ZTLs vermitteln die Eliminierung von infizierten und entarteten Zellen durch Apoptose. Neuste Erkenntnisse unserer Gruppe haben gezeigt, dass eine Subpopulation der CD8+ T-Zellen, anstelle der zytotoxischen Marker das Oberflächenmolekül CD40L exprimiert. Die Expression von CD40L ist bislang als Schlüsselmolekül für die CD4+ T-Zell vermittelte Hilfe bekannt, welche durch Bindung an den CD40 Rezeptor auf anderen Immunzellen induziert wird. Das von den CD4+ T–Zellen ausgehende CD40L Signal ist besonders für die T-Zell abhängige B-Zell Aktivierung und die Bildung von Keimzentren essentiell, in denen B-Zellen heranreifen und hochaffine Antikörper produzieren um den Organismus vor eindringenden Erregern zu schützen. Aufgrund der CD40L-assoziierten Helferfunktion sollte in dieser Arbeit untersucht werden, welche Auswirkungen die Interaktion von CD8+CD40L+ T-Zellen mit B Zellen hat. In in vitro Studien konnte gezeigt werden, dass 50% der antigen-spezifischen CD8+ T-Zellen nach Aktivierung durch B-Zellen CD40L hochregulieren. Sowohl auf RNA- als auch auf Proteinebene induzierten CD8+CD40L+ T-Zellen einen B-Zell Phänotyp, der stark dem von CD4+ T-Zellen stimulierten B-Zellen ähnelte. In Infektionsversuchen mit dem B-Zell-trophen Virus MHV-68 konnte gezeigt werden, dass transgene Mäuse mit CD40L defizienten CD8+ T-Zellen im Vergleich zu Kontrolltieren eine signifikante Reduktion der Keimzentrums-B-Zellen in den Lymphknoten der oberen Halsregion aufweisen. Eine genauere Betrachtung des B-Zell Repertoires von IgG Gedächtniszellen ergab jedoch, dass die Sequenzen der IGHJ3 Genfamilie bevorzugt für die Modifikation der CDR3 Region in Mäusen mit CD40L defizienten CD8+ T-Zellen verwendet wird, die eine entscheidende Rolle bei der Antigenerkennung spielt. Zusammengefasst kann mit dieser Arbeit zum ersten Mal gezeigt werden, dass CD8+CD40L+ T-Zellen Helferfunktionen durch Unterstützung der B-Zell Aktivierung und Bildung von Keimzentren übernehmen können. / CTLs are important for the elimination of infected and degenerated cells by inducing apoptosis of the target cells. Recently our group identified a sub-population of CD8+ T cells expressing CD40L instead of common CTL markers. To that date, transient CD40L expression on T cells has been only described as a function of activated CD4+ T cells, which displays this key molecule for CD4+ T cell mediated help by binding to the CD40 receptor on other immune cells. Particularly, CD40L signaling provided by CD4+ T cells is indispensable for T cell dependent B cell activation and GC responses, which generate B cells secreting high affinity antibodies that protect the host from invading pathogens. Due to its associated helper functions, this thesis aimed to dissect whether CD40L positive CD8+ T cells are restricted to cytotoxic killing or if this sub-population possesses similar properties as CD4+ T cells when interacting with B cells. In vitro co-culture experiments showed that 50% of murine antigen specific CD8+ T cells up-regulated CD40L upon activation by antigen presenting B cells. When compared to CD40L deficient CD8+ T cells, the interaction of CD8+ CD40L+ T cells induced remarkable changes in B cells on the RNA and protein level and triggered a B cell phenotype resembling that of B cells primed by CD4+ T cells. By the infection of mice with the B cell trophic virus MHV-68, it was found that E8IcrexCD40Lflox transgenic mice lacking CD40L only on matured CD8+ T cells, exhibited a significant decrease of GC B cells in superficial cervical lymph nodes at the acute state of infection compared to WT mice. A closer look into the memory B cell repertoire revealed a preferred usage of the murine IGHJ3 gene family that modifies the CDR3 and thus the recognition groove of the B cell antibody in E8IcrexCD40Lflox mice. In summary, this work provides sufficient evidence that CD8+ CD40L+ T cells adopt helper-like functions by supporting B cell activation and subsequent GC formation.

