Les pneumopathies d'hypersensibilité sont des maladies respiratoires liées à l'inhalation répétée de substances antigéniques. Le diagnostic nécessite la présence d'un ensemble d'arguments cliniques, radiologiques, fonctionnels et immunologiques car les symptômes sont peu spécifiques. La mise en évidence d'immunoglobulines G (IgG) spécifiques des agents étiologiques est un élément essentiel dans la prise en charge diagnostique et thérapeutique. L'objectif de ce travail de thèse était d'identifier des protéines bactériennes et fongiques reconnues par les IgG des patients atteints de la maladie du poumon de fermier (PDF) et du poumon de mécanicien (FDM), et de produire ces protéines de façon recombinante afin de développer des tests sérologiques standardisés de type ELISA. Deux micro-organismes impliqués dans le PDF (Saccharopolyspora rectivirgula et Eurotium amstelodami, un Aspergillus), et un micro-organisme impliqué dans le PDM (Mycobacterium immunogenum) ont été étudiés. L'approche immunoprotéomique développée a permis de sélectionner les protéines d'intérêt, puis de produire les antigènes recombinants correspondants par génie génétique. Des sérums de patients PDF, PDM et de témoins exposés ont été recueillis dans le cadre de protocoles cliniques multicentriques. Les performances (sensibilité, spécificité, aire sous la courbe) des tests ELISA-IgG utilisant les antigènes recombinants produits ont été évaluées par l'analyse en courbe ROV (Receiver operating characteristics). A partir des trois micro-organismes étudiés, 71 protéines immuno-réactives ont été identifiées et 28 protéines recombinantes ont été produites et testées en ELISA. Pour le diagnostic du PDM, deux antigènes recombinants, la dihydrolipoyl déshydrogénase and Facyl-CoA déshydrogénase, étaient particulièrement performants avec une sensibilité de 90% lorsqu'ils étaient utilisés en combinaison. Pour le diagnostic du PDF, deux antigènes recombinants à'Aspergillus, la Glu/Leu/Phe/Val déshydrogénase et la glucose-6-phosphate isomérase, ont permis d'obtenir une sensibilité de 89% et une spécificité de 84%. L'utilisation de trois antigènes recombinants de S. rectivirgula,SRl¥A (protéine de fonction inconnue), SRI? (catalase) et SR22 (kétol acide réducto-isomérase), ont permis d'obtenir une sensibilité et spécificité optimales de 83% et 77%. Les protéines identifiées étaient majoritairement des protéines enzymatiques, dont certaines ont été mis en évidence comme facteurs de virulence dans d'autres pathologies. Des études complémentaires, sur des modèles animaux et sur des modèles cellulaires, devront être mennées pour explorer l'implication de ces protéines dans l'induction de la maladie. Ce travail a permis d'améliorer les connaissances sur les protéines bactériennes et fongiques reconnues par les anticorps des patients atteints de PDF et de PDM, de développer des antigènes recombinants, et de mettre au point des tests sérologiques standardisés et performants. Ces tests pourront faire l'objet d'une valorisation vers l'industrie. En effet, les sérologies pour le diagnostic des PHS sont des demandes courantes dans les laboratoires d'analyse médicale. / The hypersensitivity pneumonitis is a pulmonary disease caused by repetitive inhalation of antigens. The diagnosis requires clinical, radiological, functional and immunological features because of unspecific symptoms. The identification of specifie antibodies to causative antigens is an essential way for the diagnosis and therapeutic management.The aims of this thesis work were to identify bacterial and fungal immunogenic proteins specifie to patient with farmer's lung (FL) and machine operator's lung (MOL) diseases, to synthesize specifie recombinant antigens for the development of a standardized ELISA. Two