Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

L’ubiquitinylation a été largement étudiée comme étant un mécanisme impliqué dans la régulation du trafic intracellulaire de nombreuses protéines membranaires. Mon travail a permis d’identifier MARCH-IX, une ubiquitine ligase exprimées dans les cellules de mammifères, comme un acteur important du trafic intracellulaire des molécules de présentation antigénique CD1a et CMH-I. En condition d'over-expression, MARCH-IX ubiquitinyle spécifiquement CD1a et CMH-I. Par ailleurs, en utilisant la technique d’ARN interférence, nous avons mis en évidence que l’ubiquitination des CMH I dépendante de MARCH IX facilite l’export des CMH I néosynthétisés du TGN vers la membrane plasmique et permet leur accès à des compartiments endosomaux. Notamment l’expression de MARCH-IX est régulée au niveau transcriptionnel pendant la maturation de DCs humaine; son expression est largement diminuée suite à l’activation des DCs plasmacytoïdes (pDCs), alors qu’elle augmente dans des DCs dérivées de monocytes (MoDCs) stimulées par du LPS. Ces résultats laissent envisager que MARCH IX puisse avoir un rôle important dans le contrôle de la présentation antigénique médiée par les CMH I dans les DCs humaines. Enfin, l’adressage intracellulaire des molécules de CD1a dans les MoDCs apparait également comme un processus régulé au cours de la maturation. Si CD1a est localisé à la membrane plasmique et dans des compartiments endosomaux précoce dans des cellules immatures, cette molécule n’apparaît plus qu’à la surface des cellules matures. Nous postulons donc que la régulation de MARCH-IX durant la maturation des MoDCs puisse être directement liée à la modification du trafic intracellulaire de CD1a. / Ubiquitination has been largely studied as regulator of the intracellular trafficking of several membrane proteins, inducing their internalization or their sorting from TGN to endosomes. Interestingly, pathogens adopted this mechanism to evade the immune response. For example, Kaposi’s sarcoma herpesvirus synthesizes two ubiquitin ligases, MIR1 and MIR2, which target the antigen presenting molecule, MHC class I, inducing its internalization. We identified the mammalian ubiquitin ligase MARCH-IX as important factor in the intracellular trafficking of antigen presenting molecules, CD1a and MHC-I. In conditions of MARCH-IX over-expression, CD1a and MHC-I are ubiquitinated and they accumulated in early endosomes. In MARCH-IX silenced cells, the arrival of MHC-I at the plasma membrane appear to be delayed and MHC-I accumulates in the TGN. During dendritic cell maturation, MARCH-IX expression and CD1a intracellular localization showed a correlation, which is compatible with a role of the ubiquitin ligase in the export pathway of CD1a. We concluded that MARCH-IX acts on neo-synthesized molecules, facilitating their sorting from the TGN. In addition to the function analysis of MARCH-IX, we also investigated its ability to conjugate ubiquitin on non-conventional residues. Our results demonstrated that, differently from viral ubiquitin ligases, MARCH-IX could target MHC class I and CD1a only in presence of lysine residues on their cytoplasmic tail, suggesting a stronger restriction in the control of the ubiquitination mechanism on mammals.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

L’immunité adaptive et la discrimination entre le soi et le non-soi chez les vertébrés à mâchoire reposent sur la présentation de peptides par les récepteurs d’histocompatibilité majeur de classe I. Les peptides antigéniques, présentés par les molécules du complexe d’histocompatibilité (CMH), sont scrutés par les lymphocytes T CD8 pour une réponse immunitaire appropriée. Le répertoire des peptides du CMH de classe I, aussi appelé immunopeptidome, est généré par la dégradation protéosomale des protéines endogènes, et a un rôle essentiel dans la régulation de l’immunité cellulaire. La composition de l’immunopeptidome dépend du type de cellule et peut présenter des caractéristiques liées à des maladies comme le cancer. Les peptides antigéniques peuvent être utilisés à des fins immunothérapeutiques notamment dans le traitement voire la prévention de certains cancers. La spectrométrie de masse est un outil de choix pour l’identification, le séquençage et la caractérisation de ces peptides. Cependant, la composition en acides aminés, la faible abondance et la diversité de ces peptides compliquent leur détection et leur séquençage. Nous avons développé un programme appelé StatPeaks qui permet de calculer un certains nombres de statistiques relatives à la fragmentation des peptides. À l’aide de ce programme, nous montrons sans équivoque que les peptides du CMH classe I, en mode de fragmentation par dissociation induite par collision (CID), fragmentent très différemment des peptides trypsiques communément utilisés en protéomique. Néanmoins, la fragmentation par décomposition induite par collision à plus haute énergie (HCD) proposée par le spectromètre LTQ-Orbitrap Velos améliore la fragmentation et fournit une haute résolution qui permet d’obtenir une meilleure confiance dans l’identification des peptides du CMH de classe I. Cet avantage permet d’effectuer le séquençage de novo pour identifier les variants polymorphes qui ne sont normalement pas identifiés par les recherches utilisant des bases de données. La comparaison des programmes de séquençage Lutefisk, pepNovo, pNovo, Vonode et Peaks met