood cell transfusions or transfusion threshold on long-term functional capacities following severe TBI. We did not observe an effect of anemia and transfusion on the long-term functional prognosis. However, our results suggest that the presence of a severe anemia (hemoglobin ≤75 g/L) could have deleterious effects on long-term quality of life, mortality and length of hospital stay. These results provide new insights into the burden of anemia in these patients during the acute phase of care.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdorales, 2014-2015 / Cette étude a pour objectif de déterminer les impacts de la l’anémie ferriprive (AF) modérée durant la gestation et la lactation, sur les fonctions neurophysiologiques des voies auditives, ainsi que sur les fonctions métaboliques de la progéniture du cochon d’Inde (Cavia porcellus). Elle s’articule selon 2 volets d’études distincts (protocoles 1 et 2), basés tant sur la composition en fer des diètes, que sur la nature des acides gras (AG) qui les composent. Ainsi, les diètes du 1er protocole sont soit suffisantes en fer (SF : 144 mg / Kg), soit déficientes en ce dernier (DF : 11,7 mg / Kg), mais toutes deux exemptes d’AG polyinsaturés à longue chaîne (AGPI-LC) et présentant un ratio n-6:n-3 de 59:1. Dans le 2ème protocole, les diètes sont également SF (146 mg / Kg) ou DF (12,7 mg / Kg), mais intègrent des AGPI-LC et présentent un ratio n-6:n-3 de 11:1, afin de mimer un profil d’AG proche de celui de la diète nord-américaine. La terminologie « +AGPI » (SF+AGPI et DF+AGPI) reflétera cette diète. Les mères cobayes ont reçu leur alimentation respective durant les périodes d’habituation, reproduction, gestation et jusqu’au jour post-natal (JPN) 9. Les nouveau-nés ont été sevrés au JPN9 avec leur diète contrôle respective. Les potentiels évoqués auditifs du tronc cérébral (PEATC) et les prélèvements de tissus ont eu lieu au JPN24, moment où le statut hématologique des cobayes était restauré. Les PEATC des fratries DF ont présenté de profondes altérations auditives périphériques, caractérisées par une perte d’audition de type neurosensorielle (affectant particulièrement les basses fréquences), associée à un retard dans la vélocité de conduction du nerf auditif et à une sur-stimulation neurale (hyperacousie, chez les femelles uniquement). Parallèlement, l’expression cérébrale de la Δ6-désaturase, et les niveaux de cyclo-oxygénase II (COX II) et de prostaglandines (PG) étaient inchangés par rapport aux fratries SF. Au niveau central (Encephalum), une incorporation importante d’AG (essentiellement sous forme d’AGPI n-6) était caractérisée au sein des phospholipides (PL) des fratries DF. Chez ces derniers, une élévation marquée des AG totaux, saturés, monoinsaturés et AGPI n-6 plasmatiques était parallèlement caractérisée. Au sein du 2ème protocole, les fratries DF+AGPI et SF+AGPI ne présentaient pas de différence dans les temps de transmission périphérique (nerf auditif) et plus centrale (tronc cérébral), ainsi qu’au niveau de la synchronisation neurale. Malgré une similarité avec les fratries SF+AGPI dans l’acuité auditive, une forte proportion de perte d’audition neurosensorielle s’illustrait parmi le groupe DF+AGPI. Au sein de ce dernier, l’ARNm encéphalique de la Δ6-désaturase présentait une tendance à la diminution et seule la concentration en PGE2 était significativement réduite. Parallèlement, les AG des différents PL du cerveau apparaissaient faiblement affectés, alors que les concentrations érythrocytaires en AG totaux, AGS, AGPI-LC n-3 (dont l’ADH) étaient réduites. Les AG hépatiques ne subissaient aucun changement. En dépit de la réplétion en fer, ces études révèlent que la magnitude des effets de la DF gestationnelle sur les altérations neurophysiologiques et biochimiques chez la progéniture est étroitement liée au métabolisme lipidique. Les variations dans le profil en AGPI-LC des diètes DF peuvent induire des altérations particulièrement marquées au niveau des organes sensoriels périphériques chez la progéniture. Les mécanismes mis en jeu, ainsi que leurs incidences au niveau central restent à déterminer. / This research aims to determine the impacts of a moderate iron deficiency anæmia (IDA) during gestation and lactation on neurophysiological functions of the auditory pathways, as well as metabolic functions of the offspring in the guinea pig (Cavia porcellus). This thesis consists of 2 distinct studies (protocols 1 and 2), based on both the content of iron and the nature of the fatty acids (FA) in the diets. Thus, the diets of the 1st protocol are iron sufficient (IS: 144 mg / kg) or iron deficient (IDA: 11.7 mg / kg), but both are devoid of long chain polyunsaturated fatty acids (LC-PUFA) and have a ratio of n-6:n-3 equivalent to 59:1. In the 2nd protocol, diets