microorganisms involved in FL (Saccharopolyspora rectivirgula and Eurotium amstelodami (Aspergillus sp)), and one involved in MOL had been srudied. The immunoproteomics approach has permit to select interesting proteins and to synthesize recombinant antigens by genomics techniques. The sera from FL patients (n=52), MOL patients (n=16) and sera from exposed control subjects were recruited. ELISA-IgG using recombinant antigens efficacies were evaluated by Receiver operating characteristics analysis (sensitivity, specifïcity, area under the curve).From the three srudied microorganisms, 71 immunogenic proteins were identified and 28 recombinant antigens were produced and tested by ELISA. For the MOL diagnosis, the recombinants dihydrolipoyl dehydrogenase and acyl-CoA dehydrogenase were useful with a sensitivity of 90% when used in combination. For the FL diagnosis, two recombinant proteins from Aspergillus, Glu/Leu/Phe/Val dehydrogenase and glucose-6-phosphate isomerase had a sensitivity of 89% and a specifïcity of 84%. A combination of the three recombinant antigens from S. rectivirgula, SRI FA (unknown function), SRI 7 (catalase) and SR22 (ketol acid reductoisomerase) allowed to obtain a sensitivity of 83% and a specificity of 77%. The immunogenic proteins were mainly enzymes, and some of these have been implicated in important functions for survival or the virulence of others pathogens. Further studies are required to determine the role of these proteins in immunological or virulence processes by animal and cellular model application. This present work has improved our knowledge about bacterial and fungal proteins recognized by FL and MOL patient's antibodies, and to develop useful standardized serological tests with new recombinant antigens. These tests could be exported to the health management in industry. Indeed, hypersensitivity pneumonitis serodiagnosis tests are common requests in medical analysis laboratories

Cette étude visait à évaluer le risque résiduel de l’hépatite virale B (HVB) en mesurant son incidence chez 112 242 donneurs de sang d’Héma-Québec, via la séroconversion pour l’anticorps dirigé contre le noyau (Ac HBc) au lieu de l’habituel antigène de surface (Ag HBs). Les donneurs ayant eu une séroconversion pour l’Ac HBc et dépistés positifs pour l’Ac HBs (anticorps dirigé contre l’Ag HBs) ont été définis comme cas incidents. D’avril 2003 à avril 2005, l’identification de 13 cas incidents pour l’Ac HBc et 3 pour l’Ag HBs a permis d’estimer des incidences respectives de 12,6 x 105 personnes-années-1 et 3,35 x 105 personnes-années-1, correspondant à des risques résiduels de 1/63 018 dons et de 1/237 731 dons. L’incidence de l’HVB via l’Ac HBc est différente de celle via l’Ag HBs. Notre étude suggère que l’Ac HBc ne semble pas un marqueur fiable d’une récente infection d’HVB. / The goal of this study was to evaluate the residual risk of hepatitis B viral (HBV) by measuring its incidence among 112,242 blood donors at Hema-Quebec, via the seroconversion for the antibody directed against the core (anti-HBc) instead of the usual surface antigen (HBsAg). We considered as incident cases donors who had a seroconversion for the anti-HBc and who were screened positive for the anti-HBs (antibody directed against the HBsAg). From April 2003 to April 2005, the identification of 13 anti-HBc incident cases and 3 for HBsAg permitted us to estimate respective incidences of 12.6 x 105 person-years-1 and 3.35 x 105 person-years-1, which corresponded to residual risks of 1 in 63,018 donations and 1 in 237,731 donations. The HBV incidence via the anti-HBc seroconversion is different from the estimate via the HBsAg. Our study suggests that anti-HBc seroconversion may not be a reliable marker of recent hepatitis B infection.