en évidence que le dernier permet d’identifier un plus grand nombre de peptides du CMH de classe I. Ce programme est intégré dans une chaîne de traitement de recherche d’antigènes mineurs d’histocompatibilité. Enfin, une base de données contenant les informations spectrales de plusieurs centaines de peptides du CMH de classe I accessible par Internet a été développée. / Adaptive immunity and discrimination between self and nonself in jawed vertebrates relies on the presentation of peptides by the major histocompatibility (MHC) class I receptors. Foreign or self peptide antigens presented by the MHC molecules are probed by CD8 T-cell lymphocyte for proper immune response. The repertoire of MHC I peptides collectively referred to as the immunopeptidome is generated through the proteasomal degradation of endogenous proteins and plays an important role in the regulation of cellular immunity. The composition of the immunopeptidome is cell specific and can harbor important hallmark of human diseases including cancer. Antigenic peptides can also be used in immunotherapy to mount an appropriate immune response against cancer cells displaying these peptides. Mass spectrometry is a tool of choice for the identification, sequencing and characterization of these peptides. However, the amino acid composition, the low abundance and diversity of these peptides make their detection and sequencing more challenging. We developed a software, called StatPeaks, that calculates statistics relative to the fragmentation of peptides. Using this software, we demonstrate that under collision induced dissociation (CID) MHC class I peptides fragment in a very different fashion than tryptic peptides, commonly used in proteomics. However, the higher-energy collisional dissociation (HCD) mode available on the LTQ-Orbitrap Velos enhances peptide fragmentation and provides high resolution fragment information that significantly improves the confidence in MHC class I peptide identification. This inherent advantage confers the ability to perform de novo sequencing to identify polymorphic variants that would normally elude conventional database searches. The comparison of de novo peptide sequencing software Lutefisk, pepNovo, pNovo, Vonode and Peaks indicated that the later software enabled higher rates of correct identification for MHC class I peptides. This software was integrated into a data analysis pipeline for the identification minor histocompatibility antigens (MiHAs). A web-based library that stores spectral information of hundreds of synthetic MHC class I peptides was developed in support to the needs of the immunopeptidome discovery program.

L’immunité adaptive et la discrimination entre le soi et le non-soi chez les vertébrés à mâchoire reposent sur la présentation de peptides par les récepteurs d’histocompatibilité majeur de classe I. Les peptides antigéniques, présentés par les molécules du complexe d’histocompatibilité (CMH), sont scrutés par les lymphocytes T CD8 pour une réponse immunitaire appropriée. Le répertoire des peptides du CMH de classe I, aussi appelé immunopeptidome, est généré par la dégradation protéosomale des protéines endogènes, et a un rôle essentiel dans la régulation de l’immunité cellulaire. La composition de l’immunopeptidome dépend du type de cellule et peut présenter des caractéristiques liées à des maladies comme le cancer. Les peptides antigéniques peuvent être utilisés à des fins immunothérapeutiques notamment dans le traitement voire la prévention de certains cancers. La spectrométrie de masse est un outil de choix pour l’identification, le séquençage et la caractérisation de ces peptides. Cependant, la composition en acides aminés, la faible abondance et la diversité de ces peptides compliquent leur détection et leur séquençage. Nous avons développé un programme appelé StatPeaks qui permet de calculer un certains nombres de statistiques relatives à la fragmentation des peptides. À l’aide de ce programme, nous montrons sans équivoque que les peptides du CMH classe I, en mode de fragmentation par dissociation induite par collision (CID), fragmentent très différemment des peptides trypsiques communément utilisés en protéomique. Néanmoins, la fragmentation par décomposition induite par collision à plus haute énergie (HCD) proposée par le spectromètre LTQ-Orbitrap Velos améliore la fragmentation et fournit une haute résolution qui permet d’obtenir une meilleure confiance dans l’identification des peptides du CMH de classe I. Cet avantage permet d’effectuer le séquençage de novo pour identifier les variants polymorphes qui ne sont normalement pas identifiés par les recherches utilisant des bases de données. La comparaison des programmes de séquençage Lutefisk, pepNovo, pNovo, Vonode et Peaks met en évidence que le dernier permet d’identifier un plus grand nombre de peptides du CMH de classe I. Ce programme est intégré dans une chaîne de traitement de recherche d’antigènes mineurs d’histocompatibilité. Enfin, une base de données contenant les informations spectrales de plusieurs centaines de peptides du CMH de classe I accessible par Internet a été développée. / Adaptive immunity and discrimination between self and nonself in jawed vertebrates relies on the presentation of peptides by the major histocompatibility (MHC) class I receptors. Foreign or self peptide antigens presented by the MHC molecules are probed by CD8 T-cell lymphocyte for proper immune response. The repertoire