La polyarthrite rhumatoïde (PR) est une maladie auto-immune (MAI) dans laquelle des anticorps anti-peptides citrullinés (ACPA) sont un outil diagnostique très spécifique. L’un des traitements clé de la PR est le méthotrexate (MTX). En plus de son action directe sur la maladie il renforce l’effet des anti-TNF alpha (aTNF). Ceci pourrait passer par une prévention de la formation d’anticorps anti-médicaments dirigés contre les aTNF ce qui leur fait perdre leur efficacité.Nous avons développé un modèle macaque pour reproduire la maladie humaine par immunisation avec des peptides citrullinés dans le contexte d’un facteur génétique favorisant la PR : l’épitope HLA partagé. L’immunisation de macaques avec divers peptides citrullinés en utilisant un boost intra-articulaire a déclenché une réponse T et B anti-citrulline et a entraîné une mono-arthrite chronique.Le rôle du MTX sur l’immunogénicité des aTNF a été étudié sur un modèle de souris autoimmunes, les souris BAFF transgéniques (tg) qui présentent une MAI. L’utilisation du MTX juste avant l’injection d’aTNF a permis de prévenir l’immunisation contre ce médicament uniquement chez ces souris BAFFtg et pas chez des souris sauvages ou chez des macaques. Nous avons démontré que ces souris BAFFtg surexprimaient CD73, ce qui permettait une sécrétion accrue d’adénosine et de cellules B régulatrices sous l’effet du MTX. L’interaction entre BAFF et le méthotrexate a été confirmée chez l’homme dans la cohorte ABIRISK : le MTX prévient plus efficacement l’immunogénicité chez les patients avec des taux de BAFF élevés.En conclusion, nous avons mis au point deux nouveaux modèles animaux permettant de mieux comprendre la physiopathologie de la PR et d’optimiser l’utilisation des traitements biologiques qui s’étend dans tous les domaines de la médecine. / Title : Development of new animal models to study the pathophysiology of RA and the role of methotrexate-induced tolerance.Keywords : Rheumatoid arthritis, shared epitope, ACPA, immunogenicity, methotrexate, TNF inhibitorsAbstract: Rheumatoid arthritis (RA) is an autoimmune disease (AID) where antibodies directed against citrullinated peptides (ACPA) are highly specific for the diagnosis. One of the key treatments of RA is methotrexate. It has an action on both the disease and reinforces the effect of second line TNF inhibitors (TNFi). MTX might act via prevention of anti-drug antibodies (ADAb) directed against TNFi that are implicated in loss of efficacy of TNFi. We have developed a macaque model to recapitulate the human disease by immunization with citrullinated peptides in the context of a genetic factor favoring RA: the shared epitope on the HLA. Immunization of macaques with citrullinated peptides and intra-articular boost cause an anti-citrulline T and B cell response and a chronic monoarthritis.The role of MTX-induced tolerance against TNFI has been studied in autoimmune BAFF transgenic (tg) mice using MTX just before treatment with TNFi we were able to prevent ADAb formation in BAFFtg mice and not wild type mice or macaques. We identified that BAFFtg mice expressed elevated CD73 leading to more adenosine and regulatory B cells as actors in MTX-induced tolerance. This MTX-BAFF interaction was further confirmed in humans in the ABIRISK cohort where MTX was more efficient to prevent ADAb formation in RA patients with elevated BAFF levels.Setting up two new animal models allows better understanding of RA pathophysiology and better use of biologics that extend to other domains of medicine.

