Les syndromes neurologiques paranéoplasiques (SNP) sont des maladies neurologiques rares, associés à une réponse immunitaire efficace contre un cancer sous-jacent exprimant un antigène également exprimé par des cellules du système nerveux central (SNC). Le cancer déclenche alors une réponse auto-immune secondaire qui provoque la destruction des cellules du SNC. Certains travaux récents suggèrent que l'immunité à médiation cellulaire associée à des auto-anticorps reconnaissant des antigènes intracellulaires pourrait jouer un rôle majeur, bien qu'encore mal compris, dans la physiopathologie des SNP. Les exemples de SNP les plus représentatifs sont le syndrome Hu, qui conduit à la perte de diverses populations de neurones du SNC et l'ataxie cérébelleuse subaiguë (PCD en anglais, pour Paraneoplastic Cerebellar Degeneration), caractérisée par la perte sélective des cellules de Purkinje du cervelet. Alors que le syndrome Hu se développe en général chez des patients présentant des tumeurs du poumon à petites cellules qui expriment l'antigène HuD spécifique des neurones, la majorité des patients souffrant de PCD présente un cancer gynécologique qui exprime la protéine CDR2, également exprimée dans les cellules de Purkinje. Afin de mieux cerner la physiopathologie des SNP et de tester l'implication de l'immunité cellulaire, notamment des lymphocytes T, nous avons durant ma thèse développé et analysé deux modèles murins, l'un pour le syndrome Hu et l'autre pour la PCD. Ces modèles reposent sur l'utilisation de souches de souris génétiquement modifiées : la souris CamK-HA, qui exprime l'hémagglutinine (HA) du virus de la grippe dans la plupart de ses neurones du SNC et la souris L7-HA dans laquelle la protéine HA est exprimée exclusivement par les cellules de Purkinje du cervelet. Dans ces souris, une réponse anti-tumorale est provoquée par l'injection de cellules tumorales 4T1 exprimant HA (4T1-HA). Afin le faciliter le suivi des réponses cellulaires contre l'antigène HA, nous avons injecté des lymphocutes T CD4+ et/ou T CD8+ naïfs isolées à partir de souris transgéniques pour des récepteurs de lymphocytes T spécifiques de HA. Nos résultats montrent que seul le transfert in vivo des cellules tumorales 4T1-HA, et non celui des cellules 4T1 témoins, peut conduire à l'activation, la prolifération et la différentiation des deux types de lymphocytes T spécifiques pour l'antigène HA. De plus, nous avons observé que les populations de lymphocytes T CD4+ et CD8+ sont toutes deux requises, non seulement pour une réponse anti-tumorale efficace, mais aussi pour le déclenchement d'une réaction auto-immune collatérale chez la souris CamK-HA. Enfin, nous avons montré qu'il était nécessaire d'injecter en parallèle des anticorps contre le récepteur inhibiteur CTLA-4 chez la souris L7-HA, afin de permettre la migration des lymphocytes T spécifiques de HA dans le cervelet. Chez ces souris L7-HA, nous avons en outre démontré que les lymphocytes T CD8+ cytotoxiques sont les effecteurs principaux de la maladie. Ces nouveaux modèles murins représentent donc des outils précieux pour une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires responsables du développement des SNP. De plus, ils pourraient permettre de tester et de valider de nouvelles approches thérapeutiques visant à bloquer la pénétration dans le SNC d'effecteurs immunitaires potentiellement pathogènes, tout en préservant l'efficacité de la réponse anti-tumorale en périphérie. / Paraneoplastic neurological disorders (PNDs) are rare human autoimmune diseases that mostly affect the central nervous system (CNS). They are triggered by an efficient immune response against a neural self-antigen that is ectopically expressed in neoplastic tumor cells and naturally expressed in CNS cells. Due to this shared antigenic expression, the immune system reacts not only to tumor cells but also to neural cells resulting in neurological damage. Growing data point to a major role of cell-mediated immunity in PNDs associated to autoantibodies against intracellular proteins. However, its precise contribution in the pathogenesis remains unclear. Two illustrative examples of possibly cell-mediated PNDs are the Hu-syndrome, characterized by inflammation and widespread los of neurons, and paraneoplastic cerebellar degeneration (PCD), characterized by the selective loss of Purkinje cells. PCD develops mostly in patients with gynecologic carcinomas that express the Purkinje neuron-specific CDR2 protein whereas most patients with the Hu-syndrome harbor small cell lung cancer expressing the neuron-specific protein HuD. In this context, our study aimed to investigate the impact of anti-tumor cellular immune responses in the development of these PNDs. To this end, we developed two animal models mimicking the Hu-syndrome and PCD. We used a tumor cell line expressing the hemagglutinin (HA) of influenza virus to induce an anti-tumor response in CamK-HA mice, which express HA in CNS neurons and L7-HA mice, which express HA only in cerebellar Purkinje neurons. To promote and track the T cell response against the HA antigen, naïve HA-specific CD8+ and/or CD4+ T cells, originating from TCR-transgenic animals, were transferred into these mice. We demonstrate that HA-expressing tumors, but not control tumors, induce in vivo activation, proliferation and differentiation of naïve HA-specific CD4+ and CD8+ T cells into effector cells. Moreover, the collaboration between these two T cell subsets was needed to control tumor growth and induce CNS inflammation in CamK-HA mice. In L7-HA mice the additional injection of the antibody against the inhibitory receptor CTLA-4 was necessary to allow T cells to enter the cerebellum to cause inflammation and the subsequent destruction of Purkinje neurons. Furthermore, in L7-HA mice we demonstrate that cytotoxic CD8+ T cells are the main effectors driving the disease. Thus, these two new mouse models provide further insights into the cellular mechanisms of PND whereby a potent anti-tumor immunity triggers a cancer-associated autoimmune disease, and may therefore help to develop new therapeutic strategies against PND.

