京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第22740号 / 医博第4658号 / 新制||医||1046(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 羽賀 博典, 教授 髙折 晃史, 教授 伊藤 貴浩 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第18127号 / 医博第3847号 / 新制||医||1001(附属図書館) / 30985 / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 千葉 勉, 教授 松田 道行, 教授 野田 亮 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DGAM

L’objectif de ma thèse a été d’étudier l’expression et l’activité de deux récepteurs de chimiokine dans deux désordres immunitaires, CCR1 dans le modèle murin NZB/W de néphrite lupique et CXCR4 dans la Lymphopénie T CD4+ Idiopathique (LCI), un déficit immunitaire rare chez l’Homme. Le Lupus Erythémateux Disséminé est une maladie autoimmune, chronique et inflammatoire dont le développement est caractérisé par une perte progressive de la fonction rénale associé notamment à une infiltration leucocytaire. Je me suis intéressé à la contribution de CCR1 et de ses ligands CCL3/CCL5 au recrutement leucocytaire intra-rénal chez la souris NZB/W néphritique. Nos résultats révèlent une augmentation de l’expression et de la fonction de CCR1 à la surface des cellules T (LT), des phagocytes et des neutrophiles issues de souris néphritiques. Un traitement aigu par un antagoniste non-peptidique de CCR1 administré par voie orale a réduit l’infiltration rénale des LT et des macrophages. L’inhibition de CCR1 à long terme a permis de diminuer l’accumulation rénale des LT CD4+ effecteurs/mémoires, des monocytes inflammatoires Ly6C+ et des macrophages polarisés M1 ou M2, a amélioré les atteintes tubulo-interstitielles et glomérulaires, a retardé l’apparition d’une protéinurie fatale et in fine a prolongé la survie des souris NZB/W. Ainsi, la combinaison d’approches pharmacologiques et fonctionnelles nous a permis de dévoiler un rôle pathogénique de CCR1, dans la progression de la néphrite lupique chez la souris NZB/W. La LCI est un déficit immuno-hématologique hétérogène et d’étiologie inconnue associant un nombre faible et persistant de LT CD4+ circulants et des infections opportunistes sévères en particulier d’origine fongique. Nos analyses multi-paramétriques par cytométrie en flux ont permis de révéler une perte d’expression et de fonction de CXCR4 à la membrane des LT de 17 des 20 patients étudiés. Ces données suggèrent que l’anomalie de CXCR4 constitue un trait biologique commun de la LCI. Notre approche transcriptomique a également permis d’identifier des signatures spécifiques de l’expression de gènes associés au seuil d’activation du TCR et à l’immuno-sénescence dans la LCI. Nos analyses phénotypiques et fonctionnelles ont confirmé ces observations et rapportent pour la première fois que les LT circulants résiduels de patients présentent un profil sénescent (exemple : perte d’expression des molécules de co-stimulation CD27 et CD28), des anomalies de réponse du TCR in vitro et une érosion des télomères. Sur un plan mécanistique, nous avons montré que les anomalies de signalisation intrinsèque aux LT des patients sont causées par l’expression accrue de la DUal-Specific Phosphatase 4 (DUSP4). Par conséquent, nos travaux révèlent une sénescence précoce des LT de patients souffrant de LCI, qui pourrait résulter d’une hyperstimulation chronique. Ce phénomène semble dépendre de la surexpression de DUSP4, dont la modulation pourrait constituer une piste thérapeutique dans la LCI afin d’améliorer les stratégies vaccinales. / My PhD works focused on the expression and function of chemokine receptors in two immune disorders, namely CCR1 in the lupus-prone NZB/W mouse model and CXCR4 in the Idiopathic CD4+ T-cell lymphopenia, a rare human immune defect.Systemic lupus erythematosus is a chronic inflammatory autoimmune disease, the development of which is characterized by a progressive loss of renal function. Such dysfunction is associated with renal leukocyte infiltration. During my PhD, I investigated the role of the CCR1 chemokine receptor in this process during the progression of nephritis in NZB/W mice. We found that peripheral T-cells, mononuclear phagocytes and neutrophils from nephritic NZB/W mice were more responsive to CCR1 ligands than the leukocytes from younger prenephritic mice. Short-term treatment of nephritic NZB/W mice with a orally available CCR1 antagonist decreased renal infiltration by T-cells and macrophages. Longer Ccr1 blockade decreased kidney accumulation of