Current immunogenetic tests before organ transplantation include HLA typing and detection of HLA-specific antibodies. However, these tests do not provide information about the B cells participating in the humoral response against the transplanted organ. BAFF (B activating factor) plays an important role in the proliferation, maturation and differentiation of B cells. A soluble form of the cytokine arises after splicing the membrane form of BAFF. The soluble cytokine binds to three types of receptors - TACI, BCMA and BCMA. Some recent studies suggest that BAFF could serve as a marker or predictor of antibody-mediated (humoral) rejection in kidney transplant recipients. Our study consists of two parts. The first part is focused on the detection of soluble BAFF levels in patients after renal transplantation. The aim of our study was therefore to correlate levels of soluble BAFF cytokine in patients before and after transplantation with the clinical course and incidence of rejection after transplantation. The study included 92 kidney recipients. Humoral rejection was diagnosed on the basis of a positive finding of C4d deposits in peritubular capillaries (imunoflorescenční detection), and the presence of donor- specific antibodies. BAFF levels were determined using Xmap methodology by the Luminex method...

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Since the human immunodeficiency virus (HIV) epidemic in the 1980s, great strides have been made regarding drug therapeutics, which has slowed the progression of HIV to AIDS and decreased the mortality rates in HIV patient populations. Other prevention interventions, such as pre-exposure prophylaxis (PrEP), have also contributed immensely to reducing HIV infections. However, today in many parts of the world, especially in sub-Saharan Africa, HIV is still prevalent. This demonstrates the need to focus on more long-term preventative interventions, such as vaccines. In order to do this, more research has to be conducted on the B cell adaptive immune response to HIV. This thesis research explores how the opportunistic disease tuberculosis, which is present in many HIV-positive patients, affects B cell survival in these HIV patients. Our methods section consists of CD14+ cell isolation and MDM culture experiments that we performed and subsequent planned experiments that we are yet to complete. These experiments include infecting MDM cultures with a double pseudotyped VSVg-NL43 HIV. We will also expose the MDMs to the TB antigen, lipomannan (LM), to represent HIV/TB co-infection in vitro. LM is a toll-like receptor 2 (TLR2) agonist. The MDM cultures will enable us to measure the amount of BAFF and APRIL mRNA produced in the HIV, HIV/LM, and LM MDM cultures using RT-PCR. Using a growth curve, we will observe BAFF and APRIL's effects on the survival of B cells in the different MDM cultures. We hypothesize that the TB antigen will increase B-cell survival through the BAFF system molecules in HIV patients. The results of our research will provide insights on the role TB plays in enhancing the humoral immune response in HIV-1 patients, paving the way for further research on understanding the mechanism responsible for this and consequently creating vaccine and vaccine adjuvant opportunities.

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BAFF, «facteur d'activation des lymphocytes B (LB) » contribue à l'expansion des LB autoréactifs de faible affinité lors de la mise en place de la tolérance. Cependant, les mécanismes menant à la surexpression de BAFF dans les maladies auto-immunes ne sont pas compris. Nous avons découvert un nouveau variant de BAFF, 4BAFF (dans lequel l'exon 4 est épissé), qui agit comme un facteur de transcription de son propre gène et participe à sa régulation. Ainsi, 4BAFF est préférentiellement observé dans les cellules isolées de patients atteints de maladies auto-immunes. De plus, 4BAFF régule un grand nombre de gènes associés à la réponse immunitaire innée et à la régulation de l’apoptose. Une autre constatation importante est que 4BAFF est un élément clé pour comprendre l’activité des LB régulateurs. Notre travail présente un concept entièrement nouveau suggérant qu'une cytokine peut être régulée par l'activité de l'un de ses variants d'épissage. Par ailleurs, nous avons observé que les cellules épithéliales expriment le récepteur de BAFF : BR3. Le blocage de BR3 se traduit par la translocation nucléaire de PKC et l'apoptose des cellules épithéliales. Par un effet autocrine, nous démontrons que seules certaines formes de BAFF participent à la survie des cellules épithéliales. Enfin , nous avons étudié les conséquences de l'expression du TLR9 à la surface des LB et démontrons que ce TLR9 membranaire ne fixe pas le CpG et agit comme un co-récepteur négatif du BCR. En effet, l'activation des LB par le CpG capté au niveau endosomal, est inhibée par l’action d’un anticorps anti-TLR9 se fixant au niveau membranaire. Tous ces résultats contribuent à une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans l'immunopathologie des maladies autoimmunes avec des applications potentielles en thérapeutique. / Elevated expression of ‘B cell activating factor’ (BAFF), a potent B