La maladie de Parkinson (MP) est une maladie neurodégénérative qui présente, parmi ces symptômes, une importante inflammation, rapportée tant au niveau du système nerveux central qu’en périphérie. De plus, certains des gènes causant des formes familiales de la MP, soit PINK1 et PRKN, sont impliqués dans la prévention de la présentation des antigènes mitochondriaux (MitAP), un phénomène à risque d’enclencher une réponse auto-immune. Ce travail avait donc pour but d’investiguer la contribution des processus auto-immuns et inflammatoires périphériques dans l’étiologie de la MP, en portant une attention particulière aux phénomènes impliquant la mitochondrie. La quantification des ARNm de PINK1 et PRKN a permis de déterminer que l’expression de ces deux gènes pouvait être inhibée lors de l’activation – par l’exposition au lipopolysaccharide (LPS) ou à l’Escherichia coli entéropathogène (EPEC) – de certaines cellules présentatrices d’antigènes, soit les cellules dendritiques dérivées de monocytes (MDDC). L’expression de PRKN était également inhibée au cours du vieillissement dans les cellules mononucléées du sang périphérique. L’étude des lymphocytes T présents dans la circulation sanguine a permis l’identification d’une population de cellules T CD8+ IL-17+ (Tc17) pouvant être activées par des antigènes mitochondriaux chez les patients avec MP. Les MDDC furent également identifiées comme étant d’importantes régulatrices de l’inflammation, car les cellules des patients avec MP présentaient un profil d’expression spécifique, caractérisé par une surproduction de cytokines pro-inflammatoires. Leur réponse cytokinique était influencée par le vieillissement et correspondait à un profil pouvant faciliter la polarisation des lymphocytes T CD4+ vers le sous-type Th17, lié aux maladies auto-immunes. Nos résultats, dans leur ensemble, supportent l’implication de mécanismes auto-immuns dans le développement de la MP. / Parkinson’s disease (PD) is a neurodegenerative disease which is accompanied by a strong inflammation, present both in the central nervous system and the periphery. Moreover, genes PINK1 and PRKN, which are causative of familial forms of PD, are implicated in the inhibition of mitochondrial antigen presentation (MitAP), a phenomenon which acts as a potential trigger for an autoimmune response. This work’s aim was to investigate the contribution of peripheral autoimmune and inflammatory processes in the etiology of PD, with a particular focus on phenomena implicating the mitochondria. Quantification of PINK1 and PRKN mRNA allowed us to determine that both genes could be inhibited by the activation – through lipopolysaccharide (LPS) or Enteropathogenic Escherichia coli (EPEC) exposition – of specific antigen-presenting cells, the monocyte-derived dendritic cells (MDDC). The expression of PRKN was also inhibited during the aging process in peripheral blood mononuclear cells. Through the investigation of T lymphocytes present in PD patients’ circulation, we identified a population of T CD8+ IL-17+ (Tc17) cells which could be activated by mitochondrial antigens. Furthermore, the MDDC were identified as a major contributor to inflammation since PD patients’ cells presented a specific expression profile characterized by an over-production of pro-inflammatory cytokines. This response was age-associated and corresponded with a pro-Th17 polarization of T CD4+ lymphocytes, a subtype which has been linked with autoimmune diseases. Taken together, our results support an implication of autoimmune mechanisms in the development of PD.