Angiogenese, die Bildung neuer Blutgefäße aus bereits bestehender Vaskulatur, ist ein Prozeß, der sowohl unter physiologischen Bedingungen abläuft, wie bei der Embryonalentwicklung und der Wundheilung, als auch unter pathologischen Bedingungen, wie der diabetischen Retinopathie und dem Wachstum und der Metastasierung solider Tumoren. Chronische Entzündungen wie die Atherosklerose und die Rheumatoide Arthritis gehen ebenfalls mit angiogenetischen Prozessen einher. Die Angiogenese ist ein stark regulierter Vorgang, der Migration, Proliferation und Differenzierung der Endothelzellen erfordert. Die Fähigkeit zur Migration ist eine wichtige biologische Funktion der Endothelzellen. Das Ziel dieser Arbeit bestand daher in der Untersuchung der Einflüsse verschiedener Zytokine auf die Endothelzellmigration und in der Charakterisierung daran beteiligter Mechanismen der Signaltransduktion. Dabei erwies sch Leptin als ein potenter Stimulus der Endothelzellmigration. Die Migration endothelialer Zellen nach Stimulation mit chemotaktischen Faktoren wie Leptin und VEGF wird durch die Aktivierung der Proteinkinasen ERK-MAPK und Akt vermittelt, deren pharmakologische Inhibition eine signifikante Hemmung der Migration bewirkte. Die antidiabetischen Thiazolidinedione Troglitazone und Ciglitazone hemmten die Leptin-induzierte Endothelzellmigration durch die Inhibition der Proteinkinase Akt, hatten aber keinen Einfluß auf die Aktivierung der ERK-MAP-Kinase. Dieses Ergebnis zeigt, dass die ERK-MAP-Kinase und die Proteinkinase Akt zwei voneinander unabängige Wege der Signaltransduktion darstellen, deren jeweilige Aktivierung für die Migration von Endothelzellen erforderlich, aber nicht ausreichend ist. Die proinflammatorischen Mediatoren TNF alpha und CD40L hemmten die VEGF-induzierte Migration humaner Endothelzellen bei Inkubation der untersuchten Zellen über 24 h signifikant. Auch bei kurzzeitiger Stimulation über 5 h steigerte TNF alpha die Rate migrierter Endothelzellen nicht. Diese Beobachtung steht im Widerspruch zur angenommen Assoziation entzündlicher und angiogenetischer Prozesse. In der vorliegenden Arbeit wird zum ersten Mal gezeigt, dass Antidiabetika aus der Gruppe der PPAR gamma-Liganden die Endothelzellmigration direkt hemmen. Dies weist auf eine mögliche Erweiterung des therapeutischen Einsatzes der Thiazilodinedione bei Patienten mit NIDDM und sekundären Symptomen wie der diabetischen Retinopathie hin. / Angiogenesis, the formation of new blood vessels from the preexisting vasculature, is a process involved in physiologic conditions, such as embryonic development and woundhealing, as well as in pathologic conditions, such as diabetic retinopathy and growth and spreading of solid tumors. Chronic inflammation such as atherosclerosis and rheumatoid arthritis is also associated with angiogenic processes. Angiogenesis is a tightly regulated process that requires migration, proliferation and differentiation of endothelial cells. Cell migration is a very important biologic function of the endothelial cell. The aim of this study was therefore to investigate the impact of various cytokines on endothelial cell migration and to characterize the chemotactic signal transduction pathways involved in this process. Leptin, the product of the ob-gene, proved to be a potent stimulus of endothelial cell migration. The actvation of the protein kinases ERK-MAPK and Akt is critical for endothelial cell migration, and their pharmacological inhibition caused a significant down-regulation of the migratory response towards migration factors such as Leptin and VEGF. The antidiabetic thiazolidinediones Troglitazone and Ciglitazone inhibited the leptin-induced endothelial cell migration by interfering with the cytosolic protein kinase Akt. They did not exert any influence on the activation of the ERK-MAPK. These findings prove the existence of two different, independent ways of signal transduction involved in endothelial cell migration: The ERK-MAPK and the protein kinase Akt. The activation of either kinase is necessary, but not sufficient to induce a migratory response in human endothelial cells. The proinflammatory mediators TNF alpha and CD40L caused a significant inhibition of endothelial cell migration in response to VEGF, when they were added to the culture medium for 24 h. TNF alpha did not stimulate the migration of endothelial cells, even when administered during a comparable short period of 5 h. This observation is in contrast with the postulated association of inflammatory and angiogenic proceses. In conclusion, the results of this study show for the first time a direct inhibition of leptin-induced endothelial cell migration by antidiabetic drugs belonging to the PPAR gamma-ligand-family through their inhibitory effect on Akt. This possibly broadens the spectrum of therapeutic applications of the antidiabetic thiazolidinediones in patients suffering from NIDDM and secondary complications such as diabetic retinopathy.

