Les maladies auto-immunes sont dues à une rupture de la tolérance au soi et donc à un dysfonctionnement du système immunitaire. La protéine auto-immune regulator (Aire) est un régulateur de la transcription exprimé par les cellules épithéliales medullaires thymiques (mTEC) qui joue un rôle très important dans la tolérance centrale en régulant l’expression d’antigènes spécifiques de tissus (TSA) et ainsi la sélection négative des lymphocytes T immatures présentant un TCR de haute affinité pour un auto-antigène. Cependant, le rôle de Aire dans la sélection et la fonction des lymphocytes T régulateurs (Tregs) reste controversé. Nous avons généré un modèle de rats déficients pour Aire en utilisant la technologie des ZFN. En effet, nous avons pu mettre en évidence l’expression chez le rat, tout comme chez l’Homme, de Aire au niveau du messager mais aussi de la protéine dans le thymus et en périphérie. Nous avons décrit que ces rats présentent de forts symptômes auto-immuns comme l’alopécie, le vitiligo et l’ongulo-dystrophie, mais également des lésions histologiques importantes et de nombreux auto-anticorps circulant dans le sérum contre de nombreux organes. Nous avons également pu mettre en évidence un défaut de fonction des Tregs CD4+CD25hiCD127low in vivo dans un modèle de wasting disease mais pas de défaut des TregsCD8+CD45RClow. / Autoimmune diseases are due to a break in selftolerance and to a dysfunction of the immune system. The autoimmune regulator protein (Aire) is a transcription regulator expressed by medullary thymic epithelial cells (mTEC). It is playing an important role in central tolerance by the negative selection of highly specific autoreactive T cells through the expression of tissue-specific antigens (TSA). However, the role of Aire in regulatory T cell selection remains unclear and controversial. We generated a model of Aire-deficient rat using the zinc finger nuclease (ZFN) technology. Indeed, we highlighted the same pattern of expression of Aire between rat and human in the thymus as well as in the periphery. We showed that Aire-deficient rats display strong auto-immune symptoms such as alopecia, vitiligo or nail dystrophy but also strong histological lesions and numerous circulating autoantibodies targeting numerous organs. We also evidenced a defect, in vivo, in a model of wasting disease, in the function of CD4+CD25hiCD127low Tregs but not CD8+CD45RClow.

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Multiple sclerosis (MS) is an inflammatory disease that affects the central nervous system and is considered to be a T-cell mediated autoimmune disease. The “ideal” method in treating MS would be an antigen-specific therapy that does not require generalized immunosuppression. To date there are no definitive treatments for MS but there are several licensed therapies such as -interferon. Unfortunately the effect of interferon (IFN) is reduced by the development of neutralizing antibodies (NAbs) in up to 35% of MS patients within two years of starting treatment. An immunization schedule was developed in the BALB/c mice by subcutaneous administration of recombinant human IFN, and this resulted in development of high incidence of NAbs to the protein in the BALB/c model termed “NAbs model”. The mechanism of NAbs formation in this model is believed to be similar to that observed in IFN-treated MS patients with NAbs, which is as a result of an immune response to the protein. We elected to study NAbs in the context of IFN rather than MS directly to investigate the effects of antigen-specific tolerization strategies on the outcome of NAbs and indirectly on the outcome of IFN treatment in MS disease. The depletion of the immune cells triggers a reconstitution program that leads to renewal of the immune cell repertoire. Tolerance can be induced by intravenous administration of a protein. Within this window of reconstitution following depletion, it is hoped that the immune system can be manipulated to tolerate an otherwise foreign protein (human recombinant IFN). The tolerance strategy employed in this project was immune cell depletion using antibodies and mitoxantrone, followed by intravenous re-introduction of rhIFN. Tolerance was successfully induced in the NAbs model by intravenous administration of rhIFN, and further enhanced by immune cell depletion prior to intravenous administration of rhIFN. The BALB/c “NAbs model” offers a suitable model for use in investigating induction of tolerance to rhIFN following the formation of NAbs to the protein. The antigen of interest is known and the time to NAbs formation is also known. Tolerance induction can be monitored and investigated in this model.