L’hépatite auto-immune (HAI) est une maladie chronique caractérisée par une destruction progressive du parenchyme hépatique par le système immunitaire. La majorité des patients atteints d’HAI sont des femmes (75% à 90% des cas). L’amélioration des traitements au cours des dernières années a permis à un grand nombre de ces femmes de devenir enceintes. Pendant la grossesse, une rémission spontanée de la maladie a pu être observée chez les femmes atteintes d’HAI. Cette rémission est temporaire et elle est généralement suivie d’une rechute suite à l’accouchement (post-partum). Les causes exactes de cette rémission associée à la grossesse et de la rechute post-partum ne sont pas connues à ce jour. Nous avons donc tenté de reproduire ces phénomènes dans un modèle murin d’HAI développé dans notre laboratoire, afin de déterminer les mécanismes possiblement impliqués. Notre modèle d’HAI consiste en une xéno-immunisation de souris C57BL/6 avec les auto-antigènes impliqués dans l’HAI de type 2 chez l’humain. Nous avons ainsi accouplées des souris préalablement xéno-immunisées, puis nous les avons sacrifiées au début de la 3e semaine de gestation ou 2 à 3 semaines post-partum, afin d’évaluer les dommages hépatiques et afin d’étudier la réponse immunitaire. Comme chez les femmes atteintes d’HAI, les souris présentent une rémission de la maladie pendant la grossesse. Nous en sommes venus à cette conclusion par l’observation d’une diminution de l’inflammation hépatique, des niveaux de transaminases sériques et des titres d’auto-anticorps circulants. À l’inverse des humains, les souris xéno-immunisées ne présentent pas de rechute post-partum. Une analyse des cellules régulatrices (cellules T régulatrices et cellules B productrices d'IL-10) suggère une implication des Tregs hépatiques dans la rémission, car ceux-ci sont augmentés pendant la gestation. Ces Tregs hépatiques sont majoritairement d’origine thymique et ne semblent pas particulièrement attirés au foie en réponse à l’inflammation. La polarisation TH2 est un phénomène connu pendant la grossesse, par contre elle ne semble pas influencer la réponse auto-immune dans nos souris. Une meilleure compréhension des mécanismes d’immunosuppression observés lors de la grossesse pourrait mener au développement d’une thérapie mieux ciblée. / Autoimmune hepatitis (AIH) is a disease of unknown aetiology, characterized by a progressive destruction of the hepatic parenchyma by the immune system. Women are predominantly affected by AIH, with a prevalence of 75% in type 1 AIH and 90% in type 2. Improvement of treatments to control liver inflammation has contributed to increase the number of pregnant patients. During pregnancy, a spontaneous, but temporary, remission of the disease has been observed in women with AIH, often followed by post-partum relapse. Currently, this phenomenon is not fully understood. Thus, we aim to study the mechanisms responsible for the pregnancy-related remission and post-partum relapses in a murine model of AIH developed in our laboratory. Xenoimmunization of C57BL/6 mice with the antigens recognized by autoreactive cells of type 2 AIH patients results in a loss of tolerance, with clinical and biochemical features of AIH similar to those observed in patients. For this study, xenoimmunized mice were mated and sacrificed at the beginning of the 3rd week of gestation or 2-3 weeks post-partum, and liver disease was evaluated at that time as well as the immune response. As it occurs in women with AIH, pregnancy induces a remission of the disease in our murin model. Pregnant mice show a decrease of liver inflammation, ALT levels and circulating autoantibodies. The mice did not show any sign of relapse during the post-partum period. Our analysis of cellular populations with regulatory properties (regulatory T cells and IL-10 secreting B cells) revealed an increase of hepatic Tregs during pregnancy, which suggests an implication of those cells in the remission. Those Tregs infiltrating the liver are mainly originated from the thymus and do not seem to be recruited to the liver in response to inflammation. Although a switch towards a TH2 response is known to occur during pregnancy, this phenomenon does not seem to be implicated in the remission of AIH in our murine model. A better understanding of the natural immunosuppression occurring during pregnancy could bring important knowledge to design new and improved therapy for AIH.

La prolongation de l’intervalle électrocardiographique QT est un facteur de risque d’arythmie ventriculaire et de mort subite. Cette anomalie, retrouvée chez certains patients atteints de lupus érythémateux disséminé, pourrait contribuer à la mortalité cardiovasculaire élevée dans cette population. L’anti-Ro/SSA, un auto-anticorps retrouvé chez environ 30% des patients atteints de lupus, est associé à la présence de blocs cardiaques chez le nouveau-né et pourrait aussi augmenter le risque de prolongation pathologique de l’intervalle QT chez l’adulte. Le présent mémoire est constitué de cinq chapitres traitant de l’association potentielle entre l’anticorps anti-Ro/SSA et la prolongation de l’intervalle QT. Le premier chapitre constitue une introduction permettant de mettre en contexte les éléments essentiels à la compréhension du projet d’étude. Le deuxième chapitre constitue une revue de l’état des connaissances actuelles sur le lien potentiel entre anti-Ro/SSA et intervalle QT. Le troisième chapitre présente le projet d’étude par l’intermédiaire d’un article publié dans Arthritis Care and Research. Dans cette étude, les patients de la cohorte de lupiques du Centre Universitaire de santé McGill ont subi des électrocardiogrammes dans l’objectif d’estimer l’association entre l’anti-Ro/SSA et les anomalies électrocardiographiques, en tenant compte d’autres facteurs démographiques et cliniques. L’association entre la prolongation de l’intervalle QT et la présence de l’anti-Ro/SSA a été démontrée (rapports de cotes ajustés de 5.1 à 12.6) et les patients porteurs de l’anti-Ro/SSA pourraient donc bénéficier de dépistage électrocardiographique systématique. Les points faibles et forts de cet article sont discutés dans le quatrième chapitre et des perspectives de recherches futures sont finalement abordées. / QT interval prolongation on the electrocardiogram is a risk factor for ventricular arrhythmias and sudden cardiac death. This abnormality is found in patients with systemic lupus erythematosus and could contribute to the high cardiovascular mortality rate in this population. Anti-Ro/SSA is an auto-antibody presents in about 30% of lupus patients and is associated with congenital cardiac block. This auto-antibody could also increase the risk of pathologic prolongation of the QT interval in adults. This master’s thesis is comprised of five chapters discussing the potential association between anti-Ro/SSA antibody and QT interval prolongation. The first chapter is an introduction to the essential elements for the understanding of the study project. The second chapter is a literature review of the potential link between anti-Ro/SSA and QT interval prolongation. The third chapter presents the study project through an article published in Arthritis Care and Research. In this study, patients from the McGill lupus cohort were invited to undergo electrocardiograms in order to estimate the association between anti-Ro/SSA antibody and electrocardiographic abnormalities, while taking into account the other potentially associated demographic and clinical factors. This study shows an association between anti-Ro/SSA and prolonged QT interval (Odds ratios: 5.1 to 12.6) and patients positive for anti-Ro/SSA may thus benefit from electrocardiographic testing. Strengths and weaknesses of this article are discussed in the fourth chapter and future research areas are finally explored.