Les cellules endothéliales progénitrices («Endothelial Progenitor Cells», EPCs) sont des précurseurs endothéliaux qui possèdent un potentiel considérable dans la réparation et la régénération vasculaire. Dans le contexte des maladies cardiovasculaires, la compréhension du rôle des EPCs dans la régulation de la thrombogenèse et la réparation endothéliale est pertinente et nécessaire pour comprendre leur potentiel thérapeutique. Nous avons rapporté que les EPCs interagissent avec les plaquettes via la P-sélectine et inhibent l’adhésion, l’activation et l’agrégation des plaquettes ainsi que la formation de thrombus. Plus récemment, nous avons démontré que les EPCs expriment le récepteur inflammatoire CD40 et il est bien connu que les plaquettes constituent la source principale de la forme soluble de son agoniste le CD40L («soluble CD40 Ligand», sCD40L). Ainsi, nous avons émis l’hypothèse principale que l’axe CD40L/CD40 dans les EPCs influence leurs fonctions anti-thrombotique et pro-angiogénique. Pour vérifier cette hypothèse, nous avons réussi à générer des «early» et «late» EPCs à partir de cellules mononucléaires du sang périphérique («Peripheral Blood Mononuclear Cells», PBMCs) en culture. Nous avons mis en évidence l’existence de l’axe CD40L/CD40 dans ces EPCs en démontrant l’expression des protéines adaptatrices, nommées les facteurs associés au récepteur du facteur de nécrose tumorale («TNF Receptor Associated Factors», TRAFs). Dans une première étude, nous avons investigué l’effet du sCD40L sur la fonction des «early» EPCs dans l’agrégation plaquettaire. En effet, nous avons démontré que le sCD40L renverse leur effet inhibiteur sur l’agrégation plaquettaire, et ce sans avoir un effet significatif sur la sécrétion de prostacycline (PGI2) et d’oxyde nitrique («Nitric Oxide», NO) par ces cellules. De plus, aucun effet du sCD40L n’a été noté sur l’apoptose et la viabilité de ces cellules. Par contre, nous avons noté une augmentation importante du stress oxydatif dans les «early» EPCs suite à leur stimulation avec le sCD40L. L’inhibition du stress oxydatif renverse l’effet du sCD40L sur les «early» EPCs dans l’agrégation plaquettaire. Ces résultats pourraient expliquer, en partie, la fonction réduite des EPCs chez les individus présentant des niveaux élevés de sCD40L en circulation. Dans une deuxième étude, nous avons étudié l’effet de sCD40L dans la fonction des «early» EPCs en relation avec l’angiogenèse. Nous avons identifié, dans un premier temps,les métalloprotéinases de la matrice («Matrix Metalloproteinases», MMPs) qui sont sécrétées par ces cellules. Nous avons trouvé que les «early» EPCs relâchent principalement la MMP-9 et que cette relâche est augmentée par le sCD40L. Le sCD40L induit aussi la phosphorylation de la p38 MAPK qui contribue à augmenter la sécrétion de MMP-9. Des études fonctionnelles ont démontré que le prétraitement des «early» EPCs au sCD40L potentialise la réparation endothéliale des HUVECs. En conclusion, l’ensemble de nos travaux, dans le cadre de ce projet de doctorat, nous a permis d’élucider les mécanismes responsables de l’action du sCD40L sur les effets inhibiteur et angiogénique des «early» EPCs dans l’agrégation plaquettaire et l’angiogenèse, respectivement. Ces résultats ajoutent de nouvelles connaissances sur le rôle des EPCs et pourront constituer la base pour des études futures permettant de corréler les niveaux élevés du sCD40L circulant et l’incidence des maladies cardiovasculaires, particulièrement l’athérothrombose. / Endothelial progenitor cells (EPCs) are endothelial precursors which possess a considerable therapeutic potential in vascular repair and regeneration. In the context of cardiovascular diseases, the understanding of the role of EPCs in the regulation of thrombogenesis and endothelial repair is relevant and necessary to the understanding of their therapeutic potential. We have shown that EPCs interact with platelets via P-selectin and inhibit the adhesion, activation and aggregation of platelets as well as thrombus formation. Recently, we have shown that EPCs express the inflammatory receptor CD40 and it is well known that platelets are the main source of the soluble form of its agonist CD40L («soluble CD40 ligand», sCD40L). Hence, we have hypothesized that the CD40L/CD40 axis in EPCs influences the anti-thrombotic and pro-angiogenic functions of EPCs. To verify this hypothesis, we have successfully generated early and late EPCs from peripheral blood mononuclear cells in culture. We have demonstrated the existence of the CD40L/CD40 axis in EPCs by showing the expression of adaptor proteins, named tumor necrosis factor associated factors (TRAFs). In our first study, we investigated the effect of sCD40L on the function of early EPCs in platelet aggregation. Indeed, we have shown that sCD40L reverses their inhibitory effect on