effector/memory CD4+ T-cells, Ly6C+ inflammatory monocytes, and both M1 and M2 macrophages; reduced tubulointerstitial and glomerular injuries; delayed fatal proteinuria; and prolonged animal lifespan. Altogether, these findings highlight a pivotal role for CCR1 in the recruitment of T and mononuclear phagocyte cells to inflamed kidneys of NZB/W mice, which in turn contribute to the progression of renal injury.ICL is heterogeneous immunological syndrome of unclear molecular mechanisms, characterized by a profound and persistent CD4+ T-cell defect and by opportunistic infections in particular of fungal origin. We detected using multiparametric flow-cytometry analyses, reduced levels of CXCR4 expression and chemotactic function on T-cells from 17 of 20 ICL patients. These results suggest that the impaired membrane expression and function of CXCR4 is a common biologic trait of ICL. Using a transcriptomic approach, we also identified an ICL-specific T-cell gene expression signature characteristic of low TCR sensitivity and accelerated T-cell aging. Phenotypic and functional analyses of circulating T cells confirmed these observations and extended them to include an expansion of terminally-differentiated T cells with hallmarks of aging including loss of the co-stimulatory molecules CD27 and CD28, defective in vitro TCR responses, and telomere erosion. Mechanistically, we further showed that intrinsic T-cell signaling defects were caused by higher expression of DUal-Specific Phosphatase 4 (DUSP4). These findings suggest that premature T-cell senescence occurs in ICL as a result of chronic T-cell activation. This is in part due to abnormally high DUSP4 expression in CD4+ T cells, the modulation of which may constitute a novel therapeutic avenue in ICL to improve vaccination strategies.

Asthma is a respiratory disease that affects 2.5-3 million Canadians. This condition is characterized by a Th2-driven immune response that implicates the infiltration of eosinophils and remodelling of the airways. In the last decade, airway smooth muscle cells (ASMC) have became the subject of intense research in the field of inflammatory lung diseases including asthma. It is known that ASMC respond to a wide variety of inflammatory mediators such as cytokines and chemokines. Function of ASMC in the context of asthma has extended beyond its traditional role of a structural cell. Indeed, it is believed that they can participate in the initiation and the perpetuation of the inflammatory response that takes place in the airway of asthmatic subjects. The general aim of this work was to investigate the role of ASMC in the pathogenesis of asthma. More specifically, we studied the expression of two C-C chemokine receptors, CCR3 and CCR1 in the context of asthma. / For the first time, this work describes the expression of chemokine receptors by ASMC. We have shown that eotaxin, an important chemokine in asthma, induces migration of ASMC through the activation of CCR3. Although CCR3 expression is not regulated by Th2 cytokines in vitro, ASMC isolated from asthmatic patients expressed intrinsically higher levels of the surface receptor when compared to controls. We also describe the expression of CCR1 by ASMC, a receptor involved in airway remodelling in an animal model of asthma. We reported the expression of CCR1 mRNA in biopsies obtained from mild, moderate and severe asthmatics and showed that mild group express the highest level of CCR1. We also confirmed that ASMC express the receptor in vivo and showed that stimulation of this receptor with its ligands induces intra-cellular calcium mobilization, which confirms its functionality. Regulation of CCR1 on ASMC was also assessed using proinflammatory, Th1 and Th2 cytokines. We found that TNF-alpha and to a lesser extent, IFN-gamma, upregulated CCR1 mRNA and protein expression, while Th2 cytokines had no effect. The effect of these two cytokines was totally suppressed by either dexamethasone or mithramycin. / Collectively, our results demonstrate the expression of functional C-C chemokine receptors by ASMC. Interestingly, we have shown that CCR3 activation mediates ASMC migration and provides a new possible mechanism for the increased smooth muscle mass observed in asthmatic patients. Although the exact function of the CCR1 expressed by ASMC is unknown, our results suggest an involvement in asthma pathogenesis, possibly through airway remodelling.