L’hépatite auto-immune (HAI) est une maladie chronique caractérisée par une destruction progressive du parenchyme hépatique par le système immunitaire. La majorité des patients atteints d’HAI sont des femmes (75% à 90% des cas). L’amélioration des traitements au cours des dernières années a permis à un grand nombre de ces femmes de devenir enceintes. Pendant la grossesse, une rémission spontanée de la maladie a pu être observée chez les femmes atteintes d’HAI. Cette rémission est temporaire et elle est généralement suivie d’une rechute suite à l’accouchement (post-partum). Les causes exactes de cette rémission associée à la grossesse et de la rechute post-partum ne sont pas connues à ce jour. Nous avons donc tenté de reproduire ces phénomènes dans un modèle murin d’HAI développé dans notre laboratoire, afin de déterminer les mécanismes possiblement impliqués. Notre modèle d’HAI consiste en une xéno-immunisation de souris C57BL/6 avec les auto-antigènes impliqués dans l’HAI de type 2 chez l’humain. Nous avons ainsi accouplées des souris préalablement xéno-immunisées, puis nous les avons sacrifiées au début de la 3e semaine de gestation ou 2 à 3 semaines post-partum, afin d’évaluer les dommages hépatiques et afin d’étudier la réponse immunitaire. Comme chez les femmes atteintes d’HAI, les souris présentent une rémission de la maladie pendant la grossesse. Nous en sommes venus à cette conclusion par l’observation d’une diminution de l’inflammation hépatique, des niveaux de transaminases sériques et des titres d’auto-anticorps circulants. À l’inverse des humains, les souris xéno-immunisées ne présentent pas de rechute post-partum. Une analyse des cellules régulatrices (cellules T régulatrices et cellules B productrices d'IL-10) suggère une implication des Tregs hépatiques dans la rémission, car ceux-ci sont augmentés pendant la gestation. Ces Tregs hépatiques sont majoritairement d’origine thymique et ne semblent pas particulièrement attirés au foie en réponse à l’inflammation. La polarisation TH2 est un phénomène connu pendant la grossesse, par contre elle ne semble pas influencer la réponse auto-immune dans nos souris. Une meilleure compréhension des mécanismes d’immunosuppression observés lors de la grossesse pourrait mener au développement d’une thérapie mieux ciblée. / Autoimmune hepatitis (AIH) is a disease of unknown aetiology, characterized by a progressive destruction of the hepatic parenchyma by the immune system. Women are predominantly affected by AIH, with a prevalence of 75% in type 1 AIH and 90% in type 2. Improvement of treatments to control liver inflammation has contributed to increase the number of pregnant patients. During pregnancy, a spontaneous, but temporary, remission of the disease has been observed in women with AIH, often followed by post-partum relapse. Currently, this phenomenon is not fully understood. Thus, we aim to study the mechanisms responsible for the pregnancy-related remission and post-partum relapses in a murine model of AIH developed in our laboratory. Xenoimmunization of C57BL/6 mice with the antigens recognized by autoreactive cells of type 2 AIH patients results in a loss of tolerance, with clinical and biochemical features of AIH similar to those observed in patients. For this study, xenoimmunized mice were mated and sacrificed at the beginning of the 3rd week of gestation or 2-3 weeks post-partum, and liver disease was evaluated at that time as well as the immune response. As it occurs in women with AIH, pregnancy induces a remission of the disease in our murin model. Pregnant mice show a decrease of liver inflammation, ALT levels and circulating autoantibodies. The mice did not show any sign of relapse during the post-partum period. Our analysis of cellular populations with regulatory properties (regulatory T cells and IL-10 secreting B cells) revealed an increase of hepatic Tregs during pregnancy, which suggests an implication of those cells in the remission. Those Tregs infiltrating the liver are mainly originated from the thymus and do not seem to be recruited to the liver in response to inflammation. Although a switch towards a TH2 response is known to occur during pregnancy, this phenomenon does not seem to be implicated in the remission of AIH in our murine model. A better understanding of the natural immunosuppression occurring during pregnancy could bring important knowledge to design new and improved therapy for AIH.