platelet aggregation without having an effect on prostacyclin (PGI2) and nitric oxide (NO) secretion by these cells. Moreover, no effect of sCD40L has been noted on the apoptosis and viability of these cells. However, we have shown a significant increase in oxidative stress in early EPCs following sCD40L stimulation. The inhibition of oxidative stress reverses the effect of sCD40L on early EPCs in platelet aggregation. These results could partially explain the decreased function of EPCs in individuals displaying higher levels of sCD40L in circulation. In our second study, we have studied the effect of sCD40L on the function of early EPCs in relation to angiogenesis. First, we have identified the matrix metalloproteinases (MMPs) which are secreted by these cells. We have found that early EPCs mainly release MMP-9 and that this release is increased by sCD40L. The sCD40L also induces the phosphorylation of p38 MAPK which contributes to increase the secretion of MMP-9. In functional studies, we have shown that pretreatment of early EPCs with sCD40L can potentialize HUVEC endothelial repair. In conclusion, our work in the context of this doctoral research project has allowed us to study the mechanisms involved in the role of sCD40L in the inhibitory and angiogenic function of early EPCs in platelet aggregation and angiogenesis, respectively. These results add new insights to the role of EPCs and could constitute the basis for future studies allowing for the correlation between high levels of sCD40L and the incidence of cardiovascular disease, particularly atherothrombosis.

Le traitement des patients avec une coronarographie après un SCA est l'aspirine et les thiénopyridines. La réponse aux thiénopyridines est variable, cette variabilité, multifactorielle, a des répercutions cliniques. Leur efficacité a été évaluée sur la réduction de la survenue d'évènements cliniques et peu sur le risque d'hémorragie qui est un effet indésirable majeur. Les plaquettes, jouent un rôle dans l'athérosclérose et les SCA notamment par le CD40L.J'ai étudié les facteurs plaquettaires conditionnant le risque hémorragique chez ces patients et apporté un éclairage sur des fonctions plaquettaires peu connues comme l'inflammation. Les génotypes du cytochrome P450 CYP2C19*2 et *17 ont une influence sur la réponse plaquettaire aux thiénopyridines et il existe une relation entre les complications hémorragiques et la réactivité plaquettaire.Une très faible réactivité plaquettaire (VASP<10%) est un facteur prédictif du risque hémorragique et les valeurs de VASP < 10 % sont plus fréquentes chez les patients traités par prasugrel. Nous avons ensuite ciblé un marqueur de l'état inflammatoire plaquettaire, le CD40L. Sa libération plaquettaire dépend de la voie du P2Y12, son expression, elle, dépend moins de cette voie. Une faible expression du CD40L est associée à des évènements hémorragiques chez les patients traités par thiénopyridines.Ainsi le déterminisme génétique de l'efficacité du traitement par thiénopyridines a un impact sur le risque hémorragique et d'autres paramètres plaquettaires influencent ce risque indépendamment de l'inhibition de l'agrégation plaquettaire. Le CD40L, serait un lien entre l'inflammation et l'équilibre saignement/thrombose. / Aspirin and thienopyridine are the therapy for patients with percutaneous coronary intervention after ACS. The level of platelet inhibition by thienopyridine varies between patients, this variability, multifactorial, is associated with adverse clinical outcomes. Treatment efficacy was evaluated mainly on the association between poor thienopyridine response and thrombotic events but less on the principal side effect: bleeding complications. Platelet play a key role in atherosclerosis and thrombosis, notably via CD40L.I studied platelet factors that influence the bleeding risk in these patients and brought a new highlight on platelet function less known such as inflammation.P450 cytochrome genetic variants (2C19*2 and 2C19*17) influence platelet response to thienopyridines. There is a relation between platelet reactivity and bleeding events. A very low on-treatment platelet reactivity (VASP<10 %) is a predictor of bleeding and is mainly observed with prasugrel treatment. We then focussed on a marker of platelet inflammatory status, CD40L. Its release by platelets depends on P2Y12 signalling, whereas its surface expression is less dependent on this signalling pathway. A low platelet-CD40L surface expression is associated with bleeding events in these patients We show that genetic background on thienopyridine treatment efficacy is related to bleeding risk and that other platelet parameters influence the bleeding risk independently of platelet aggregation inhibition. Thus, a molecule of inflammation, CD40L, would be a link between inflammation and bleeding/thrombosis equilibrium.