are also IS (146 mg / kg) or IDA (12.7 mg / kg), but contain LC-PUFA and have a n-6:n-3 ratio of 11:1, in order to mimic a FA profile close from the one of the Northern-American diet. The « +PUFA » terminology (SF+PUFA and IDA+PUFA) will reflect this diet. Guinea pig dams received their respective diet during the periods of habituation, reproduction, gestation and until postnatal day (PNd) 9. Offspring were weaned at post-natal day (PNd) 9 with their respective control diet. Auditory brainstem response (ABR) and tissue samples took place at PNd24, a time point indicating when the hæmatological status of guinea pigs was restored. The ABR from IDA siblings showed profound peripheral auditory impairments, characterized by a sensorineural hearing loss type (particularly affecting the low frequencies), associated with a delay in the conduction velocity of the auditory nerve and increased neural stimulation (hyperacusis, in females only). Furthermore, brain expression of the Δ6-desaturase, and cyclooxygenase II (COX II) and prostaglandins (PG) levels were unchanged compared with siblings IS. At the central level (Encephalum), a significant FA incorporation (mainly in the form of n-6 PUFA) was characterized in phospholipids (PL) from IDA siblings. In the latter, a marked plasma elevation of total, saturated, monounsaturated FA and n-6 PUFA was characterized in parallel. In the second protocol, siblings IDA+PUFA and SF+PUFA showed no difference in peripheral (auditory nerve) and central (brainstem) transmission times, and in the neural synchronization. Despite a similarity with IS+PUFA siblings’ auditory acuity, a large proportion of sensorineural hearing loss was noted in the IDA+PUFA group. Within the latter, the brain Δ6-desaturase mRNA showed a trend to be decreased and only the PGE2 concentration was significantly reduced. Furthermore, FA from different brain PL appeared weakly affected, whereas concentrations of total FA, saturated FA (SFA), n-3 LC-PUFA (including docosahexænoic acid, DHA) in erythrocytes were reduced. Liver FA underwent no change. Despite iron repletion, these studies show that the magnitude in the impact of a gestational IDA on neurophysiological and biochemical alterations of offspring is closely related to their lipid metabolism. Changes in the offspring’s LC-PUFA profile following the gestational IDA diets may induce alterations particularly marked in their peripheral sensory organs. The mechanisms involved and their impact at the central level remain to be determined.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / L'anémie est un problème courant qui peut entrainer des conséquences graves et persistantes sur le développement physique et intellectuel de l'enfant. La plupart des pays développés ont souligné l'importance d'un système efficient de surveillance de l'anémie infantile et la banque MED-ECHO offre une source de données susceptibles d'être utilisées à cette fin au Québec, si la qualité des données portant sur l'anémie infantile est validée. Les objectifs de la présente étude étaient d'estimer la complétude de la banque de données MED-ECHO relativement aux diagnostics d'anémie infantile de même que la validité des diagnostics d'anémie nutritionnelle inscrits dans MED-ECHO chez les enfants anémiques. Les données issues de MED-ECHO, portant sur 2010 enfants âgés de 6 mois à 5 ans, hospitalisés au CHU mère-enfant entre 1991 et 1994 ont été comparées aux données des dossiers médicaux. Dans le sous-échantillon de 1308 dossiers représentatif de l'ensemble des patients hospitalisés, la fréquence des cas d'anémie estimée d'après les taux d'hémoglobine (Hb) inscrits aux dossiers était de 14, 1 %, contre 5% pour MED-­ECHO, ce qui conduisait à un faible coefficient de concordance (kappa: 0,4). Toutefois, en excluant les cas d'anémie associée à des pathologies infectieuses ou inflammatoires, qui exigent un traitement médical de la pathologie plutôt que le traitement spécifique de l'anémie, les fréquences d'anémie sont respectivement de 5% et 8,3%, pour un coefficient de concordance de 0,62 qualifié de "bon". La banque de données MEO-ECHO répertoriait 193 cas d'anémie ferriprive parmi les les 3 13 cas d'anémie. La valeur prédictive positive des diagnostics ferriprive était de 100% lorsque l'anémie était le diagnostic principal et de 76,7% lorsqu'elle était un diagnostic secondaire. Aucun cas d'anémie par carence en folates, en cobalarnine ou en protéines n'était répertorié dans MED-ECHO et peu de dossiers comportaient des résultats de dosages de ces nutriments. La banque de données MED-ECHO pourrait constituer un instrument utile pour la surveillance de l'anémie infantile, et possiblement de l'anémie ferriprive. La validation de la banque devrait toutefois être complétée dans d'autres milieux.