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La prolongation de l’intervalle électrocardiographique QT est un facteur de risque d’arythmie ventriculaire et de mort subite. Cette anomalie, retrouvée chez certains patients atteints de lupus érythémateux disséminé, pourrait contribuer à la mortalité cardiovasculaire élevée dans cette population. L’anti-Ro/SSA, un auto-anticorps retrouvé chez environ 30% des patients atteints de lupus, est associé à la présence de blocs cardiaques chez le nouveau-né et pourrait aussi augmenter le risque de prolongation pathologique de l’intervalle QT chez l’adulte. Le présent mémoire est constitué de cinq chapitres traitant de l’association potentielle entre l’anticorps anti-Ro/SSA et la prolongation de l’intervalle QT. Le premier chapitre constitue une introduction permettant de mettre en contexte les éléments essentiels à la compréhension du projet d’étude. Le deuxième chapitre constitue une revue de l’état des connaissances actuelles sur le lien potentiel entre anti-Ro/SSA et intervalle QT. Le troisième chapitre présente le projet d’étude par l’intermédiaire d’un article publié dans Arthritis Care and Research. Dans cette étude, les patients de la cohorte de lupiques du Centre Universitaire de santé McGill ont subi des électrocardiogrammes dans l’objectif d’estimer l’association entre l’anti-Ro/SSA et les anomalies électrocardiographiques, en tenant compte d’autres facteurs démographiques et cliniques. L’association entre la prolongation de l’intervalle QT et la présence de l’anti-Ro/SSA a été démontrée (rapports de cotes ajustés de 5.1 à 12.6) et les patients porteurs de l’anti-Ro/SSA pourraient donc bénéficier de dépistage électrocardiographique systématique. Les points faibles et forts de cet article sont discutés dans le quatrième chapitre et des perspectives de recherches futures sont finalement abordées. / QT interval prolongation on the electrocardiogram is a risk factor for ventricular arrhythmias and sudden cardiac death. This abnormality is found in patients with systemic lupus erythematosus and could contribute to the high cardiovascular mortality rate in this population. Anti-Ro/SSA is an auto-antibody presents in about 30% of lupus patients and is associated with congenital cardiac block. This auto-antibody could also increase the risk of pathologic prolongation of the QT interval in adults. This master’s thesis is comprised of five chapters discussing the potential association between anti-Ro/SSA antibody and QT interval prolongation. The first chapter is an introduction to the essential elements for the understanding of the study project. The second chapter is a literature review of the potential link between anti-Ro/SSA and QT interval prolongation. The third chapter presents the study project through an article published in Arthritis Care and Research. In this study, patients from the McGill lupus cohort were invited to undergo electrocardiograms in order to estimate the association between anti-Ro/SSA antibody and electrocardiographic abnormalities, while taking into account the other potentially associated demographic and clinical factors. This study shows an association between anti-Ro/SSA and prolonged QT interval (Odds ratios: 5.1 to 12.6) and patients positive for anti-Ro/SSA may thus benefit from electrocardiographic testing. Strengths and weaknesses of this article are discussed in the fourth chapter and future research areas are finally explored.

La contribution des DCs dans l’initiation et la perpétuation des maladies auto-immunes est bien établie. Chez la souris Non Obèse Diabétique (NOD), modèle spontané du diabète de type 1 (DT1), plusieurs travaux ont rapportés des anomalies phénotypiques et fonctionnelles des DCs. Les DCs sont parmi les premières cellules qui infiltrent les ilots pancréatiques, produisent des quantités excessives de cytokines pro-inflammatoires et contribuent à l’activation des lymphocytes T auto-réactifs (Teff). Cette capacité accrue des DCs à activer les Teffs est régulée par plusieurs voies de signalisation intracellulaire. STAT5 est parmi les facteurs de transcription critiques dans la régulation des gènes associés au développement, la maturation et les fonctions des DCs. La prédisposition au DT1 chez la NOD est déterminée par plusieurs régions de susceptibilités au diabète (idd1-20). De façon intéressante, le gène Stat5b est localisé dans la région de susceptibilité idd4 chez la souris NOD suggérant son implication dans le développement du diabète. En effet des études récentes ont identifiés un dysfonctionnement dans la voie de signalisation JAK-STAT5 chez les souris NOD, y compris la présence d’une mutation (L327M) au niveau du domaine de liaison à l’ADN de Stat5b qui altère sa liaison à l’ADN. Par ailleurs, les études réalisées dans notre laboratoire ont montré que le conditionnement des DCs au GM-CSF ou à la TSLP, qui activent la voie de signalisation Jak-Stat5, constitue une voie potentielle d’immunothérapie chez la souris NOD. Ces données suggèrent un rôle central de Stat5b dans la régulation des fonctions tolérogènes des cellules du système immunitaire. Nous avons généré un modèle de souris NOD transgéniques (NOD.CD11cStat5b-CA) exprimant