T Zellen können in zwei Hauptpopulationen mit unterschiedlichen Aufgaben unterschieden werden. CD4+ T Zellen exprimieren im Zuge ihrer Aktivierung CD40L, welches ein zentraler kostimulatorischer Rezeptor zur Induktion von B-Zell basierter humoraler Immunität, APC Aktivierung und einer effizienten Effektor CD8+ T Zell Entwicklung ist („Helfer-Funktion“). Im Gegensatz dazu sind die zytotoxischen CD8+ T Zellen dazu vorbestimmt, infizierte oder maligne Zellen direkt abzutöten. Jedoch wurde eine Fraktion von CD8+ T Zellen identifiziert, die nach Aktivierung CD40L exprimiert. Bisher ist nicht verstanden, wie in solchen CD8+ T Zellen a) die CD40L Expression reguliert ist, b) wann und wie die Fähigkeit CD40L zu exprimieren implementiert wird und c) was die Folgen für das Immunsystem sind. In dieser Arbeit konnten wir zeigen, dass sowohl in CD4+ als auch in CD8+ T Zellen die CD40L Expression durch DNA-Methylierung regulatorischer Regionen des CD40LG Lokus reguliert wird. Die Demethylierung zentraler Elemente wird im Thymus implementiert, manifestiert sich mit der T-Zell Reifung und geht mit einer zunehmenden Stabilität der CD40L Expression einher. Erhöhte Expression von CD5 und NUR77 in CD40L+ CD8+ SP Thymozyten weisen auf eine positive Selektion mit hoher Affinität gegen Selbst-peptide während der Reifung im Thymus hin, welche das weitere Schicksal der CD40L exprimierenden CD8+ T Zellen beeinflusst. Naive CD40L+ CD8+ T Zellen besitzen ein anderes TCR Repertoire als CD40L- CD8+ T Zellen und reifen im Zuge ihrer Aktivierung bevorzugt zu Gedächtniszellen mit Zytokin- und Chemokinrezeptorprofilen von Tc2, Tc17 und Tc22 Zellen heran. Mit ihrem nicht-zytotoxischen Phänotyp und ihrer Genexpressionsignatur ähneln diese Zellen stark Helfer-CD4+ T Zellen und können von den klassisch zytotoxischen Tc1 und Tc17+1 Zellen durch ihre IL-6R und fehlende SLAMF7 Expression sowie der Expression von Markern die auf eine Fähigkeit in die Haut zu wandern schließen lassen, unterschieden werden. Zusammenfassend zeigen wir hier, dass naive CD8+ T Zellen von den frühsten Entwicklungsstadien im Thymus an nicht homogen sind und die Fähigkeiten über CD40L Expression eine Helferfunktion auszuüben beziehungsweise über die Sekretion zytolytischer Moleküle Zielzellen abzutöten unabhängig vom CD4+ or CD8+ T-Zell Status sind. Zellen mit Zytokin- und Genexpressionsignaturen, die mit denen der CD8+ Helfer-T Zellen übereinstimmen, wurden von uns und anderen in Geweben (Haut, Lunge) identifiziert und tragen zu den verschiedensten autoinflammatorischen Erkrankungen bei. Diese Arbeit insinuiert daher die Notwendigkeit einer grundlegenen Neubewertung der CD8+ T Zell Fähigkeiten und Funktionen in Immunantworten. / The T cell compartment consists of two major subsets with diverse assignments. CD4+ T cells express CD40L upon activation, a central co-stimulatory receptor to induce B cell mediated humoral immunity, activate APCs and prime efficient effector CD8+ T cell development (“helper function”). In contrast, cytotoxic CD8+ T cells are predetermined to kill infected or malignant cells directly. However, a fraction of CD8+ T cells expressing CD40L upon activation was identified. So far, it is not understood in CD8+ T cells a) how CD40L expression is regulated, b) when and how the ability of CD40L expression is implemented and c) what are the implications for the immune system. In this thesis, we found that CD40L expression is regulated by DNA-methylation of regulatory regions of the CD40LG locus in CD4+ as well as CD8+ T cells. The de-methylation of central elements is implemented in the thymus and increases with T cell maturation reflected by enhanced stability of CD40L expression. Elevated CD5 and NUR77 expression of CD40L+ CD8+ SP thymocytes suggests that high affine detection of self-peptides during positive selection in the thymus implements CD40L expression ability and predetermines the fate of the CD40L imprinted CD8+ T cells. CD40L+ naïve CD8+ T cells differ in their TCR repertoire from their CD40L- counterparts and preferentially mature into memory cell subsets with cytokine and chemokine receptor profiles of Tc2, Tc17 and Tc22 cells. With their non-cytotoxic phenotype and gene expression signatures, the CD40L+ memory CD8+ T cell subsets Tc2, Tc17 and Tc22 widely resemble helper CD4+ T cells and can be distinguished from classical cytotoxic Tc1 and Tc17+1 cells by their IL-6R and absent SLAMF7 expression and their skin migratory phenotype. Altogether, we demonstrate that from the earliest developmental stages in thymus onwards naive CD8+ T cells are not homogenous and the abilites to provide “CD40L based help” or “cytotoxicity mediated killing” are independent of the CD4+ or CD8+ T cell status. Cells with helper-type CD8+ T cell cytokine and gene-expression signatures were found at barrier sites (skin, lung) by us and others where they contribute to multiple autoinflammatory diseases. Therefore, this work insinuates the need to revisite CD8+ T cell capablities and function in immune responses.