L'anémie de l'enfant reste un problème d'importance pour la santé mondiale, malgré les décennies de recherche visant à comprendre son étiologie et à développer des interventions efficaces pour réduire sa prévalence et ses conséquences. Bien que les facteurs de risque individuels de l'anémie soient connus, y compris les facteurs liés à la malnutrition et à la morbidité, l'interaction entre lesdits facteurs est moins documentée dans des contextes où les enfants sont fréquemment exposés à plusieurs facteurs en même temps. Cette étude vise à documenter les efforts de lutte contre l'anémie du programme MICAH qui a été mis en oeuvre au Ghana, au Malawi et en Tanzanie. Ensuite, en utilisant les données relatives à la fois au processus et à l'évaluation colligées au cours du programme, elle vise à mieux comprendre les facteurs de risque d'anémie chez les jeunes enfants dans ces contextes et à comprendre comment les relations entre ces facteurs peuvent avoir changé au fil du temps lors de l'intervention. Spécifiquement, cette étude vérifie s‘il y a des preuves d'une réduction de la vulnérabilité des enfants aux facteurs de risque associés à l'anémie dans chaque contexte. Un examen de la documentation a été réalisé afin de caractériser le contexte du programme et des interventions, leur l'intensité et étendue. Les données transversales sur la nutrition et l'état de santé des enfants âgés de 24 à 59 mois (N = 2405) obtenues en 2000 et 2004 à partir des enquêtes d'évaluation du programme MICAH au Ghana, au Malawi et en Tanzanie, ont été utilisées pour décrire la prévalence de l'anémie. Les modèles polynomiaux de régression logistique et linéaire ont été utilisés pour estimer les risques d'anémie légère et d'anémie modérée / sévère et les niveaux d‘hémoglobine associés à des groupes de variables. Les estimations du risque attribuable à une population (RAP) ont aussi été calculées. Une anémie (Hb <110 g/L) a touché au moins 60% des enfants dans les trois pays; l'anémie modérée / sévère (<100 g/L) constituait la majorité des cas. Une forte diminution de l'anémie a été observée entre 2000 et 2004 au Ghana, mais seulement une légère baisse au Malawi et en Tanzanie. Le risque d'anémie modérée / sévère était associé au retard de croissance chez les enfants du Ghana (OR 2,68, IC 95% 1,70-4,23) et du Malawi (OR 1,71; 1,29-2,27) mais pas de la Tanzanie (OR 1,29; 0,87- 1,92). Le paludisme et les maladies récentes étaient associées à une hémoglobine plus basse. Une atténuation de cette association en 2004 a été observée seulement au Malawi pour le paludisme et au Ghana pour les maladies récentes. Le risque d'anémie modérée / sévère était 44% moindre chez les enfants âgés de 48 à 59 mois comparativement aux enfants de 24 à 35 mois dans les trois pays et cela n'a pas changé entre 2000 et 2004. Les RAP estimés ont montré qu‘environ un cinquième des cas d‘anémie modérée à sévère était attribuable au retard de croissance au Ghana et Malawi, mais pas en Tanzanie. Des RAP moindres et dépendants des contextes ont été trouvés pour le paludisme et les maladies récentes. Dans ces zones d‘intervention intégrées de santé et de nutrition la relation de certains facteurs de risque à l'anémie se modifia avec le temps. Le retard de croissance est resté toutefois un facteur de risque indépendant et non mitigé de l'anémie. Une réduction efficace des causes de