de façon constitutive la forme active de STAT5B de la souris C57BL/6 spécifiquement dans les DCs. Nos résultats ont montré que ces souris transgéniques ont développées une protection totale contre le diabète auto-immun. Cette résistance au diabète à long terme est associe à l’acquisition des fonctions tolérogènes par les Stat5b-CA.DCs qui se manifestent par un phénotype mature tolérogène, marquées par une forte expression de molécules immunorégulatrices (PD-L1 et PD-L2) et une grande production de cytokines anti-inflammatoire (TGF-β) et une baisse significative de la production de cytokines pro-inflammatoires (IL-12p70, TNF-α et d’IL-23). Par ailleurs, nous avons mis en évidence le rôle de STAT5B dans la régulation à la hausse d’IRF4 et l’implication du complexe STAT5B/EZH2 dans le contrôle de la régulation à la baisse d’IRF8. En effet, cette régulation différentielle de l’expression des gènes Irf4 et Irf8 est accompagnée du développement d’une sous population CD11c+ CD11b+ DCs. Nos études ont démontré que le potentiel tolérogène des Stat5b-CA.DCs à rétablir et à maintenir la tolérance périphérique du système immunitaire vis-à-vis des auto-antigènes est associe à leur grande capacité d’induire la conversion et l’expansion des Tregs ainsi que la différentiation de deux populations cellulaires régulatrices Th2 et Tc2. Nous avons aussi démontré in vivo qu’une injection intraveineuse unique de Stat5-CA.DCs (spléniques ou générés de la moelle osseuse) ou de Tregs des souris transgéniques NOD.CD11cStat5b-CA a induit une protection totale contre le diabète chez les souris NOD receveuses. Notre étude apporte donc une évidence claire que la correction du défaut de la voie de signalisation Jak-Stat5b au sein des DC chez la souris NOD induit une protection à long terme contre le diabète. Finalement, cette voie de signalisation peut constituer une cible thérapeutique éventuelle non seulement dans le contexte du diabète de type 1 mais également dans d’autres maladies auto-immunes. / The contribution of DCs in the initiation and progression of autoimmune diseases is well established. Several studies have reported that phenotypic and functional abnormalities of DCs, in Non Obese Diabetic (NOD), contribute to spontaneous type 1 diabetes (T1D) development. DCs are among the first cells that infiltrate the pancreatic islets, produce excessive amounts of pro-inflammatory cytokines, and contribute to the activation of T effector cells (Teff). This increased ability of DCs to activate Teff is regulated by several intracellular signaling pathways. STAT5 is among the critical transcription factors in the regulation of genes associated with the development, maturation and functions of DCs. The predisposition to T1D in NOD is determined by several regions of susceptibility to diabetes (idd1-20). Interestingly, the Stat5b gene is located in the idd4 susceptibility region in NOD mice suggesting its involvement in the development of diabetes. Recent studies have identified a dysfunction in the Jak-Stat5 signaling pathway in NOD mice, including the presence of a mutation (L327M) at the DNA-binding domain of Stat5b which alters its binding to DNA. Furthermore, previous studies from our laboratory have shown that the GM-CSF- or TSLP-conditioned DCs, which activate the Jak-Stat5 signaling pathway, is a potential pathway for immunotherapy in NOD mice. These data suggest a central role for Stat5b in the regulation of tolerogenic functions of the immune cells. Here, we generated a transgenic NOD mouse model (NOD.CD11cStat5b-CA) that constitutively express the active form of STAT5B from the C57BL/6 mouse specifically in DCs. Our results showed that these transgenic mice are completely protected against autoimmune diabetes. This long-term diabetes protection is associated with the acquisition of tolerogenic functions by Stat5b-CA.DCs, that exhibit a mature tolerogenic phenotype, overexpression of immunoregulatory molecules (PD-L1 and PD-L2) and produce anti-inflammatory cytokines (TGF-β) and a significantly decrease their production of pro-inflammatory cytokines (IL-12p70, TNF-α and IL-23). Moreover, we have highlighted the role of STAT5B in the upregulation of IRF4 and also the involvement of the STAT5B/ EZH2 complex in downregulation of IRF8. This differential regulation of the Irf4 and Irf8 genes expression is accompanied by promoting the development of CD11c+CD11b+ DC subset. Furthermore, we demonstrated that the tolerogenic Stat5b-CA.DCs were able to restore and maintain peripheral immune tolerance to autoantigens, which is associated with their high ability to induce conversion and expansion Tregs and to promote Th2 and Tc2 immune deviation. We also demonstrated that a single intravenous injection of Stat5-CA.DCs (splenic or bone marrow derived dendritic cells) or Tregs from transgenic mice NOD.CD11cStat5b-CA halted ongoing diabetes in recipient NOD mice. Thus, our study provides clear evidence that the correction of the Jak-Stat5b signaling pathway defect in DC of NOD mice induces long-term protection against diabetes suggesting that signaling pathway can be a potential therapeutic target not only in the context of type 1 diabetes but also in other autoimmune diseases.