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

Le virus de l’immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1) infecte et se réplique dans les cellules du système immunitaire. À sa sortie de la cellule, le virus s’enveloppe d’une partie de la membrane cellulaire et acquiert alors certaines des protéines membranaires de la cellule hôte. C’est le cas de la protéine HLA-DR du complexe majeur d’histocompatibilité de classe II (CMH-II) nécessaire à la présentation antigénique. Son incorporation par le virus augmente le potentiel infectieux et contribue à la persistance du virus. Vpu est une protéine du VIH-1 qui contribue au bourgeonnement viral. Une étude récente a montré que Vpu pourrait diminuer l’expression de HLA-DR mature à la surface des cellules infectées. Toutefois, il est aussi reconnu que Vpu module l’acquisition de HLA-DR mature par le VIH-1. Ces résultats pouvaient être expliqués par un contrôle de la localisation intracellulaire de HLA-DR et/ou des protéines structurales du VIH-1 par Vpu. En somme, Vpu pourrait favoriser les interactions spécifiques entre HLA-DR mature et le VIH-1 tout en diminuant l’expression générale de HLA-DR mature à la surface de la cellule. Nous avons souhaité confirmer ce double rôle de Vpu qui est important dans la pathogénèse du virus puisqu’il bénéficie ainsi des avantages de l’incorporation du HLA-DR mature tout en court-circuitant son rôle dans la réponse antigénique normale. Il est également admis que le virus bourgeonne à partir des microdomaines (radeaux lipidiques) de la cellule hôte. Ces régions de la membrane sont riches en cholestérol et constituent le lieu d’expression préférentiel des molécules de HLA-DR mature. Lors d’un traitement avec de la Simvastatin™, les radeaux lipidiques sont affectés car cette drogue inhibe la synthèse du cholestérol et de surcroit, diminue l’expression de HLA-DR mature à la surface cellulaire. L’usage de la Simvastatin™ nous a renseigné sur l’endroit où le virion pouvait interagir et éventuellement incorporer la molécule de l’hôte HLA-DR dans son enveloppe. Ce projet de recherche à permis de caractériser les interactions entre Vpu et HLA-DR et ainsi de mieux comprendre les mécanismes par lesquels Vpu module à la fois l’expression de HLA-DR à la surface des cellules infectées ainsi que son incorporation sur les virions. Les études conduites en microscopie confocale par co-marquage fluorescent de Vpu et HLA-DR ont conduit à la mise en évidence de l’existence d’une interaction entre Vpu et HLA-DR au sein de la cellule infectée. Les mesures de l’expression de HLA-DR à la surface de cellules infectées et de son incorporation à la surface des virions à l’aide des techniques de cytométrie en flux et d’immunocapture ont également permis de confirmer la modulation de l’expression de HLA-DR par Vpu. Enfin, le traitement des cellules infectées avec la Simvastatin™ nous a permis d’émettre l’hypothèse que l’acquisition de HLA-DR s’effectuait à une étape antérieure au bourgeonnement viral. Pour finir, nous avons tenté de corréler les différences observées dans la pathogénèse de certains sous-types viraux avec la variabilité de la séquence de Vpu entre ceux-ci, en lien avec une différence de localisation subcellulaire de Vpu. Les études conduites dans le cadre de mon projet de maîtrise ont contribués à une meilleure compréhension des mécanismes d’acquisition des molécules de l’hôte et de leur possible répercussion sur la pathogénèse du VIH-1 par différents sous-types viraux. Elles renseignent également de manière substantielle sur le rôle de Vpu, protéine dont le rôle est demeuré relativement méconnu dans la pathogénèse du VIH-1 ainsi que sur les mécanismes d’acquisition des molécules de l’hôte par le VIH-1. Les résultats présentés dans ce mémoire devraient susciter un regain d’intérêt pour cette protéine ainsi que pour les mécanismes d’incorporation des molécules de l’hôte par le VIH-1. / The type-1 human immunodeficiency virus (HIV-1) infects and replicates itself in the immune system cells. When it buds out, the virus covers itself with a part of the plasma membrane and then acquires some of the host membrane proteins. It is the case for the HLA-DR protein from the major histocompatibility complex class II (MHC-II) necessary for antigen presentation. Its viral incorporation increases the infectious potential and contributes to viral persistence. Vpu is an HIV-1 protein which contributes to the viral budding process. A recent study showed that Vpu could decrease the mature HLA-DR expression at the infected cell surface. Nevertheless, it is also known that Vpu modulates the mature HLA-DR acquisition by HIV-1. Those results could be explained by a control of the intracellular localization of HLA-DR and/or some HIV-1 structural protein by Vpu. In summary, Vpu could promote specific interactions between mature HLA-DR and HIV-1 while decreasing the general expression of mature HLA-DR at the cell surface. We wished to confirm the dual role of Vpu which is important in the viral pathogenesis by getting the mature HLA-DR incorporation advantages while short-circuiting its role in the normal antigen