Le CD40 est un membre de la famille des récepteurs du facteur de nécrose tumorale ("Tumour necrosis factor", TNF), initialement identifié sur des cellules de carcinome de la vessie. L'interaction du CD40 avec son ligand (CD40L) est d'une importance cruciale pour le développement des cellules B et de la commutation d'isotype au cours de la réponse immunitaire acquise. L'expression du complexe CD40/CD40L était initialement cru d'être limiter aux cellules du système immunitaire, mais aujourd'hui il est bien connu que ce complexe est également exprimé sur les cellules du système circulatoire et vasculaire, et est impliqué dans diverses réactions inflammatoires; de sorte que le CD40L est maintenant considéré comme une molécule thrombo-inflammatoire prédictive des événements cardiovasculaires. Les plaquettes expriment constitutivement le CD40, alors que le CD40L n'est exprimé que suite à leur l'activation. Il est ensuite clivé en sa forme soluble (sCD40L) qui représente la majorité du sCD40L en circulation. Il fut démontré que le sCD40L influence l'activation plaquettaire mais son effet exact sur la fonction plaquettaire, ainsi que les mécanismes cellulaires et moléculaires sous-jacents à son action demeurent inconnus. Ainsi, ce projet a été entrepris dans le but d’adresser les objectifs spécifiques suivants: 1) évaluer les effets in vitro du sCD40L sur l'activation et l'agrégation plaquettaire; 2) identifier les récepteurs plaquettaires impliqués dans l’action du sCD40L; 3) élucider les voies signalétiques intracellulaires induits par le sCD40L; 4) évaluer les effets du sCD40L sur la formation de thrombus in vivo. Nous avons trouvé que le sCD40L augmente fortement l'activation et l'agrégation des plaquettes en réponse à de faibles concentrations d'agonistes. Les plaquettes humaines traitées avec une forme mutante du sCD40L qui n'interagit pas avec le CD40, et les plaquettes de souris déficientes en CD40 ne furent pas en mesure d'induire de telles réponses, indiquant que le récepteur principal du sCD40L au niveau des plaquettes est le CD40. En plus, nous avons identifié la présence de plusieurs membres de la famille du facteur associé du récepteur du TNF ("TNF receptor-associated factor", TRAF) dans les plaquettes et nous avons montré que seulement le TRAF2 s'associe avec le CD40 suite à la stimulation par le sCD40L. Nos résultats indiquent aussi que le sCD40L agisse sur les plaquettes au repos par l'entremise de deux voies signalétiques distinctes. La première voie implique l'activation de la petite GTPase Rac1 et de sa cible en aval, soit la protéine kinase p38 activée par le mitogène ("p38 mitogen-activated protein kinase", p38 MAPK ), menant au changement de forme plaquettaire et à la polymérisation de l'actine; alors que la deuxième voie implique l'activation de la cascade signalétique du NF-kB. Par ailleurs, à la suite d'une lésion artérielle induite par le chlorure de fer, le sCD40L exacerbe la formation de thrombus et l'infiltration leucocytaire au sein du thrombus dans les souris du type sauvage, mais pas chez les souris déficientes en CD40. En conclusion, ce projet a permis d'identifier pour la première fois deux voies signalétiques distinctes en aval du CD40 plaquettaire et a permis d'établir leur implication dans l'activation et l'agrégation plaquettaire en réponse au sCD40L. De manière plus importante, ce projet nous a permis d'établir un lien direct entre les niveaux élevés du sCD40L circulant et la formation de thrombus in vivo, tout en soulignant l'importance du CD40 dans ce processus. Par conséquent, l'axe CD40/CD40L joue un rôle important dans l'activation des plaquettes, les prédisposant à une thrombose accrue en réponse à une lésion vasculaire. Ces résultats peuvent expliquer en partie la corrélation entre les taux circulants élevés du sCD40L et l'incidence des maladies cardiovasculaires. / CD40 is a member of the tumour necrosis factor (TNF) receptor family, originally identified on human bladder carcinoma