la malnutrition chronique est nécessaire afin de réduire la vulnérabilité des enfants et de garantir un impact maximum des programmes de lutte contre l'anémie. Une mitigation de l'impact du paludisme peut par contre être visée dans les régions endémiques. / Childhood anaemia remains a problem of global health importance, despite decades of research to understand its aetiology and develop effective interventions to reduce its prevalence and consequences. While the individual risk factors for anaemia in young children are known, including factors related to undernutrition and morbidity, much less is known about the interaction amongst these in contexts where children are frequently exposed to several at the same time. This study seeks to document the anaemia control efforts of the Micronutrient and Health (MICAH) program implemented in Ghana, Malawi and Tanzania and use both process and evaluation data collected during the program to better understand the risk factors for anaemia in young children in these contexts and how these risk relationships may have changed over time during the intervention. Specifically, this study tests whether there is evidence of a reduction in child vulnerability to the risk factors associated with anaemia in each context. A review of program documentation was conducted to characterize the program contexts and interventions, including estimates of intensity and reach. Cross-sectional data on the nutrition and health status of children 24-59 mo (N=2405) obtained in 2000 and 2004 from community-based program evaluation surveys in Ghana, Malawi and Tanzania, were used to describe the prevalence of anaemia. Multinomial logistic and linear regression models were used to estimate the risk of mild and moderate/severe anaemia and low haemoglobin, respectively, associated with groups of variables. Population attributable risk (PAR) estimates were also calculated. Anaemia (haemoglobin <110 g/L) affected at least 60% of children in all three countries; moderate/severe anaemia (<100 g/L) accounted for the majority of cases. A large decrease in anaemia was observed between 2000 and 2004 in Ghana, but only a small decrease in Malawi and Tanzania. The risk of moderate/severe anaemia was associated with stunting in children from Ghana (OR 2.68; 95% CI 1.70, 4.23) and Malawi (OR 1.71; 1.29, 2.27) but not Tanzania (OR 1.29; 0.87, 1.92). Malaria and recent illness was associated with lower Hb overall; attenuation of this association in 2004 was observed only in Malawi for malaria and Ghana for illness. Children 48-59 mo were at least 44% less likely than those 24-35 mo to have moderate/severe anaemia in all three countries and this did not change between 2000 and 2004. PAR estimates showed that roughly one fifth of moderate/severe anaemia cases were attributable to stunting in Ghana and Malawi but not Tanzania. Lower and context-variable PAR estimates were found for malaria and recent illness. Integrated health and nutrition interventions altered the relationship of some but not all risk factors for anaemia. Stunting remained an independent and non-buffered risk factor for anaemia. Effectively reducing the causes of chronic undernutrition is required in order to reduce child vulnerability and ensure maximum impact of anaemia control programs. Some buffering of malaria impact may be achieved in endemic settings.