response. It is also accepted that the virus buds out from the infected cell lipid raft. These region are highly enriched with cholesterol and the preferential expression location of mature HLA-DR. With a Simvastatin™ treatment, the lipid raft are disrupt because this drug inhibit the synthesis of cholesterol, therefore down-modulating the mature HLA-DR expression at the cell surface. Using Simvastatin™ inform us on where the virus could possibly acquire the mature host molecule HLA-DR in its envelop. This research project allowed us to characterise the possible interactions between Vpu and HLA-DR that led to a better understanding of the mechanism by which Vpu modulates HLA-DR at the infected cell surface and its viral incorporation. The study conducted by confocal microscopy using multiple fluorescent tagging of Vpu and HLA-DR has led to the evidence of an interaction between Vpu and mature HLA-DR in an infected cell. The measurement of the cell surface expression of HLA-DR and its viral incorporation by flow cytometer and immunocapture techniques also allowed the confirmation of the Vpu modulation on HLA-DR expression. Finally, the Simvastatin™ treatment on infected cells allowed us to hypothesis that the mature HLA-DR acquisition was done at an earlier stage that the viral budding. To conclude, we also attempted to correlate the difference in the pathogenesis of some HIV-1 subtype with the sequence variability of Vpu between them: a link with a different subcellular localization of Vpu. The studies that have been performed in order to complete my master diploma have contributed to a better understanding of the acquisition mechanism of certain host molecules and their impact on different sub-types of HIV-1 pathogenesis. They also give substantial information on the roles of Vpu, a virus-encoded protein whose involvement in HIV-1 pathogenesis remains to be defined and on the acquisition mechanism of some host molecule by HIV-1. The results presented in this thesis will probably arouse an interest renewal for this protein and for the host molecule incorporation mechanism used by HIV-1.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdorales, 2015-2016 / La moléculture végétale est une approche prometteuse pour la production de protéines d’intérêt médical ou industriel. Considérant les variations de rendement possibles dans une plante soumise à différentes conditions culturales, nos objectifs étaient : (i) de cartographier l’accumulation d’un antigène viral d’intérêt clinique dans les feuilles du tabac sauvage Nicotiana benthamiana utilisé comme bio-usine, et (ii) d’évaluer l’impact de la lumière en période de croissance sur le rendement total en antigène. Nous avons étudié les relations entre l’âge foliaire, le régime lumineux, l’expression du transgène et le rendement final en antigène dans les feuilles. Nos données confirment l’influence de l’âge sur les variations de rendement d’une feuille à l’autre, et l’impact positif de l’intensité lumineuse sur le rendement par plante. Elles mettent aussi en relief l’importance des tiges secondaires sur le rendement et le rôle clé de la transcription du transgène sur la teneur en antigène à l’échelle cellulaire. / Plant molecular farming is a promising approach to produce proteins of medical or industrial interest. Considering possible variations of protein yield in plants exposed to different cultural conditions, our goals were : (i) to map the accumulation of a clinically useful viral antigen in leaves of the tobacco relative Nicotiana benthamiana used as protein biofactory, and (ii) to evaluate the impact of light conditions during plant growth on total antigen yield. We looked at eventual relations in planta between leaf age, light intensity, light quality, transgene expression and final protein yield in leaves. Our data confirmed the central influence of leaf age on antigen yield variation from one leaf to another, and the positive impact of light intensity on total yield per plant. They also highlight the importance of secondary stem growth on total yield, and the key role of transgene transcription on antigen content at the cell scale.

Chez les patients atteints du VIH-1, le PD-L1, une molécule de costimulation inhibitrice des lymphocytes T, est régulé à la hausse. Puisque plusieurs molécules cellulaires sont incorporées dans le VIH-1 et que certaines conservent leur fonction de signalisation une fois incorporées, nous avons vérifié si le PD-L1 pouvait être incorporé dans le VIH-1 pour ensuite induire certains défauts fonctionnels chez des lymphocytes T exprimant son récepteur PD-1. Nos résultats démontrent que non seulement le VIH-1 acquiert le PD-L1 en bourgeonnant de macrophages dérivés de monocytes ou de lymphocytes T CD4+ humains in vitro, mais que cette acquisition se produit également in vivo. Lorsqu'il est mis en présence de lymphocytes T CD8+ exprimant le PD-1, le VIH-1 porteur du PD-L1 favorise l'activation des caspases, signe potentiel de l'induction de l'apoptose. Ces résultats démontrent qu'en acquérant le PD-L1, le VIH-1 pourrait bien être directement impliqué dans l'épuisement de la réponse immunitaire.