cells. Interaction of CD40 with its ligand (CD40L) is of crucial importance for B cell development and immunoglobulin isotype switching during the adaptive immune response. Expression of the CD40/CD40L dyad was initially thought to be restricted to cells of the immune system, but today it is known to be also expressed on cells of the circulatory and vascular systems, and have important implications in various inflammatory reactions, such that CD40L is now regarded as a thrombo-inflammatory molecule and a reliable predictor of cardiovascular events. Platelets constitutively express CD40, whereas CD40L is expressed upon activation and subsequently cleaved into its soluble form (sCD40L), accounting for the majority of circulating sCD40L. Soluble CD40L has been shown to influence platelet activation but its precise effect on platelet function, and the underlying cellular and molecular mechanisms remain undefined; hence the purpose of this project. The specific aims of this study are: 1) to evaluate the in vitro effects of sCD40L on platelet activation and aggregation; 2) to determine the receptor(s) on platelets involved in the action of sCD40L; 3) to elucidate the intracellular signalling pathways induced by sCD40L; and 4) to evaluate the in vivo effects of sCD40L on thrombus formation. We have showed that sCD40L strongly enhances activation and aggregation of washed human platelets in response to sub-threshold concentrations of agonists. Human platelets treated with a mutated form of sCD40L that lacks CD40 binding, and platelets from CD40 deficient mice failed to elicit such responses, indicating that CD40 is the major platelet receptor for sCD40L. Moreover, we identified the presence of multiple members of the TNF receptor-associated factor (TRAF) in platelets and showed that only TRAF2 associates with CD40 after sCD40L stimulation. Interestingly, sCD40L primes resting platelets through two distinct signalling pathways. The first pathway involves activation of the small GTPase Rac1 and its downstream target p38 mitogen-activated protein kinase, leading to platelet shape change and actin polymerization; whereas the second pathway involves activation of the NF-κB signalling cascade. Furthermore, sCD40L exacerbates thrombus formation and leukocyte infiltration within the thrombus mass in wild-type mice but not in CD40 deficient mice following ferric chloride-induced arterial injury. In conclusion, we have identified for the first time two distinct signalling pathways downstream of platelet CD40, and established their implication in platelet activation and aggregation in response to sCD40L. Noticeably, we established a direct link between elevated levels of sCD40L and in vivo thrombus formation, while emphasizing the requirement of CD40 in this process. Therefore, the CD40/CD40L dyad plays an important role in platelet priming that predisposes platelets to enhanced thrombus formation in response to vascular injury. These results may partly explain the correlation between elevated circulating levels of sCD40L and the incidence of cardiovascular diseases.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

<p>Bacillus Calmette Guérin (BCG), or attenuated Mycobacterium bovis, is the gold standard of immunotherapy in the clinic to treat superficial bladder cancer. However, setbacks remain due to a high recurrence rate, side effects, and BCG-refractory disease. In this thesis, we explored the use of novel immunotherapeutic agents such as CpG oligodeoxynucleotides (CpG ODNs) or synthetic ODNs containing unmethylated CpG dinucleotides. Since unmethylated CpG motifs are predominant in bacterial but not vertebrate DNA, they function as a “danger signal” leading to a potent immune response.</p><p>To be able to test various immunotherapeutic agents, we optimized subcutaneous (s.c.), metastatic, and orthotopic models using the murine bladder-49 (MB49) cancer cell line. In the orthotopic model, we show that poly-L-lysine promotes MB49 attachment to the bladder leading to 100% tumor take. In addition, Clorpactin (sodium oxychlorosene) potently enhances adenoviral transduction in the bladder.</p><p>Utilizing the MB49 model, we compare CpG ODNs with BCG and demonstrate the increased efficacy of CpG ODNs which could cure both s.c. and aggressive orthotopic bladder cancer. In our model, type B ODNs were most optimal and the antitumor response required T cells in order to induce regression and tumor-specific immunity. We also combined CpG ODNs with adenoviral vectors (Ad) expressing the immunostimulatory molecules CD40L, TRANCE, lymphotactin, IL2 or IL15. However, we show that CpG ODNs are effective as a monotherapy and adenoviral vectors did not enhance the effect.