Une des complications importantes d’un traitement intensif de chimio/radio-thérapie est l’aplasie de la moelle osseuse qui peut persister longtemps même après une greffe de cellules souches. Le PBI-1402 est un petit lipide qui a été associé à la diminution de l’apoptose des neutrophiles induite par des agents cytotoxiques. Nos travaux ont démontré que la culture in vitro de progéniteurs hématopoiétiques humains en présence de PBI-1402 induit une augmentation significative du nombre de progéniteurs érythroides (PEryth) (p<0,05). En évaluant la sensibilité des PEryth à l’érythropoietine (Epo), nous avons démontré que le PBI-1402 n’a pas d’effet sensibilisateur et que les cellules répondent de façon similaire aux cellules contrôles. De plus, la combinaison de l’Epo et du « stem cell factor » avec le PBI-1402 permet de prolonger et d’augmenter l’activation d’ERK1/2 (p<0,05), un important signal mitogène. Cet effet est associé à une inhibition de l’activation de la phosphatase MKP-1 dans les cellules exposées au PBI-1402. Nous démontrons aussi la capacité du PBI-1402 à amplifier la prolifération des PEryth et sa capacité à réduire la durée et l’intensité de l’anémie dans un modèle in vivo murin. Des souris ayant reçu une dose létale d’irradiation et subi une transplantation syngénique de moelle osseuse, ont été traitées oralement avec le PBI-1402 pendant 14 jours. Ces souris démontrent une réduction significative de l’anémie post-transplantation versus les souris contrôle (p<0,05). De plus, la moelle osseuse des souris traitées au PBI-1402 présente un nombre de BFU-E et CFU-E plus élevé comparativement au contrôle. Ces résultats démontrent donc le potentiel du PBI-1402 à réduire l’anémie post-transplantation et accélérer la reconstitution érythroïde. / One of the most important complications of intensive radiotherapy or chemotherapy is cytopenia, which can persist for significant amount of time even after stem cell transplantation. PBI-1402, a small lipid, was previously shown to be associated with decreased neutrophil apoptosis caused by cytotoxic agents. Our work has shown that day primary human hematopoietic cell in vitro culture in the presence of PBI-1402 resulted in an increased number of erythroid progenitors (p<0,05). Dose-response experiments evaluating sensitivity to erythropoietin (Epo) of cells exposed to PBI-1402 indicated that PBI-1402 did not have a sensitizing effect and that both treated and control cells respond similarly to Epo. In addition, PBI-1402, used in combination with stem cell factor (SCF) and Epo, enhanced and prolonged ERK1/2 phosphorylation (p<0.05), a signalling pathway important for erythroid progenitor cell proliferation. This effect was associated with a decrease of the phosphatase MKP-1 activation in PBI-1402 exposed cells. This translated into and increased proliferation of erythroid progenitors as well as a reduced duration and level of anemia in an in vivo murine transplantation model. Lethally irradiated mice that received syngeneic stem cell transplantation were treated orally with PBI-1402 for 14 days. These mice demonstrated a significant reduction in post-transplantation anemia in a dose dependent manner compared to control (vehicle)(p<0.05). Moreover, PBI-1402-treated mice harboured significantly higher numbers of BFU-E and CFU-E in bone marrow compared to control (p<0.05). These results demonstrate that PBI-1402 treatment significantly reduced transplantation-induced anemia with concomitant acceleration in erythroid recovery.

L’anémie de Blackfan-Diamond (ABD) est une maladie hématologique rare qui touche 4 à 7 individus/ million de naissances. Cette maladie se manifeste par une érythroblastopénie congénitale sévère (≤ 5% de précurseurs érythroïdes dans la moelle osseuse). L’anémie est arégénérative et souvent macrocytaire et associée à des malformations osseuses dans 40% des cas. 70% des patients sont porteurs d’une mutation hétérozygote pour un gène de protéine ribosomique impliquée dans la traduction cellulaire. Les gènes les plus fréquemment mutés sont les gènes RPS19 (25%), RPL11 (5%) et RPL5 (7%). La maladie est hétérogène et évolutive. Les liens entre la traduction cellulaire et l’érythropoïèse ne sont pas bien élucidés. Les objectifs de cette thèse ont été d’étudier les métabolismes de l’hème et du fer ainsi que l’expression des globines dans des cellules de patients atteints d'ABD et dans un modèle shARN ciblant l'expression de ces trois gènes afin de comprendre les causes du tropisme érythroïde de la maladie. Ce travail de recherche a permis de mettre en évidence un défaut majeur de synthèse des globines