La greffe rénale est le meilleur traitement de l’insuffisance rénale terminale. Par contre, la perte prématurée du greffon est un problème majeur chez les greffés qui est due majoritairement au rejet. La classification de Banff reconnait 2 catégories de rejets : une réaction médiée par les anticorps (ABMR) et/ou une réaction cellulaire (TCMR). L’ABMR est caractérisé par le développement de novo d’anticorps contre le donneur (DSA) en circulation et des dommages histologiques, comme la glomérulopathie du transplant. De novo, les DSA anti-HLA-II sont plus fréquemment associés à la glomérulopathie du transplant que les anti-HLA-I et sont associés à un moins bon pronostic clinique. Toutefois, le mécanisme par lequel les anti-HLA-II sont plus dommageables demeure mal connu. Mon hypothèse est que les anticorps anti-HLA sont suffisants pour perturber l’hémostase de l’endothélium glomérulaire. Plus particulièrement, nous croyons que les anticorps anti-HLA-II, diminuent l’expression de la thrombomoduline (TBM), ce qui pourrait mener aux lésions endothéliales glomérulaires associées à la glomérulopathie du transplant. Pour évaluer cette hypothèse, j’ai utilisé un modèle in vitro d’endothélium glomérulaire humain et du sérum de patients transplantés rénaux. Nous avons observé que l’expression membranaire de la TBM augmentait de manière dosedépendante en présence d‘anti-HLA-I, mais pas anti-HLA-II. Toutefois, lors de la mesure intracellulaire nous avons observé une accumulation cytosolique en réponse à une stimulation par les anti-HLA-II. De plus, nous avons observé une association significative entre la présence de DSA circulants anti-HLA-II dans les patients transplantés rénaux et un faible taux de TBM sérique. Ces résultats indiquent que la liaison des anticorps anti-HLA-I et II produit des effets différents sur l’expression endothéliale de la TBM. Les anticorps anti-HLA-II pourraient être associés à un état prothrombotique qui pourrait expliquer l’occurrence plus élevée de lésions microangiopathiques dans l’allogreffe et la moins bonne condition observée chez les patients ayant ces anticorps. / Kidney transplant is the best treatment for end-stage renal disease. However, premature graft loss is an important problem in kidney allograft, mostly caused by rejection. Banff classification recognizes two allograft rejection categories: antibody-mediated rejection (ABMR) and/or cellular rejection (TCMR). ABMR is characterized by: development of circulating de novo antibodies against the donor (DSA) and histological damages like transplant glomerulopathy. De novo, anti-HLA-II antibodies are more frequently associated with transplant glomerulopathy than anti-HLA-I antibodies. However, the mechanistic of how anti-HLA-II antibodies are more damaging is still not fully understood. My hypothesis is that anti-HLA antibodies are sufficient to disrupt surface hemostasis (process which causes bleeding to stop) of glomerular endothelium. More importantly, we think that anti-HLA-II antibodies could decrease expression of thrombomodulin (TBM), which could lead to glomerular endothelial lesions associated with transplant glomerulopathy. To evaluate this hypothesis, I used an in vitro model of human glomerular microvascular endothelium and sera from transplant recipients. We observed that membrane TBM expression is up-regulated in a dose-dependent manner with anti- HLA-I, but not anti-HLA-II. However, when we measured intracellular TBM, we observed a cytosolic accumulation in response to anti-HLA-II stimulation. Furthermore, we observed a significant association between anti-HLA-II DSA in renal transplant recipients and low serum levels of TBM. These results show that anti-HLA I or II antibodies binding produce differential effects on TBM endothelial expression and on TBM serum levels in transplant recipients. Anti-HLA-II antibodies could be associated with prothrombotic state, which could explain the higher occurrence of microangiopathic lesions in the allograft and the poor outcomes observed in patients with these antibodies.