Les cellules dendritiques (CD) et l'interleukine-7 (IL-7) sont deux facteurs essentiels au développement et à l'homéostasie des lymphocytes T. Une anomalie de la production ou de la signalisation de l’IL-7 est associée à un défaut de la thymopoïèse en plus d’une profonde lymphopénie. Parallèlement, la déficience des CD, entraine une rupture de la tolérance au soi menant au développement de maladies auto-immunes et une altération de l’homéostasie des Lymphocyte T. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes intéressés globalement à la contribution de l’IL-7 et des CD dans la reconstitution et l'homéostasie des lymphocytes dans deux contextes thérapeutiques différents. Premièrement, il a été démontré que le traitement avec l'imatinib (médicament utilisé pour traiter la leucémie myéloïde chronique (LMC)) induisait une diminution du nombre de lymphocytes T chez les patients atteints de LMC. À partir de notre étude in vitro sur des cellules mononuclées du sang périphérique (peripheral blood mononuclear cells) (PBMC) humaines cultivées en présence d’imatinib avant d’être stimuler par l’IL-7 à différentes concentrations, nous avons mis en évidence une perturbation de la signalisation de l’IL-7 dans les lymphocytes T suite à une interférence avec l’imatinib. À l’aide de notre modèle murin traité à l’imatinib, nous avons également montré in vivo, une altération de l’homéostasie des lymphocyte T. La modulation négative de l’homéostasie des LT par l’imatinib est également accompagnée d’une diminution dramatique de la proportion des CD, ce qui pourrait également faire décliner le pool des lymphocyte T. Deuxièmement, dans un contexte de greffe de moelle osseuse (MO) syngénique, nous avons analysé la contribution de l’IL-7 produite par les CD, dans la thymopoïèse et l’homéostasie des lymphocyte T. Pour évaluer la contribution de l’IL-7 produite par les cellules hématopoïétiques dans la reconstitution et l’homéostasie lymphocytaire T, nous avons généré des chimères de MO avec une production d’IL-7 exclusivement limitée aux cellules stromales, par greffe de MO IL-7-/- dans des souris Rag -/-. Les souris Rag -/- transplantées avec des cellules de MO IL-7 - /- développent une maladie auto-immune systémique létale à 4-5 semaines post greffe. Nos résultats suggèrent fortement une contribution cruciale de l’IL-7 produite par les CSH (Cellules Souches Hématopoïétiques) dans la reconstitution immunitaire après greffe de MO. L’ensemble de nos travaux contribue à élargir la compréhension de la biologie de l'axe IL-7/ IL-7Rα et des CD dans le développement et l’homéostasie des lymphocytes T. / Dendritic cells (DCs) and interleukin-7 (IL-7) are two factors essential for the development and homeostasis of T lymphocytes. An abnormality in the production or signaling of IL-7 is associated with a defective thymopoiesis and severe lymphopenia. DCs deficiency leads to a breakdown in self-tolerance leading to the development of autoimmune diseases and impaired T cells homeostasis. In this thesis, we have focused on the contribution of IL-7 and DCs in the reconstitution and homeostasis of lymphocytes in two different therapeutic contexts. Firstly, imatinib (drug used to treat chronic myeloid leukemia (CML)) has been shown to induce a decrease of T lymphocytes number in patients with CML. From our in vitro study on human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) cultured in the presence of imatinib before stimulation by IL-7 at different concentrations, we demonstrated a disruption of IL-7 signaling in T cells following interference with imatinib. Using our imatinib-treated mouse model, we also showed in vivo impaired T cells homeostasis. The negative modulation of T lymphocytes homeostasis by imatinib is also accompanied by a dramatic decrease in the proportion of DCs, which could also decline T cells pool. Secondly, we used murine syngeneic bone marrow transplantation (BMT) models to study the contribution of IL-7 produced by DCs in thymopoiesis and T cells homeostasis. To assess the role of IL-7 produced by DCs in T cell reconstitution and homeostasis, we generated BM chimeras with IL-7 production exclusively limited to stromal cells, by BMT of IL-7 - / - into Rag - / - mice. Rag - / - mice transplanted with IL-7 -/- BM cells develop a lethal systemic autoimmune disease post-transplant at 4-5 weeks post-BMT. Our results strongly suggest a major contribution of Hematopoietic stem cells (HSC)-produced IL-7 in immune reconstitution after BM transplantation. Our work contributes to expanding our understanding of the biology of the IL-7 / IL-7Rα axis and DCs in T cell development and homeostasis.