Les anticorps sont des protéines en forme de Y, trouvées comme composant du sérum circulant, qui aident le système immunitaire à cibler et à répondre aux agents pathogènes et aux molécules étrangères, mais peuvent aussi contribuer à la maladie en réagissant aux protéines constitutives. Les anticorps sont produits par des Plasmocytes, qui les sécrètent dans la circulation. Parce qu'il n'y a pas de lien physique entre les plasmocytes et leurs anticorps sécrétés, la détection d'anticorps spécifiques d’un antigène est problématique. Dans cette thèse, j'explore l'utilisation de la microfluidique en gouttelettes pour générer et manipuler des compartiments aqueux homogènes dans lesquels des cellules sécrétant anticorps peuvent être isolées et analysées à haut débit a'échelle d'une seule cellule. Pour caractériser les cellules sécrétant des anticorps à l'intérieur des gouttelettes, j'utilise un nouveau test qui permet d'interroger les cellules en fonction de la spécificité de leur sécrétion. Ces compartiments de gouttelettes peuvent être triés pour le séquençage d'anticorps, ou analysés au cours du temps pour obtenir des informations cinétiques de l'interaction anticorps-antigène à l'intérieur de chaque gouttelette. En utilisant une nouvelle technologie, j'ai pu obtenir le répertoire d'anticorps de souris immunisées contre deux antigènes différents à partir de cellules sécrétant des anticorps spécifiques d’un antigène, avec des capacités égales ou supérieures aux technologies disponibles actuelles. Aussi, j'ai pu suivre le processus de maturation d'affinité des anticorps à l'échelle de la cellule unique, à la fois dans l'immunisation et la maladie auto-immune. Avec ces outils, je démontre comment la microfluidique peut être utilisée pour caractériser les réponses immunitaires et auto-immunes à travers l'évaluation de cellules sécrétant des anticorps. / Antibodies are Y shaped proteins, found as a component of circulating serum, that help the immune system target and respond to pathogens and foreign molecules, but can also contribute to disease when reacting to constitutive self-proteins. Antibodies are produced Plasma Cells, which secrete them into circulation. Because there’s no physical link between Plasma Cells and their secreted antibodies, the detection of antigen-specific antibodies is problematic. In this thesis I explore the use of droplet microfluidics to generate and manipulate homogeneous aqueous compartments in which single antibody secreting cells can be isolated and analyzed in a high-throughput manner. To characterize single antibody secreting cells inside the droplets I use a novel assay that allows to interrogate cells based on the specificity of their secretion. These droplet compartments can be sorted for single cell antibody sequencing, or analyzed over time to obtain kinetic information of the antibody-antigen interaction inside each droplet. Using new established technology I was able to obtain the antibody repertoire of mice immunized against two different antigens from single antigen-specific antibody secreting cells, with equal or better capacities than current available technologies. Also, I was able to follow the affinity maturation process of antibodies at the single-cell level, both in immunization and autoimmune disease. With these tools I demonstrate how microfluidics can be used to characterize the immune and the autoimmune responses through the evaluation of single antibody secreting cells.

T lymphocytes and macrophages appear to play an important role in mediating ß-cell damage and causing Type 1 diabetes. Both activated T cells and macrophages operate and interact through the release of soluble factors called cytokines, which influence the type and magnitude of immune responses. It has been suggested that cytokines such as TNF-α and IL-1α can damage the N-cell directly. In Type 1 diabetes, cytokines are likely to have a critical role in individuals whose immune system is unbalanced allowing the emergence of self-destructive processes. To investigate this possibility, sensitive assays to detect a range of cytokines of potential relevance to the immune pathogenesis of diabetes were establised. Using these, serum levels of IL-1α, IL-1N, TNF-α and IL-6 (macrophage-derived cytokines), IFN-γ and IL-2 (T helper 1 cytokine profile) and IL-4 and IL-10 (T helper 2 profile) have been measured in patients with Type 1 diabetes of different disease duration. Increased levels of TNF-α, IL-1α, IL-2 and IFN-γ were found in recently diagnosed patients with Type 1 diabetes when compared with both disease and metabolic control subjects and with normal controls. The presence of this profile of cytokines implies activation of the TH1 subset of helper cells near to diagnosis of Type 1 diabetes