Les mécanismes immunitaires impliqués dans le maintien de l’homéostasie pulmonaire sont finement régulés étant donné l’exposition constante des voies aériennes aux bioaérosols. Plusieurs cellules participent au maintien de l’homéostasie pulmonaire, telles les cellules dendritiques. Un sous-type de cellules dendritiques pulmonaires attire particulièrement l’attention dans l’homéostasie pulmonaire, les cellules dendritiques CD103+, étant donné qu’il a été démontré qu’elles participent dans la tolérance immune. Toutefois, ce rôle reste controversé, car des études démontrent qu’elles participent plutôt au développement de réponses inflammatoires pulmonaires. De plus, le CD103 (une intégrine exprimée par des sous-types de cellules dendritiques et de lymphocytes T), est surtout utilisé comme marqueur cellulaire et le rôle spécifique joué par l’expression du CD103 sur ces cellules reste inconnu. L’homéostasie pulmonaire n’est pas toujours maintenue. Chez des individus susceptibles, l’exposition aux bioaérosols peut mener au développement de réponses inflammatoires. C’est le cas pour l’asthme et l’alvéolite allergique extrinsèque, deux réponses d’hypersensibilités pulmonaires, de type I et de type mixte III/IV respectivement. Récemment, des espèces d’archées, Methanosphaera stadtmanae (MSS) et Methanobrevibacter smithii (MBS), ont été retrouvées en grande concentration dans les bioaérosols d’environnements agricoles et il a été démontré que l’exposition pulmonaire à leur extrait mène au développement d’une réponse immune chez la souris. Toutefois, le type de réponse d’hypersensibilité pulmonaire qu’elles induisent reste méconnu, une information cruciale qui permettra la poursuite de la recherche sur leur potentiel d’induire une réponse pulmonaire chez l’humain. De plus, même si plusieurs thérapies contre les maladies d’hypersensibilité pulmonaires existent, ce ne sont pas tous les sous-groupes de patients qui répondent à la médication, menant à des conséquences socio-économiques importantes pour le système de santé et pour les patients. Ainsi, il demeure important de poursuivre la recherche sur de potentielles cibles thérapeutiques, telles les cellules impliquées dans le maintien de l’homéostasie pulmonaire. Cette thèse vise donc à évaluer le rôle de l’expression du CD103 dans le maintien de l’homéostasie pulmonaire dans le contexte de maladies d’hypersensibilité pulmonaires induites par des antigènes retrouvés dans les bioaérosols. Le rôle de l’expression du CD103 dans l’hypersensibilité de type I induite par l’ovalbumine ou l’extrait d’acariens (modèles d’asthme) a d’abord été a évalué via l’utilisation de souris Cd103-/-. Nous démontrons que l’expression du CD103 est cruciale pour le contrôle de la sévérité de l’inflammation pulmonaire et qu’elle pourrait être impliquée dans l’initiation de la phase de résolution de la réponse inflammatoire. De plus, l’expression du CD103 sur les cellules dendritiques joue un rôle dans leur migration aux ganglions lymphatiques. Ensuite, nous avons évalué le rôle de l’expression du CD103 dans la réponse d’hypersensibilité de type mixte III/IV en réponse à Saccharopolyspora rectivirgula (SR; modèle d’alvéolite allergique extrinsèque) en utilisant des souris Cd103-/-. De plus, en utilisant des modèles de transfert de cellules, nous avons évalué le rôle de l’expression du CD103 dans la réponse au SR lorsque seulement exprimé par les cellules dendritiques ou seulement par les lymphocytes T CD4. Nous démontrons que c’est l’expression du CD103 sur les cellules dendritiques spécifiquement qui est impliquée dans la régulation de l’initiation de la réponse inflammatoire. Après avoir déterminé le type de réponse d’hypersensibilité induite par l’extrait de MSS ou MBS, nous avons étudié le rôle de l’expression du CD103 en réponse à ces archées. Nous démontrons que l’exposition à MSS induit une réponse immune typique d’une hypersensibilité pulmonaire de type IV. Les résultats obtenus après l’exposition à MBS indiquent aussi que la réponse développée est une hypersensibilité de type IV, même si cela reste à confirmer. Finalement, étant donné une grande variabilité entre nos expériences chez les souris Cd103-/-, nous n’avons pu obtenir de conclusion sur le rôle de l’expression du CD103 dans les réponses d’hypersensibilités induites par les archées. Ces résultats démontrent que l’expression du CD103 sur les cellules dendritiques joue un rôle dans le contrôle de l’homéostasie pulmonaire en réponse à des