ayant pour conséquence une augmentation de la quantité d’hème libre et une production de formes réactives de l'oxygène toxiques dans les cellules des patients qui pourraient expliquer en partie l’apoptose cellulaire et le déficit de globules rouges. Alors que le métabolisme du fer ne semblait pas altéré dans l'ABD, l’étude de l’expression de différentes protéines importantes pour l’érythropoïèse au cours de la différenciation érythroïde in vitro dans des conditions contrôles et chez des patients a permis de confirmer et de caractériser le retard de différenciation cellulaire en cas de mutation des gènes RPL5 et RPL11. Ce travail montre que le retard de différenciation et le défaut d'hémoglobinisation mis en évidence s'expliquent par un déficit du facteur de transcription GATA-1 qui est primordial au cours de l'érythropoïèse. Ce déficit de GATA-1 dans des cellules déficitaires en RPL11 est dû à une dégradation de sa protéine chaperonne HSP70. La restauration de HSP70, permet d'augmenter l'expression de GATA-1 et d'améliorer la différenciation érythroïde et l'hémoglobinisation cellulaire pour le gène RPL11. Ces résultats permettent de mieux comprendre le tropisme érythroïde de l'ABD et de proposer HSP70 comme une cible thérapeutique prometteuse dans son traitement. / Diamond-Blackfan anemia (DBA) is a rare hematologic disease that affects 4 to 7 individuals / million births. This disease is characterized by a severe congenital erythroblastopenia (less than 5% erythroid precursors in the bone marrow). Anemia is agerenative, often macrocytic and associated with bone malformations in 40% of cases. 70% of patients carry a heterozygous mutation for a ribosomal protein gene involved in cell translation. The most frequently mutated genes are RPS19 (25%), RPL11 (5%) and RPL5 (7%) genes. The disease is heterogeneous and can evolve. The link between cell translation and erythropoiesis is not well understood. The objectives of this thesis were to study haem and iron metabolisms as well as the expression of globins in DBA patients cells and CD34+ cells transduced with shRNA targeting the expression of these three genes in order to understand the causes of the erythroid tropism of the disease. This research has highlighted a major defect of globin synthesis resulting in an increase in the amount of free heme and a production of toxic ROS in patients' cells that could explain in part cell apoptosis and red blood cell deficiency. While iron metabolism did not appear to be altered in DBA, the study of the expression of various important proteins for erythropoiesis in normal CD34+ or DBA cells during erythroid differentiation in vitro confirmed a strong cell differentiation delay for RPL5 and RPL11 mutations. This work shows that the delay of differentiation and the lack of hemoglobinization can be explained by a deficiency of the transcription factor GATA-1, which is essential during erythropoiesis. This deficiency of GATA-1 in shRPL11 cells is due to a degradation of its chaperone protein HSP70. The restoration of HSP70 increases the expression of GATA-1 and improves erythroid differentiation and cellular hemoglobinization for the shRPL11 condition. These results provide a better understanding of the erythroid tropism of ABD and suggest a role for HSP70 as a promising therapeutic target in its treatment.

L’érythropoïèse est le processus de formation des globules rouges. L’anémie demeure à l’heure actuelle un problème de santé publique majeur. Par conséquent, une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans le contrôle de ce processus dans des conditions physiologiques et pathologiques, ainsi que l’établissement de stratégies thérapeutiques ciblées constituent un enjeu de recherche majeur. Le récepteur de la transferrine 1 (CD71/RTf1) est un élément essentiel de l'érythropoïèse, la majorité des travaux de recherche étant focalisés sur son rôle indéniable dans le métabolisme du fer. Cependant, de nouveaux ligands du RTf1 ont été découverts ouvrant de nouvelles perspectives relatives aux fonctionnalités de ce récepteur. Ayant démontré que le RTf1 fixait les immunoglobulines A1 (IgA1), nous nous sommes intéressés au rôle des IgA1 dans l’érythropoïèse. Nous montrons que le RTf1 lié aux polymères d'IgA1 (pIgA1) induit la croissance et une augmentation de la prolifération des érythroblastes en concentration sous-optimale d'érythropoïétine (Epo). De même, l'expression transgénique d’IgA1 humaine (souris alpha1-KI), ou le traitement de souris de type sauvage avec les pIgA1 permettent une récupération accélérée de l’anémie aiguë. L’engagement du RTf1 module la