Class of 2006 Abstract / Objectives: To evaluate the comparative efficacies of Tacrolimus and Pimecrolimus for the treatment of Keratoconjunctivitis Sicca (KCS), Pannus, and other autoimmune related ophthalmological disorders. Methods: A descriptive retrospective study of clinical data obtained through two separate veterinary studies. The improvement in Schirmer Tear Test (STT) between the Tacrolimus group and Pimecrolimus group is compared. Results: There were 27 canines in the Tacrolimus group, with a total of 50 affected eyes. The Pimecrolimus group had 14 total canines, but tear production was measured in only 8, for a total of 16 affected eyes. At baseline, there was no significant difference in tear production between the two groups. At first and second follow up, and in both eyes, Tacrolimus produced a significantly greater increase in tear production than Pimecrolimus (p=0.0093 and p=0.0292 respectively for the right eye first and second follow up; p=0.0425 and p=0.0065 respectively for the left eye first and second follow up). Conclusions: Treatment with Tacrolimus produced a greater increase in tear production that Pimecrolimus in canines with autoimmune keratitis.

L'inactivité physique est considérée comme le 4ème facteur de risque de décès dans le monde. Aujourd’hui un défi de santé publique est d’augmenter l’activité physique (AP) des citoyens. Cependant, l'augmentation du volume et de l'intensité de l'AP peut être impossible ou déconseillée dans certaines populations. La myasthénie auto-immune (MG) est une maladie rare dans laquelle un dysfonctionnement de la jonction neuromusculaire provoque une faiblesse et une fatigue. Les symptômes peuvent entraîner une déficience fonctionnelle et une activité réduite, menant à un déconditionnement secondaire. Le présent travail a étudié les symptômes cliniques, la qualité de vie et l'activité physique dans une cohorte de sujets atteints de MG. Les données présentées ici montrent que certaines personnes mènent un mode de vie sédentaire mais d'autres participent à des activités physiques régulières et de haute intensité. La qualité de vie ne semble pas être liée aux comportements d'activité physique et n'est pas améliorée par l'ajout d'un programme d'exercice structuré. Notamment, il a été démontré que l’exercice est sans danger dans les cas de MG stabilisée. De plus, l'exercice procure d'autres avantages tels qu’une meilleure capacité de marche et une éventuelle augmentation sensible de la force. Enfin, nous révélons que même si la fatigue est un symptôme caractéristique de la MG, nous n’avons pas trouvé de fatigue musculaire supérieure à celle de témoins sains, ce qui suggère que la fatigue perçue pourrait davantage être liée à la faiblesse musculaire. En conclusion, nous recommandons qu'un programme d’exercice physique adapté et sur-mesure soit proposé aux personnes atteintes de MG afin de prévenir le déconditionnement et les comorbidités secondaires. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour définir le type et le dosage optimal de l'exercice.Myasthénie auto-immune, qualité de vie, activité physique, exercice physique, fatigue / Physical Activity and Quality of Life in Auto-Immune Myasthenia GravisPhysical inactivity is considered the 4th leading risk factor for death worldwide, linked to increased chronic disease and social isolation. Public health campaigns to encourage increased activity are rife. However, increasing physical activity levels and intensities may not be possible or advised in certain patient populations. Myasthenia gravis (MG) is a rare, auto-immune disease in which dysfunction at the neuromuscular junction causes weakness and fatigue. Symptoms can cause functional impairment and reduced activity, creating the increased burden of deconditioning in addition to primary disease symptoms. The present work investigated clinical symptoms, MG-specific health-related quality of life and activity levels in individuals with MG. Data presented here show that whilst some individuals lead a sedentary lifestyle, others participate in regular, high-intensity exercise. QoL does not seem to be related to physical activity patterns and is not improved with the addition of a structured exercise program. Exercise provides other benefits such as increased walking capacity and a possible increase in strength. Importantly, exercise has been shown to be safe in stabilized myasthenia. Finally, we reveal that whilst fatigue is a hallmark symptom in MG, formal testing demonstrated that muscle fatigue was not greater than healthy controls suggesting that perceived fatigue may be related to weakness. In light of these results we would recommend that subjects with MG are encouraged to reduce their daily sedentary behaviour and to undertake a regular exercise program to prevent deconditioning and potentially improve functional capacities. The optimal type and dosage of exercise remains to be elucidated.