bioaérosols spécifiques qui induisent une hypersensibilité pulmonaire. Les mécanismes exacts régulés par le CD103 sur les cellules dendritiques menant au maintien de l’homéostasie pulmonaire restent à être élucidé. De plus, nos résultats confirment que les espèces d’archées MSS et MBS induisent chacune une réponse d’hypersensibilité pulmonaire qui lui est spécifique, des résultats qui contribueront à déterminer si ces microorganismes induisent une pathologie chez l’Homme. / As we breathe, the lungs are constantly exposed to bioaerosols that challenge the maintenance of airway homeostasis. Many cells are involved in the maintenance of lung homeostasis, such as airway dendritic cells (DCs). A subset of airway DCs has gained special interest in the past years for its role in immune tolerance: CD103+ DCs. Yet, this role remains controversial as there are also reports that they induce airway inflammatory responses. Furthermore, CD103 (an integrin expressed by subsets of DCs and T cells) is mostly used as a marker and whether CD103 expression on these cells plays a specific role remains unknown. Airway homeostasis is not always maintained. Exposure to bioaerosols can elicit an immune response in susceptible individuals, such as in asthma and hypersensitivity pneumonitis, two common airway hypersensitivity diseases of type I and mixed type III/IV hypersensitivity, respectively. Recently, archaea species Methanosphaera stadtmanae (MSS) and Methanobrevibacter smithii (MBS) were identified in high concentrations in bioaerosols from agricultural environments and their extracts were shown to induce an immune response in the airways of mice. However, the type of airway hypersensitivity response they induce remains unknown, a key information that is required if research is pursued on whether they elicit an airway hypersensitivity response in humans. Furthermore, although many therapies for airway hypersensitivity diseases exist, not all subsets of patients respond to the current medication, resulting in high social and economic impacts on the health system and patients. Therefore, research on potential therapy targets for airway hypersensitivity diseases, such as those involved in the maintenance of airway homeostasis, remains important. This thesis focuses on the role of CD103 expression in the maintenance of lung homeostasis in the context of airway hypersensitivity responses induced by antigens found in bioaerosols. We first assessed the role of CD103 expression in type I hypersensitivity in response to ovalbumin or house dust mite extract (models of experimental asthma) using Cd103-/- mice. We found that CD103 expression is crucial in controlling the severity of airway inflammation and could be involved in initiating the resolution of the inflammatory response. Furthermore, CD103 expression on DCs regulates DC trafficking to the draining lymph nodes. We then assessed the role for CD103 expression in mixed type III/IV hypersensitivity in response to Saccharopolyspora rectivirgula extract (SR; model of experimental hypersensitivity pneumonitis) using Cd103-/- mice. Furthermore, using models of cell transfers, we evaluated the role for CD103 expression in the response to SR when specifically expressed by dendritic cells or specifically by CD4 T cells. We demonstrate that CD103 expression on DCs specifically is involved in regulating the onset of the inflammatory response. We finally studied the role for CD103 expression in response to the airway exposure of MSS and MBS extracts, after elucidating the type of hypersensitivity response they induce. We demonstrate that exposure to MSS induces a typical type IV hypersensitivity response. The results obtained after exposure to MBS also indicate development of a type IV hypersensitivity response, although it remains to be confirmed. Finally, due to high variability in the results using Cd103-/- mice, we were unable to reach a conclusion on the role for CD103 expression in response to archaea species. These results demonstrate that CD103 expression by DCs is involved in the control of airway homeostasis to specific airway hypersensitivity-inducing bioaerosols. The exact mechanisms regulated by CD103 on DCs leading to the maintenance of airway homeostasis remain to be elucidated. Furthermore, our results confirm that archaea species MSS and MBS induce a specific type of hypersensitivity response, which will contribute to the elucidation of whether they induce an airway pathology in humans.