Les exosomes apoptotiques (ApoExo) sont des vésicules extracellulaires (EVs) dérivées de lésions vasculaires et libérées par des cellules endothéliales (ECs) apoptotiques dont la taille, les protéines, le profil en ARN et l'activité enzymatique sont différents de ceux des corps apoptotiques classiques. Notre groupe a montré que les ApoExos accéléreraient le rejet vasculaire en association avec les anti-LG3 circulants, des auto-anticorps (auto-Ac) dirigés contre le LG3, le fragment 5' du perlécan. Nous avons également démontré le rôle de biomarqueur et le rôle effecteur des anti-LG3 dans les lésions vasculaires rénales, à la fois dans les reins natifs et transplantés. La néphrite lupique (NL) est une manifestation fréquente et grave du lupus érythémateux disséminé (LED). Il n'existe pas de biomarqueurs du dysfonctionnement rénal progressif dans la NL. Nous émettons l'hypothèse que les ApoExos stimulent des cellules B spécifiques qui existent dans le répertoire immunitaire normal et que les conditions pro-inflammatoires prévalant chez les patients atteints de LED, telles que l'activation accrue des récepteurs Toll-like (TLRs), amplifient cette réponse, conduisant à la production d'anti-LG3, un auto-Ac important dans l'établissement de la NL. Des cellules B productrices d’anti-LG3 ont été trouvées dans la cavité péritonéale de souris saines et ont produit des anti-LG3 suite à une stimulation in vitro avec des agonistes des TLR1/2, TLR4, TLR7 et TLR9. Il est intéressant de noter que ces cellules sont absentes de la cavité péritonéale de souris saines ayant reçu une injection d'ApoExos. En explorant l'importance fonctionnelle des TLRs dans le déclenchement d'une réponse auto-immune dans un modèle murin lupique, nous montrons que les agonistes de TLRs connus pour contribuer à la pathogenèse du LED (TLR2, 4, 7 et 9) déclenchent une production significativement plus élevée d'IgM anti-LG3, alors que la stimulation des TLRs qui ne sont pas associés à la pathogenèse du LED (TLR3 et 5) ne le fait pas. L’injection d'ApoExo a également déclenché l'axe auto-immun IL-23/IL-17 (mesuré par ELISA et essai cytokinique), augmenté les cellules B de centres germinatifs spléniques (mesuré par cytométrie de flux), augmenté les taux circulants d’IgG totaux, d’anti-LG3 et d’auto-Ac classiques du LED (mesuré par micropuce et ELISA) par rapport à l’injection de véhicule. Des niveaux élevés d'IgG anti-LG3 circulants sont observés chez les souris prédisposées au LED par rapport aux souris saines (mesurés par ELISA), ainsi qu'une proportion accrue de cellules B1 spléniques et de cavité péritonéale (mesurés par cytométrie de flux) augmentant avec l’établissement de la maladie. Ces observations suggèrent un rôle spécifique des ApoExos dans la modulation de la production d'auto-Ac qui, à son tour, déclenche l'involution microvasculaire importante dans les maladies auto-immunes et le rejet de greffe. Ces observations suggèrent également que les cellules B spécifiques de LG3 peuvent être modulées dans des conditions pro-inflammatoires telles que celles qui prévalent chez les patients atteints de LED, conduisant à la production d'auto-Ac. Une meilleure compréhension de l'impact de ces mécanismes permettra d'améliorer l'identification, la prédiction et la prise en charge de la NL. / Apoptotic exosomes (ApoExo) are vascular injury derived extracellular vesicles (EVs) released by apoptotic endothelial cells (ECs) with distinct size, protein, RNA profile and enzymatic activity from classical apoptotic bodies. Our group showed that ApoExo accelerated vascular rejection in association with circulating anti-LG3, autoantibodies (autoAb) against LG3, the 5’ fragment of the perlecan. We have also unravelled biomarkers and effector roles of anti-LG3 in kidney vascular damage in both native and transplanted kidneys. Lupus Nephritis (LN) is a common and serious manifestation of systemic lupus erythematosus (SLE). Biomarkers of progressive renal dysfunction in LN, are lacking. We hypothesize that ApoExo stimulate specific B cells that exist in the normal immune repertoire and that the pro-inflammatory conditions prevalent in SLE patients, such as increased Toll-like Receptors (TLRs) activation, amplify this response, leading to anti-LG3 production, autoAb of importance in LN development. B cells producing anti-LG3 were found in the peritoneal cavity of healthy mice and produced anti-LG3 AutoAb when stimulated in vitro with TLR 1/2, 4, 7 and 9 agonists. Interestingly, these cells disappeared from the peritoneal cavity of healthy mice infused with ApoExo. ApoExo infusion also triggered circulating IL-23/IL-17 autoimmune axis (measured by cytokines assay), increased splenic germinal centre B cells (measured by flow cytometry), increased total circulating IgG, anti-LG3 and classical autoAb (measured by microarray and ELISA) compared to vehicle infusion. Elevated circulating anti-LG3 IgG levels are found in SLE prone mice compared to healthy ones (measured by ELISA) as well as an increased proportion of splenic and peritoneal cavity B1 cells (measured by flow cytometry). Exploring the functional importance of TLRs in triggering such a response, we show that while TLR agonists known to contribute to SLE pathogenesis (TLR2, 4, 7 and 9) triggered significantly higher IgM anti-LG3 production, stimulation of TLR that are not associated with SLE pathogenesis (TLR3 and 5) did not. These observations suggest a specific role for ApoExo in modulating the production of autoAb which, in turn, trigger microvascular involution of importance in autoimmune diseases and transplant rejection. These observations also suggest that LG3-specific B cells may be modulated under pro-inflammatory conditions such as those prevalent in lupus patients, leading to production of autoAb. A better understanding of the impact of these mechanisms will lead to improved identification, prediction, and management of LN.