cell survival factor contributes to the expansion of low-affinity self-reactive B cells during the establishment of tolerance. However, mechanisms leading to BAFF over-expression in autoimmune diseases are not understood. We reported the discovery of a new variant for BAFF, 4BAFF in humans (in which exon 4 is excised) or 5BAFF in mice (in which exon 5 is excised), which acts as a transcription factor of the full-length form of BAFF, and which is preferentially found in cells isolated from patients with autoimmune diseases. When transfected in human B cells, D4BAFF upregulates a large number of genes associated with immune response and especially innate immunity and regulation of apoptotis. Furthermore D4BAFF acts, in association with p50 from the NF- B pathway, as a transcription factor for its own parent gene. Another important finding is that 4BAFF is an important component of the efficacy of regulatory B cell activity. Our work introduces an entirely novel concept in biology suggesting that a human cytokine gene can be transcriptionally regulated by the activity of one of its own splice variants.We have also tried to understand the complexity of the various forms of BAFF. We observed that epithelial cells expressed BAFF-receptor (BR3) and produce BAFF suggesting autocrine properties. Blocking BR3 results in nuclear translocation of PKC promoting epithelial cell apoptosis.Furthermore, only some forms of BAFF are required for epithelial cell survival. Finally, we studied the consequences of the expression of TLR9 on the B cell surface and demonstrated that TLR9 acts as a co-receptor of the B cell receptor to influence B cell fate independently of CpG binding. We show that CpG activation of B cells, acting synergistically with BCR signals, was inhibited by anti-TLR9 stimulation. Induction of CD25 expression and proliferation of B cells were thus down-regulated by engagement of cell surface TLR9. Overall, our results indicate that TLR9 expressed on B cell plasma membrane might be a negative regulator of endosomal TLR9, and could provide a novel control by which activation of autoreactive B cells is restrained. All these findings contribute to a better understanding on immunopathology of autoimmune diseases with potential applications in therapy.

The non-obese diabetic (NOD) mouse is widely used model Type 1 diabetes (T1D), a chronic inflammatory disease characterized by destruction of the insulin producing β cells in the islets of Langerhans by immune cells. The classical symptoms include increased glucose levels in urine and blood, frequent urination and enhanced thirst. The disease has a strong genetic component and is also influenced by the environment. NOD mice develop T1D spontaneously. The disease occurs in two phases; insulitis - the infiltration of immune cells in the islets of Langerhans and overt diabetes caused by the destruction of insulin producing β cells. Several disease associated gene regions or loci [termed insulin dependent diabetes (Idd) loci] have been associated with T1D development. Although, T1D is recognized as a T cell mediated disease in both mouse and man, many studies have shown the importance of B cells in the pathogenesis of the disease. Autoantibodies appear prior to islet infiltration and several molecular and cellular events precede this beta-cell autoimmunity. Although the pathogenesis of T1D is well characterized, less is known about the environmental and immunological factors that trigger the disease. In this thesis, we studied the contribution of B cell anomalies to the skewed immune response observed in the NOD mouse. In our studies covered in the thesis we observed that NOD mice display enhanced IgE in the serum already at one week of age. In addition, upon treatment of pre-diabetic NOD mice with anti-IgE antibodies, diabetes incidence was delayed. We hypothesize that the presence of IgE in the system may be explained due to enhanced class switching. Antibody feedback however, is an essential component of the immune response and can lead to either enhanced or dampened responses. Thus, increased IgE may provide positive feedback that might sustain an immune response. We also aimed to analyze the biological consequence of this feature. In vitro stimulation of B cells by the TACI ligand APRIL resulted in enhanced plasma cell differentiation accompanied with increased class switching and IgG production. In addition, TACI+ cells were observed in NOD germinal centers facilitating increased BAFF uptake and subsequent escape of low affinity antibody producing clones. NOD mice elicited an enhanced and prolonged immune response towards T-dependent antigens such as hen-egg lysozyme (HEL). Serum HEL-specific IgG level was significantly increased and was predominantly of the IgG1 isotype. Immunofluorescence analysis of NOD spleen revealed the presence of spontaneous germinal centers which others have perceived to provide a ready niche for the entry of naïve B cells that encountered novel antigen. Adoptive transfer experiments of purified B and T cells from NOD into NOD.Rag2-/- (NOD-RAG) mice illustrated the importance of B cell intrinsic defects in the reproduction of the original phenotype as observed in NOD.