La leucémie myéloïde aiguë (LMA) est causée par une prolifération anormale de cellules souches sanguines immatures. Notre laboratoire se concentre sur un sous-groupe de la LMA représentant près de 30% de la LAM pédiatrique et caractérisé par la translocation chromosomique KMT2A-MLLT3. L'analyse par séquençage de l’ARN (RNA-seq) dans notre modèle de LMA médiée par la fusion KMT2A-MLLT3 et des échantillons de patients leucémiques a révélé que les gènes codant la chimiokine CCL23 et son récepteur correspondant CCR1 sont surexprimés dans cette maladie. Bien qu'il ait été rapporté que CCL23 et CCR1 sont impliqués dans le trafic de leucocytes et le développement de l'inflammation, les rôles exacts de ces deux protéines dans la leucémogenèse sont inconnus. Pour illustrer les effets de la signalisation CCL23/CCR1 dans la leucémie causée par la fusion KMT2A-MLLT3, nous avons utilisé la technique de transfert d'énergie de résonance de bioluminescence 2 améliorée (ebBRET2) avec des tests d'immuno-empreintes. Nos résultats ont révélé que la signalisation de l'axe CCL23/CCR1 active plusieurs effecteurs de signalisation intermoléculaire, y compris Gi2, G12/13 et β-arrestine 1/2, mais avec un biais vers le recrutement de la β-arrestine. Nous avons également montré que le récepteur CCR1 présente une activité constitutive qui peut se coupler à une voie médiée par la protéine G et activer la voie impliquant les MAP kinases. Enfin, nous avons montré que la signalisation de l'axe CCL23/CCR1 provoque une activation de ERK1/2 dans les lignées cellulaires LMA potentiellement par une voie médiée par la β-arrestine. Ces résultats indiquent que la signalisation de l'axe CCL23/CCR1 active plusieurs voies biologiques pouvant fournir des avantages majeurs pour le développement et la progression de la LMA et présentent ainsi CCL23 et CCR1 comme deux candidats intéressants pour une thérapie ciblée contre la LMA de type KMT2A-MLLT3. / Acute Myeloid Leukemia (AML) is caused by abnormal proliferation of immature blood stem cells. Our lab focuses on an AML subgroup accounting for almost 20% of pediatric AML and characterized by a chromosomal translocation that generates the gene fusion: KMT2A-MLLT3 (KM3). Interestingly, RNA-seq analysis of our KM3 AML model and AML patient samples has revealed that the chemokine CCL23 and its corresponding receptor CCR1 are highly upregulated in this disease. Although it has been reported that CCL23 and CCR1 are implicated in leukocyte trafficking and development of inflammation, the exact roles of these two proteins in leukemia are unknown. To illustrate the effects of CCL23/CCR1 signaling in the KMT2A-MLLT3 rearranged leukemia we employed the enhanced bystander bioluminescence resonance energy transfer 2 (ebBRET2) technique along with phospho-immunoblots assays. Our results revealed that CCL23/CCR1 axis signaling activates multiple intermolecular signaling effectors, including Gi2, G12/13, and β-arrestin1/2 albeit with a bias towards β-arrestin recruitment. We also showed that the CCR1 receptor exhibits a constitutive activity which can couple to a G-protein mediated pathway to activate the MAPK cascade. Finally, we showed that CCL23/CCR1 axis signaling causes an activation of ERK1/2 in AML cell lines potentially through a β-arrestin-mediated pathway. These results indicate that the CCL23/CCR1 axis signaling activates several biological pathways than can provide major advantages for the AML disease development and progression thus presenting both CCL23 and CCR1 as interesting candidates for targeted therapy against KMT2A-MLLT3 AML.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第19560号 / 医博第4067号 / 新制||医||1013(附属図書館) / 32596 / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 川口 義弥, 教授 小川 修, 教授 長澤 丘司 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

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