L’obésité est un problème de santé majeur qui se traduit par un débalancement du métabolisme énergétique. Il est maintenant connu que le tissu adipeux, en tant qu’organe endocrinien, joue un rôle important dans le métabolisme énergétique. La protéine stimulant l’acylation (ASP, C3adesArg) est une protéine produite par le tissu adipeux qui stimule la synthèse des triglycérides (TG) et le transport du glucose en se liant à son récepteur C5L2. Les souris avec le gène invalidé C3 (C3KO) sont ASP-déficientes, hyperphagiques et de poids normal, démontrant une dépense énergétique plus élevée que les souris sauvages. En chambre calorimétrique, ceci ce traduit par une augmentation de la consommation d’oxygène ainsi qu’une diminution du quotient respiratoire, suggérant une préférence pour les lipides comme substrat énergétique. Il est maintenant notre objectif de déterminer si la régulation par l’ASP de la dépense énergétique pourrait nous amener vers un traitement de l’obésité. / Obesity is a well established problem in North America and studying the mechanisms of fat storage may be key in understanding and treating this problem. Acylation Stimulating Protein (ASP) is an adipose tissue derived hormone that acts through its receptor, C5L2, to stimulate triglyceride (TG) synthesis and glucose transport. C3 is the precursor for ASP; therefore, C3 knockout (KO) mice are ASP-deficient. These mice display hyperphagia yet normal body weight due to increased energy expenditure. Calorimetric chamber studies demonstrated that C3KO have increased oxygen consumption and lowered respiratory quotient, indicating that deficiency of ASP alters substrate preference for energy metabolism in C3KO mice. It still remains to be determined whether the alterations in skeletal muscle energy metabolism are a direct or indirect consequence of ASP deficiency, but in vivo data suggest targeting ASP may provide insights toward treatment of obesity.

Les chimiokines et leurs récepteurs respectifs jouent un rôle important dans l’immunité innée et adaptative. Les récepteurs de chimiokines identifient des cellules T CD4+ avec potentiel de migration dans des tissus spécifiques et à fonctionnalité distincte du point de vue de la spécificité antigénique et de la production de cytokines. L’identité de la population des cellules T CD4+ susceptibles versus résistantes à l’infection par le virus de l’immunodéficience humaine (VIH) reste mal définie. Le recrutement dans les muqueuses intestinales d’un excès de cellules T effectrices (CD8+) comparé aux cellules cibles (CD4+) représente un bon pronostic de l’infection par le virus de l’immunodéficience simienne (VIS), tandis que la déplétion des cellules Th17 dans les tissus lymphoïdes associés au tractus gastro-intestinal (GALT) est un marqueur de la progression de l’infection à VIH. L’effet régulateur des chimiokines sur l’activation de la réplication virale dans différentes sous-populations cellulaires T CD4+ reste peu étudié. Ce projet de maîtrise est divisé en 3 parties: (1) l’identification des récepteurs de chimiokines CCR4, CXCR3 et CCR6 comme marqueurs de surfaces des sous populations T CD4+ avec susceptibilité distincte à l’infection par le VIH; (2) la caractérisation phénotypique et fonctionnelle des cellules T CD4+ et T CD8+ spécifiques au VIH de sujets à progression lente vers le stade sida (LTNP); et (3) les effets des chimiokines ligands de CCR4, CXCR3 et CCR6 sur l’activation cellulaire et la réplication virale in vitro. Nos résultats démontrent que les cellules T CD4+ CCR4+CCR6+ (profile cytokinique Th17) et CXCR3+CCR6+ (profile cytokinique Th1/Th17) sont hautement permissives à l’infection par le VIH. Nous proposons également de nouveaux corrélats de protection immunitaire contre le VIH chez les sujets LTNP: (i) le potentiel de co-localisation dans les muqueuses intestinales des cellules T CD4+ et CD8+ spécifiques au VIH via l’intégrine β7, (ii) le ratio élevé entre les cellules T effectrices (CD8+) versus les cellules cibles (CD4+) spécifiques au VIH, (iii) le profil cytokinique Th17 et (iv) la capacité des cellules T CD4+ et CD8+ spécifiques au VIH à produire des ligands de CCR5 bloquant l’entrée virale. Finalement, nos résultats sur l’effet co-stimulateur des chimiokines sur les cellules T et leurs effets opposés sur la réplication virale démontrent l’implication du réseau des chimiokines dans la régulation de la pathogenèse de l’infection à VIH. / The chemokines and their counter receptors play an important role in regulating innate and adaptive immunity. The chemokine receptors serve as markers for distinct CD4+ T cell subsets with specific tissue homing potential, antigenic specificity, and polarization profile. There is limited knowledge on the identity of primary CD4+ T cell subsets selectively targeted by human immunodeficiency virus (HIV) infection. The recruitment in the intestinal mucosa of excess effector (CD8+ T) versus target (CD4+ T) cells predicts a good outcome for the simian immunodeficiency virus (SIV) infection, while the depletion of Th17 cells in the gut-associated lymphoid tissues (GALT) represents a marker for HIV disease progression. The regulatory role of chemokines on cellular activation and on HIV replication in different CD4+ T cell subsets remains poorly investigated. This M.Sc. project is dived in 3 parts: (1) the identification of chemokine receptors CCR4, CXCR3 and CCR6 as surface markers of CD4+ T cell subsets, with susceptibility to HIV replication (2); the phenotypic and functional characterization of HIV-specific CD4+ and CD8+ T cells in HIV-infected long-term-non progressor (LTNP) individuals and (3) the effect of chemokine ligands of CCR4, CXCR3 and CCR6 on cellular activation and viral replication in vitro. Our results reveal that CD4+ CCR4+CCR6+ T (Th17 cytokine profile) and CD4+ CXCR3+CCR6+ (Th1/Th17 cytokine profile) T cells are highly permissive to HIV replication. Also, our results suggest new correlates of immune protection against HIV in LTNP subjects: (i) the co-localization potential of HIV-specific CD4+ and CD8+ T cells in the intestinal mucosa via the integrin β7, (ii) the high ratio between effector (CD8+) versus target (CD4+) T cells, (iii) the Th17 cytokine profile and (iv) the ability of HIV-specific CD4+ and CD8+ T cells to produce CCR5 ligands blocking viral entry. Finally, our results on the co-stimulatory effect of chemokines on T cell activation and their opposite impact on HIV replication in CD4+ T cells demonstrate the role played by the chemokine network during HIV pathogenesis.