L’anticorps monoclonal anti-CD20 (Rituximab) est largement utilisé dans le traitement des maladies auto-immunes. L’analyse de la rate des patients souffrant d’un purpura thrombopénique (PTI) ou d’une anémie hémolytique auto-immune traités par anti-CD20 a mis en évidence que la déplétion lymphocytaire B favorisait la différenciation des plasmocytes (PC) normaux en plasmocytes à longue durée de vie (PLDV) auto-réactifs, expliquant en partie l’absence de réponse à ce traitement. L’enjeu de ce projet a été de savoir si la déplétion lymphocytaire B induit l’émergence de PLDV spléniques et de comprendre les processus impliqués dans la survie plasmocytaire. Pour ce faire, nous avons utilisé le modèle de souris transgénique AID-Cre-ERT2xRosa26-loxP-EYFP qui permet de marquer irréversiblement par la protéine EYFP les cellules B lors de leur passage dans un centre germinatif au cours d’une réponse immune après ingestion de tamoxifène, puis de les suivre in vivo. Les PC EYFP+ ont été générés suite à 2 immunisations avec des globules rouges de mouton. Après avoir sélectionné un set de gènes permettant d’établir les signatures plasmablastiques et plasmocytaires, nous avons comparé par RT-PCR multiplex sur cellules uniques le profil d’expression des PC EYFP+ de la rate de souris traitées ou non par anti-CD20. Nous avons ainsi caractérisé dans le contexte de déplétion B une population plasmocytaire dans la rate homogène et mature, proche des PLDV de la moelle osseuse. Ce profil était différent de celui retrouvé dans la rate des souris contrôles, plus hétérogène, comprenant une majorité de PC intermédiaires entre plasmablastes et PC matures. Nous avons observé le même processus de différenciation paradoxale plasmocytaire dans la rate sous anti-CD20 dans le modèle murin lupique NZB/W, signifiant probablement un mécanisme général, que ce soit en contexte auto-immun ou non, chez l’homme et chez la souris. Nous avons identifié le BAFF (B-cell activating factor) comme un facteur essentiel dans le processus de survie des PC de la rate dans le contexte de déplétion B. En effet, le taux de BAFF augmente dans le sérum et le tissu splénique après traitement par anti-CD20, la combinaison in vivo des traitements anti-CD20 et anti-BAFF induit une diminution drastique des PLDV de la rate, sans générer d’hypogammaglobulinémie IgG. Les granuleux Gr1+ et en particulier les neutrophiles Ly6G+ semblent être la principale source de production de BAFF dans le contexte de déplétion B. Nous avons observé un effet similaire de la combinaison anti-CD20 et anti-BAFF sur les PLDV de la rate dans le modèle lupique NZB/W. Enfin, les LT CD4+ sont un autre composant important de la niche splénique dans le contexte de déplétion B. En effet, le nombre de PC EYFP+ diminue significativement avec l’association anti-CD20 et anti-CD4. Ces résultats suggèrent donc que l’association du traitement anti-CD20 à un inhibiteur de facteur de survie plasmocytaire spécifique de la rate, en particulier BAFF, pourrait avoir un bénéfice clinique au cours des maladies auto-immunes en interférant sur le processus paradoxal de maturation des PC. Un essai clinique associant les traitements anti-CD20 et anti-BAFF au cours du PTI débutera prochainement. / Previous data suggested that the monoclonal anti-CD20 antibody induced paradoxically the settlement of autoreactive splenic long-lived plasma cells (LLPC) in the spleen of patients with auto-immune cytopenia, explaining the treatment failure. To investigate whether this process had a general relevance and decipher its mechanism, we used the AID-CreERT2-EYFP mouse model, which allows the irreversible expression of EYFP in B cells engaged in an immune response after tamoxifen regimen to follow plasma cells at different times after immunization. When analyzed by multiplex PCR at the