Les immunoglobulines intraveineuses (IgIV) sont utilisées dans le traitement de maladies auto-immunes et inflammatoires depuis le début des années 1980. L’accroissement constant de la consommation des IgIV augmente les risques de pénuries de ce produit pour lequel il n’existe encore aucun substitut. La compréhension des mécanismes d’action complexes et controversés de cet agent thérapeutique permettrait de rationaliser son utilisation et de développer des substituts. Sachant que les IgIV sont capables d’interférer avec la présentation d’antigène et la réponse des lymphocytes T CD4, les travaux présentés se sont intéressés aux caractéristiques physicochimiques responsables de ces effets, de même qu’à l’élargissement de nos connaissances des effets des IgIV sur la présentation et la réponse des lymphocytes T CD8. Ces connaissances permettront d’établir des fondements scientifiques pour le développement de substituts. Nous avons montré dans un premier temps qu’une préparation d’IgIV rendue fortement cationique (cIgIV) était capable d’inhiber la présentation d’antigènes et la réponse subséquente des lymphocytes T CD4 in vitro. Ensuite, des essais ont permis de démontrer la possibilité d’utiliser les cIgIV avec une bio distribution améliorée dans le foie et la rate chez la souris, mais le potentiel thérapeutique amélioré dans un modèle de thrombocytopénie passive n’a pu être démontré. Le deuxième volet de cette thèse a permis de dévoiler la capacité des IgIV d’inhiber l’activation et l’expansion des lymphocytes T CD8 in vitro et chez la souris. De plus, nous avons fait la preuve de la capacité des IgIV d’inhiber la cytotoxicité en réduisant l’expression de la perforine et en bloquant certains récepteurs des cellules T. Ces résultats permettent d’améliorer notre compréhension du rôle des IgIV dans le traitement des maladies auto immunes grâce à leur interférence avec la génération et la cytotoxicité effectrice des lymphocytes T CD8. / Intravenous immunoglobulins (IVIg) are used in the treatment of many inflammatory and autoimmune diseases since the beginning of the 80s. The constant increase of their use exposes the users and the providers to important shortage risks. A better understanding of their complex mechanisms of action would help in developing potential substitutes. Knowing that IVIg are able to modulate the immune function of antigen presenting cells and the resulting CD4 T cell response, work presented here questioned the physicochemical characteristics of IVIg which could be related to these effects, as well as to the extension of their effect to the CD8 T cell compartment. In the first part of this thesis, we showed that cationized IVIg (cIVIg) was capable to inhibit in vitro antigen presentation. Next, we showed that cIVIg displayed an ameliorated bio distribution in mice, although the therapeutic potential of the preparation could not be demonstrated in a passive model of throbomcytopenia. The second part of this thesis revealed a novel capacity of IVIg in inhibiting the activation and expansion of CD8 T cells in vitro and in immunized mice. Furthermore, IVIg were shown to reduce cytotoxicity by decreasing the expression of perforin and by blocking some T-cell receptors (TCR). These results provide a better understanding of the beneficial effects of IVIg in treated patients by providing an interference with the generation and effector functions of CD8 T cells. Altogether, this thesis propose a physicochemical characteristic, the cationic state, on which a potential substitute to IVIg could be further developed, as well as a novel inhibitory effect of IVIg on the generation and cytotoxic functions of CD8 T cells, which could help create alternative therapy to the scarce and expensive IVIg preparation.

De nouvelles méthodes évit.ant les étapes d'amplification intermédiaires pour la détection de marqueurs de pathologies seraient d'un grand intérêt, surtout dans le milieu clinique. Ceci est particulièrement le cas pour le diagnostic et le suivi de traitement de certains cancers, où des fragments de protéines (K.8/K18) sont rejetés dans le sang par les cellules cancéreuses émergentes. A partir de ces fragments, il est possible de générer une réaction anticorps-antigènes où la concentration de ces fragments module cette interaction. Le travail effectué durant cette maîtrise a permis de développer une nouvelle procédure de mesure de concentration d'antigène dans un fluide biologique utilisant une pince optique. Une force de gradient a été appliquée perpendiculairement à la direction de propagation du faisceau sur une bille de 3 um de diamètre recouverte de sérum-albumine bovin (BSA) liée à une tige de 1,5 um de diamètre recouverte de l'anticorps anti-BSA. En premier lieu, nous avons mesuré la force nécessaire pour briser le lien anticorps-antigène selon différentes concentrations d'antigène recouvrant la bille (de 10⁻⁷ mo1/L à 10⁻¹³ mo1/L). Cette expérience permit de démontrer qu'il existait une relation proportionnelle entre ces deux variables. Par la suite, nous avons mesuré la force nécessaire pour rompre la liaison entre la tige et une bille recouverte d'une concentration constante d'antigène selon différentes concentrations d'antigène en solution dans le milieu (de 10⁻¹¹ mo1/L à 10⁻¹⁸ mo1L). Lors de cette expérience, il y a une compétition de liaison entre les antigènes sur la bille et ceux en solution pour les sites de liaison disponibles sur la pipette. Cette fois, une relation inversement proportionnelle entre la force nécessaire au bris de la liaison et la concentration d'antigène en solution a pu être illustrée. Ainsi, ces travaux ont permis de démontrer qu'il serait possible de détecter, dans un fluide biologique, une concentration d'antigène d'ordre attomolaire (10⁻¹⁸ mo1L).