of MHC I peptides collectively referred to as the immunopeptidome is generated through the proteasomal degradation of endogenous proteins and plays an important role in the regulation of cellular immunity. The composition of the immunopeptidome is cell specific and can harbor important hallmark of human diseases including cancer. Antigenic peptides can also be used in immunotherapy to mount an appropriate immune response against cancer cells displaying these peptides. Mass spectrometry is a tool of choice for the identification, sequencing and characterization of these peptides. However, the amino acid composition, the low abundance and diversity of these peptides make their detection and sequencing more challenging. We developed a software, called StatPeaks, that calculates statistics relative to the fragmentation of peptides. Using this software, we demonstrate that under collision induced dissociation (CID) MHC class I peptides fragment in a very different fashion than tryptic peptides, commonly used in proteomics. However, the higher-energy collisional dissociation (HCD) mode available on the LTQ-Orbitrap Velos enhances peptide fragmentation and provides high resolution fragment information that significantly improves the confidence in MHC class I peptide identification. This inherent advantage confers the ability to perform de novo sequencing to identify polymorphic variants that would normally elude conventional database searches. The comparison of de novo peptide sequencing software Lutefisk, pepNovo, pNovo, Vonode and Peaks indicated that the later software enabled higher rates of correct identification for MHC class I peptides. This software was integrated into a data analysis pipeline for the identification minor histocompatibility antigens (MiHAs). A web-based library that stores spectral information of hundreds of synthetic MHC class I peptides was developed in support to the needs of the immunopeptidome discovery program.

Les vaccins thérapeutiques anti-tumoraux reposent sur l’activation du système immunitaire adaptatif et sont basés sur la reconnaissance des antigènes tumoraux (AT) par les lymphocytes T auxiliaires et cytotoxiques spécifiques. Leur efficacité nécessite une sélection méticuleuse des antigènes cibles ainsi qu’une présentation antigéniques par le CMH de classe I (CMH-I) dans les tumeurs non modifiée. Alors que l’attention s’est d’abord portées uniquement sur les AT dérivés de séquences exoniques, ceux dérivés d’évènements de traduction alternatifs ont été montrés comme ayant un fort potentiel en tant que cibles. Ces derniers peuvent dérivés d’une traduction de séquences dîtes « non traduites », initiée par des codons alternatifs ou dans un cadre de lecture non canonique. Une telle traduction alternative des ARN épissés dans le noyau et donnant naissance aux Pioneer Translation Products (PTPs) a été décrite. Ces derniers ont été montrés comme source de peptides pour la voie de présentation des antigènes par le CMH-I. Récemment, nous avons montré que les antigènes dérivés des PTPs et présentés par les tumeurs sont capables d’entrainer une réponse lymphocytaire T cytotoxique in vivo et de contrôler la croissance tumorale. Lors de ma thèse, nous avons identifié la molécule inhibitrice de l’épissage isoginkgetin comme modulateur positif de cette présentation dans les cellules cancéreuses. De plus, nous avons observé qu’un de ses dérivées, l’IP2, qui est soluble dans l’eau et moins toxique que l’isoginkgetin, est de même capable d’augmenter la présentation des antigènes dérivés des PTPs dans les tumeurs in vitro, ainsi que de réduire la croissance tumorale in vivo de manière dépendante de la réponse immunitaire. Ainsi, le composé IP2 se révèle être un immunomodulateur de la réponse anti-tumorale efficace et prometteur pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques. / Anti-tumoral therapeutic vaccines rely on the activation of the adaptative immune system and are based on the recognition of tumor antigens (TA) by specific helper and cytotoxic T lymphocytes (CTL). Their efficacy requires a careful selection of the targeted antigens as well as an unaltered MHC class I (MHC-I) antigenic presentation in tumors. While the focus was first put on exome-derived TA, evidences highlighted the ones derived from alternative translations as having a high potential as T-cells targets. These can be derived from translation of allegedly non coding sequences, initiated at alternative codons or performed in non-canonical open reading frames. Such an alternative translation occurring from pre-spliced mRNAs in the nucleus has been described as giving rise to the Pioneer Translation Products (PTPs), which constitute a source of polypeptides for the MHC-I pathway. Recently, we showed that PTPs-derived antigens presented by tumors are able to elicit a CTL response in vivo that controls tumor growth. Here, we identified one positive modulator of PTPs-derived antigenic presentation in cancer cells: the splicing inhibitor isoginkgetin. Then, we provided one of its derivatives, the IP2, which is water soluble and less toxic than the isoginkgetin, and showed that IP2 treatment increases PTPs-derived antigenic presentation of cancer cells in vitro and reduces tumor growth in vivo in an immune-dependent manner. Hence we describe here the IP2 as a new efficient immunomodulator of the antitumor response, promising for the development of innovative therapeutic strategies.