single-cell level, while the splenic EYFP+B220-PC of untreated mice displayed an intermediate profile between short-lived and long-lived PC, the PC from anti-CD20 treated mice composed a more mature homogeneous population, similar to the long-lived bone marrow PC. The absolute number of splenic EYFP+B220-PC did not change significantly upon anti-CD20 treatment indicating that B-cell depletion promoted PC differentiation rather than a long-lived PC selection. BAFF (B-cell activating factor) and CD4+ T-cells played a major role in plasma cell survival since combination of anti-CD20 with anti-BAFF or anti-CD4 antibodies dramatically reduced the number of splenic EYFP+B220- LLPC. Anti-CD20 treatment also promoted the differentiation of LLPC in the spleen in the lupus prone NZB/W model, while a treatment combining anti-CD20 with anti-BAFF induced a marked reduction in total splenic PC numbers. These results suggest that the process of PC maturation upon anti-CD20 treatment is a general mechanism and that interfering with anti-BAFF antibody at the time of B-cell depletion might greatly improve the response rate in auto-immune disease.

Die Langlebigkeit reifer periphärer B Zellen ist abhängig von mindestens zwei Überlebenssignalen, einem tonischen Signal, welches vom B Zellrezeptor ausgeht und dem Zytokin B Zell aktivierender Faktor der TNF-Familie (BAFF). BAFF fördert nicht nur das Überleben von reifen B Zellen, sondern kontrolliert auch deren Funktionstüchtigkeit, indem es vielschichtige physiologische Prozesse wie Zellwachstum und –metabolismus, Energiehaushalt und Eintritt in den Zellzyklus reguliert. Zwei BAFF-induzierte molekulare Mechanismen, zum einen die Aktivierung des Akt Signaltransduktionsweges sowie die erhöhte Expression der onkogenen kinase Pim-2 zum anderen, führen zu Veränderungen in Effektorproteinen welche in der Lage sind diese physiologischen Zellveränderungen auszulösen. Die BAFF-induzierte Aktivierung von Akt hängt von der klassischen Proteinkinase C (PKC) beta ab und sowohl PKC beta-defiziente B Zellen als auch Mäuse zeigen Anzeichen von Unsensitivität gegenüber BAFF-Stimulation. Die Proteintyrosinkinase Syk spielt eine Rolle während der frühen B Zellentwicklung und wird in reifen B Zellen durch Stimulation des B Zellrezeptors aktiviert. Induzierbare Inaktivierung von Syk in Mäusen führt zum Verschwinden reifer B Zellen aus den periphären lymphoiden Organen, was auf eine unverzichtbare Funktion von Syk in der Vermittlung des tonischen B Zellrezeptorsignals schliessen läßt. / The maintenance of mature peripheral B cells depends on at least two survival cues, tonic signaling from the B cell receptor (BCR) complex and the extracellular cytokine B cell activating factor of the TNF family (BAFF). In addition to enhancing viability, BAFF controls the functional efficiency of the peripheral B cell pool by regulating complex physiological processes including cell growth, metabolism, energy homeostasis and entry into the cell cycle. BAFF-mediated induction of two molecular mechanisms, namely activation of the Akt signal transduction pathway and upregulation of the oncogenic kinase Pim-2 results in the modification of effector proteins including transcription factors and regulators of protein synthesis which are capable of executing the observed cellular physiological changes. The classic protein kinase C beta is instrumental in BAFF-induced Akt-activation and PKC beta-deficient B cells and mice show signs of partial refractiveness to BAFF. The protein tyrosine kinase Syk plays a role in early B cell development and is activated in mature B cells by immunogenic BCR-stimulation. Inducible ablation of Syk in mice results in the loss mature B cells from the peripheral lymphoid organs and reveals an indispensable function for Syk in tonic BCR survival signaling.