</p><p>AdCD40L was also used to genetically modify human dendritic cells (DCs). AdCD40L-transduced DCs not only had a higher and prolonged expression of the Th1 cytokine IL12 compared to TNFα-matured DCs, but CD40L-activated DCs could also resist the suppressive effects of IL10 and TGFβ. Since TNFα is commonly used in clinical DC vaccination protocols and because tumors often secrete immunosuppressive cytokines, these data have important implications for optimizing cancer immunotherapy.</p>

Bacillus Calmette Guérin (BCG), or attenuated Mycobacterium bovis, is the gold standard of immunotherapy in the clinic to treat superficial bladder cancer. However, setbacks remain due to a high recurrence rate, side effects, and BCG-refractory disease. In this thesis, we explored the use of novel immunotherapeutic agents such as CpG oligodeoxynucleotides (CpG ODNs) or synthetic ODNs containing unmethylated CpG dinucleotides. Since unmethylated CpG motifs are predominant in bacterial but not vertebrate DNA, they function as a “danger signal” leading to a potent immune response. To be able to test various immunotherapeutic agents, we optimized subcutaneous (s.c.), metastatic, and orthotopic models using the murine bladder-49 (MB49) cancer cell line. In the orthotopic model, we show that poly-L-lysine promotes MB49 attachment to the bladder leading to 100% tumor take. In addition, Clorpactin (sodium oxychlorosene) potently enhances adenoviral transduction in the bladder. Utilizing the MB49 model, we compare CpG ODNs with BCG and demonstrate the increased efficacy of CpG ODNs which could cure both s.c. and aggressive orthotopic bladder cancer. In our model, type B ODNs were most optimal and the antitumor response required T cells in order to induce regression and tumor-specific immunity. We also combined CpG ODNs with adenoviral vectors (Ad) expressing the immunostimulatory molecules CD40L, TRANCE, lymphotactin, IL2 or IL15. However, we show that CpG ODNs are effective as a monotherapy and adenoviral vectors did not enhance the effect. AdCD40L was also used to genetically modify human dendritic cells (DCs). AdCD40L-transduced DCs not only had a higher and prolonged expression of the Th1 cytokine IL12 compared to TNFα-matured DCs, but CD40L-activated DCs could also resist the suppressive effects of IL10 and TGFβ. Since TNFα is commonly used in clinical DC vaccination protocols and because tumors often secrete immunosuppressive cytokines, these data have important implications for optimizing cancer immunotherapy.

This thesis comprises studies on murine and human models of bladder carcinoma with the aim to develop novel immunogene therapies. On the basis of the results presented in this thesis, a clinical trial is underway. The potential of activating the immune system to combat cancer has long intrigued immunologists. Research has now been intensified and clinically effective treatments are beginning to materialize. We evaluated the induction of anti-tumor responses by inserting immunomodulating genes into tumor cells with adenovectors. Human biopsies and cell lines were positive for adenovirus attachment receptors, and cell lines were easily transduced. CD40L modified cells efficiently induced maturation of dendritic cell (DC). Phenotypical changes of AdCD40L transduced cells, such as increased apoptotic rate, upregulated MHC-I, Fas and TNFR may further strengthen the anti-tumor response. CD40L modified murine bladder cancer cells activated systemic immunity upon vaccination and in situ injections of AdCD40L inhibited tumor progression. Cytotoxic assays revealed the presence of cytotoxic T cells (CTLs) in vaccinated mice. Many tumors have developed ways to evade the immune system. Bladder carcinoma is associated with immune escape mechanisms like IL10 production. We demonstrated that immunosuppression by IL10 inhibited CTL function and that IL10 suppression may be reverted by AdCD40L therapy. In conclusion, AdCD40L therapy induces systemic immunity and inhibits tumor progression in murine models. The immunological mechanisms involve maturation of nearby DCs and CTL induction. AdCD40L therapy is effective despite immune escape mechanisms, e.g. IL10 secretion. The thesis argues for using AdCD40L immunogene therapy as a treatment of bladder carcinoma.