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

Les basophiles sont les granulocytes les plus rares. Ils sont impliqués dans la polarisation des réponses immunitaires de type Th2, dans la différenciation des lymphocytes B et dans la protection contre les infections helminthiques. Les basophiles sont impliqués dans la modulation des réponses immunitaires, en particulier dans les maladies auto-immunes et inflammatoires. Des études récentes ont montré que les basophiles murins sont cellules présentatrices d’antigène (CPA) et induisent des réponses Th2 et IgE contre les allergènes et les infections helminthiques.Par conséquent, Nous avons exploré les fonctions des basophiles humains, en particulier comme CPA professionnelles. Les résultats montrent que les basophiles, contrairement aux cellules dendritiques et monocytes, n’expriment pas HLA-DR et les marqueurs de co-stimulations CD80 et CD86. De plus, la stimulation des basophiles par divers allergènes, comme des ligands de TLR et IgE, n’induit pas des changements dans l’expression de ces marqueurs. Enfin, nos résultats montrent que les basophiles ne favorise pas les réponses immunitaire de type Th2 ou Th17. Ainsi,notre étude montre que les basophiles humains circulant ne possèdent pas des fonctions de CPA professionnelles. Des plus, les basophiles sont impliqués dans la pathogenèse de maladies auto-immunes et inflammatoires dépendantes des réponses Th2 et médiées par les lymphocytes B. Puisque la dérégulation des basophiles joue un rôle important dans le développement des réponses immunitaires dans différentes conditions pathologiques, nous avons exploré les mécanismes de régulations qui modulent les fonctions les basophiles. En particulier, nous avons étudié le rôle suppresseur des lymphocytes T régulateurs (Tregs) CD4+CD25+FoxP3, des cellules clés dans la maintenance de l’homéostasie immune, sur les fonctions des basophiles. Nos résultats montrent que les fonctions des basophiles, contrairement à la majorité des cellules immunes, ne sont pas régulées par les Tregs. Bien au contraire, nos résultats montrent que les lymphocytes T favorisent l’activation des basophiles. En résumé, nous avons exploré de nouveaux mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans la régulation des fonctions des basophiles humains. Ces résultats nous permettent de mieux comprendre le rôle des basophiles dans les conditions inflammatoires et dans le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques. / Basophils are the rare granulocytes and play an important role in the polarization of Th2 responses, differentiation of B cells and protection against helminths. Basophils have a major influence on immune responses and various roles of these cells in autoimmune and inflammatory diseases are emerging. Recent reports showed that murine basophils function as antigen presenting cells (APCs) to induce Th2 and IgE responses to allergens and helminths. Therefore, I explored whether human basophils possess the features of APCs. I found that unlike dendritic cells (DCs) and monocytes, steady-state circulating human basophils did not express HLA-DR and co-stimulatory molecules CD80 and CD86. Basophils remained negative for these molecules following stimulation with various allergens, toll-like receptor ligands and IgE cross-linking.Unlike DCs, basophils did not promote Th2 and Th17 responses. Together, these results demonstrate the inability of circulating human basophils to function as professional APC. Further, basophils were also reported to be implicated in the pathogenesis of Th2 –associated and B cell-mediated autoimmune and inflammatory diseases. Considering the impact of dysregulated function of basophils on the outcome immune responses in various pathological conditions, it was essential to investigate the regulatory mechanisms by which basophil functions are kept in check. As CD4+CD25+FoxP3+ regulatory T cells (Tregs) are critical for the maintenance of immune homeostasis, I sought to investigate the interaction of Tregs with human basophils and its repercussion on basophil functions. My results indicated that unlike other immune cells that aresusceptible to Treg-mediated suppression, basophils are refractory to regulatory mechanism of Tregs. On the contrary I found that T cells could promote activation of basophils. My results thus provided an insight on cellular and molecular basis of regulation of human basophil functions. These data will have a repercussion in understanding role of basophils ininflammatory conditions and in designing therapeutic strategies.