sensibilité à l'Epo, en diminuant le seuil d'activation cellulaire, et en induisant les voies de signalisation MAPK/ERK et phosphatidylinositol-3-kinase (PI3K/AKT). Ces données mettent en évidence un nouveau rôle du RTf1 en tant que régulateur positif de l'érythropoïèse. Parallèlement au RTf1, nous avons identifié un autre récepteur pouvant constituer une cible thérapeutique pour corriger une érythropoïèse inefficace : le récepteur de l’activine de type IIA (ActRIIA). Dans un modèle murin de Beta-thalassémie intermédiaire (Hbbth1/th1), résultant d'une déficience génétique de la chaîne Beta de la globine, nous montrons que l'administration d'une protéine de fusion constituée du domaine extracellulaire de l’ActRIIA lié à un fragment Fc d’IgG de souris (RAP-011), corrige l'anémie, augmente le taux d'hémoglobine et diminue la splénomégalie. Ce traitement favorise l’érythropoïèse splénique et diminue la saturation de la transferrine et l’hémolyse. Fait intéressant, des niveaux élevés de GDF11 (Growth Differentiation Factor 11) sont observés sur des coupes spléniques de souris thalassémiques ainsi que dans le sérum de patients thalassémiques. In vivo, l’inhibition de l’interaction GDF11/ActRIIa par le RAP-011 favorise l’apoptose des érythroblastes précoces par la voie Fas/FasLigand. Ces résultats suggèrent que l’activation constitutive des signaux GDF11/ActRIIA contribue à l’établissement d’une érythropoïèse inefficace caractéristique de la Beta-thalassémie. La neutralisation de cette signalisation inverse ce processus. En conclusion, nos travaux ouvrent de nouvelles perspectives dans la compréhension de l'hématopoïèse normale et pathologique, et pourraient conduire à envisager des traitements innovants pour l'anémie. / Anemia produced by a variety of underlying causes is the most common disorder of the blood, and remains a major global public health problem associated with a poor quality of life for many patients. Thus, better understanding the erythroid process in physiological and pathological conditions, and developing new strategies to boost erythropoiesis appear of great interest. Transferrin receptor 1 (CD71/TfR1) plays an essential role in erythropoiesis, and investigations of TfR1 functions have been focused on their undeniable role in iron metabolism. However, recent data demonstrate that TfR1 is a multi-ligand receptor that participates in a wide array of cellular functions. We have identified TfR1 as a receptor for A1 isotype immunoglobulins (IgA1). In this work, we show that pIgA1s are able through their interaction with the TfR1, to stimulate erythropoiesis by sensitizing erythroblasts to Epo. Likewise, transgenic expression of human IgA1 (Alpha1-KI mice) or treatment of wild-type mice with pIgA1 accelerated recovery from acute anemia. TfR1 engagement by pIgA1 increased cell sensitivity to Epo by inducing activation of mitogen-activated protein kinase (MAPK) and phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K) signaling pathways. These findings unveiled a new role of TfR1 as a signaling competent molecule positively regulating erythropoiesis. In addition to TfR1, our work identifies another receptor as a putative target for correcting ineffective erythropoiesis: the activin receptor IIA (ActRIIA). Indeed, using a mouse model of Beta-thalassemia intermedia (Hbbth1/th1) resulting from a genetic deficiency of Beta-globin chain, we show that administration of a ligand trap (named RAP-011), consisting in a fusion protein between the extracellular domain of ActRIIA and the Fc fragment of a mouse IgG, improves anemia, increases total hemoglobin levels and decreases splenomegaly. In addition, targeting ActRIIa signaling corrects ineffective erythropoiesis in the spleen, reduces hemolysis and transferrin saturation. Interestingly, high levels of Growth Differentiation Factor 11 (GDF11) are detected in spleen sections from Beta-thalassemic mice, as well as in sera from thalassemic patients. In addition, the inactivation of GDF11 promotes terminal erythroblast differentiation. Finally, blockade of the GDF11/ActRIIa signaling, promotes premature apoptosis of early erythroblasts through induction of Fas/FasLigand pathway. Therefore, these results first suggest that constitutive GDF11/ActRIIa signaling pathway may promote ineffective erythropoiesis in Beta-thalassemia intermedia, and secondly, support the use of ActRIIa traps for the treatment of chronic anemia and ineffective erythropoiesis. Altogether, these results open new perspectives in the understanding of normal and pathological hematopoiesis and lead to propose innovative treatments for anemia.