Le syndrome de Gougerot-Sjögren (SGS) est une épithélite auto-immune caractérisée par des lésions des glandes exocrines et manifestations systémiques. Une des complications majeures est la survenue chez 5% des malades, d’un lymphome non-hodgkininen (NHL). La contribution majeure des lymphocytes B (LB) a récemment été démontrée. Dans ce travail, nous avons voulu aborder des sujets cliniques et fondamentaux concernant le rôle des LB dans le SGS. Dans un premier temps, nous avons démontré que des LB mémoires sont visibles dans des infiltrats des échantillons de la peau et sa présence peut aider au diagnostic. Dans un deuxième temps, nous avons démontré que la cytokine FLT3-L augmentée (une cytokine impliquée dans l’ontogenèse des LB et lympho-prolifération) est associée à une distribution anormale des LB dans les malades. En plus, le rôle prolifératif de FLT3-L sur les LB pourrait expliquer l’évolution vers le NHL. Dans un troisième temps, nous avons étudié une autre cytokine dérégulée dans le SGS (la cytokine BAFF) et nous avons confirmé le rôle d’un nouveau variant de BAFF produit par l’épissage alternatif de l’exon 4 (∆4BAFF) comme un facteur de transcription de son propre gène. Ce nouveau variant est beaucoup plus exprimé au cours des maladies autoimmunes, et son expression est contrôlée par l’interferon gamma et la protéine SC35. Tous ces données montrent pour la première fois, un nouveau concept à savoir la possibilité pour une cytokine d’être régulée par un variant provenant de l’épissage alternatif de son propre gène. Ensemble, ces résultats montrent le rôle des cytokines impliquées dans l’ontogenèse et la survie des LB, dans la physiopathologie du SGS. / Primary Sjögren’s Syndrome (pSS) is a systemic autoimmune disease characterized by sicca symptoms and a broad variety of systemic manifestations. The most severe complication of the disease is the development of non-Hodgkin’s lymphoma (NHL) in 5% of patients. Recent evidence indicates a major contribution of B cells. In this work, we developed clinical and basic research subjects, related to the role of B-cell in the pathogenesis of pSS. In the first section, we showed that memory B-cell infiltrates are present in pSS and may be used as an additional diagnostic and follow-up tool. In the second section, we showed that high serum levels of the cytokine called FLT3-L (a cytokine implicated in B-cell ontogenesis and lymphoproliferation) are associated with abnormal B-cell distribution, characteristic of pSS; and disease clinical activity. In addition, this cytokine may explain the development of lymphoma. In the third section, we demonstrated that ∆4BAFF (a new variant of BAFF, due to the alternative splicing of exon 4) is a transcription factor of its own gene. Interestingly, this new variant is mainly detected in autoimmune diseases and its expression is regulated by IFN-y and SC35 protein (one of the proteins implicated in the splicing machinery). This finding provides an expanded conceptual view of BAFF gene regulation in autoimmune diseases, and contributes to a better understanding of the mechanisms involved in BAFF up-regulation in autoimmunity. Collectively, these results are of clinical and fundamental basic interest in pSS, in the diagnostic, physiopathology and therapeutic contexts.