Suite à leur activation par des cellules présentatrices d’antigène, les lymphocytes T expriment le récepteur de chimiokines CXCR3 et peuvent alors infiltrer les tissus enflammés. Pour ce faire, CXCR3 permet aux cellules de détecter et de chimiotaxer vers des gradients de concentration croissants des chimiokines CXCL11 et CXCL10 retrouvées dans le milieu extracellulaire. Les gradients de chimiokines doivent être régulés afin d’assurer une réponse immunitaire adéquate. Toutefois, comment ces gradients sont formés, maintenus et éliminés n’est pas très bien compris. Il a été montré que certaines cellules participent à la régulation des gradients de chimiokines dans d’autres contextes. Pour ce faire, elles expriment des récepteurs de chimiokines spécialisés qui séquestrent les chimiokines, réduisant leur niveau dans le milieu extracellulaire. Ces récepteurs sont classés comme étant atypiques et n’induisent pas la chimiotaxie. Dans ce travail, nous proposons un mécanisme de régulation pour les chimiokines CXCL11 et CXCL10 qui est en ligne avec un mécanisme d’auto-génération de gradients de chimiokines par les lymphocytes T activés. / During the immune response, T lymphocytes are activated in lymph nodes by antigen-presenting cells. Following activation, T cells up-regulate the chemokine receptor CXCR3, which allows them to infiltrate inflamed tissues by a migratory process named chemotaxis. To do so, CXCR3 allows the cells to detect concentration gradients of the chemokines CXCL11 and CXCL10 which are secreted locally, at the inflammation site. The chemokine gradient represents a directional cue, indicating to cells in which direction to migrate. Chemokine gradients must be regulated to assure an appropriate immune response. However, how these gradients are formed, maintained and eliminated is not well understood. It has been shown in other contexts that cells participate in gradient shaping. To do so, they express specialised chemokine receptors who scavenge chemokines, reducing chemokine levels in the environment. These receptors are considered atypical because they do not induce chemotaxis. In this work, we provide evidence for the regulation of the chemokines CXCL11 and CXCL10 that is in line with self-generation of chemokine gradients by chemotaxing activated T cells.

Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a group of diseases characterized by avascular obstruction leading to a progressive increase of the resistances in the pulmonary blood flow. The recent progress in the understanding of mechanisms at the origin of this disease underlines the role of extrapulmonary cells, such as circulating stem cells and bone marrow-derived progenitor cells in vascular remodeling and in PAH development. In this thesis we have shown implication of the progenitor cells and chemotactic axis in the vascular remodeling in human and experimental PAH. This work could help to develop new therapies allowing more specific and more effective treatments leading to improved survival of PAH patients.

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

Le but de cette thèse était d’identifier de nouveaux substrats au complexe FANC Core,déficient dans l’Anémie de Fanconi, une pathologie génétique rare. Cette maladie estcaractérisée par un phénotype hétérogène associant une pancytopénie à des malformationscongénitales et une prédisposition accrues aux leucémies myéloïdes aigues.L’anémie de Fanconi est causée par la mutation biallélique dans un des seize gènesFANC. Les protéines produites par ces gènes participent à une même voie moléculaireimpliquée dans la signalisation des dommages de l’ADN. Huit de ces protéines forment lecomplexe FANC Core, une E3 ubiquitine ligase, dont les seuls substrats à ce jour sontFANCD2 et FANCI.Dans le but d’identifier de nouveaux substrats du complexe FANC Core, j’ai réalisé uneanalyse protéomique après immunoprécipitation des peptides modifiés par l’ubiquitine ou parles ubiquitin-like NEDD8 et ISG15. Cette expérience a été faite dans des cellules déficientespour la voie FANC, mutées sur les gène FANCA ou FANCC et comparée à des cellulescorrigées par l’expression de ces gènes.Cette analyse révèle que FANCD2 et FANCI sont les seules cibles du complexe FANCCore en réponse à des dommages de l’ADN.Néanmoins, je montre l’existence d’autres protéines qui sont modifiées d’une manièreFANCA dépendante. Ces protéines sont pour la grande majorité des protéines membranairesou associées aux membranes cytoplasmiques. Parmi celles-ci, j’ai pu déterminer que lerécepteur aux chimiokines, CXCR5, était modifié d’une manière FANCA dépendante parl’ubiquitin-like NEDD8. Cette modification impacte sur la localisation de la protéine à lamembrane et à des conséquences sur la migration des cellules.J’ai aussi montré que FANCA participe d’une manière similaire à la régulation de lalocalisation membranaire d’autres protéines comme APLP2.Ainsi, il est proposé par ce travail un rôle de la protéine FANCA en dehors du complexeFANC Core et en dehors de la réparation des dommages à l’ADN. Comment la protéineFANCA participe à la régulation du trafic des protéines membranaires reste un point nonrésolu à ce jour. / The aim of this thesis was to find new substrates of the E3-ubiquitin ligase activity of theFANC Core complex, mutated in the rare genetic disorder Fanconi Anemia. This disease ischaracterized by bone marrow failure, developmental abnormalities and predisposition tocancer. Eight of the 16 known FANC proteins participate in the FANCcore nuclear complex,which has E3 ubiquitin-ligase activity and monoubiquitinates FANCD2 and FANCI inresponse to replication stress.In this thesis, I used mass spectrometry to compare cellular extracts from FANC Corecomplex deficient FA-A and FA-C cells to their ectopically corrected counterparts after agenotoxic stress.FANCD2 and FANCI appear to be the only true direct targets of the FANCcore complex.However, I also identified other proteins that undergo post-translational modifications throughFANCA- or FANCC-specific direct or indirect mechanisms that are independent of theFANCcore complex. The majority of these potential FANCA or FANCC target proteinslocalize to the cell membrane.Finally, I demonstrated that (a) the chemokine receptor CXCR5 is a neddylated protein; (b)FANCA, surprisingly, appears to modulate CXCR5 neddylation through a currently unknownmechanism; (c) CXCR5 neddylation is involved in the targeting of this receptor to the cellmembrane; and (d) CXCR5 neddylation stimulates cell migration/motility.I also confirmed that the role of FANCA in neddylation is not restrict to CXCR5 but also to,at least, one other protein, APLP2.My work has uncovered a new signaling pathway that is potentially involved in the rarehuman syndrome Fanconi Anemia and in cell motility and has highlighted a potential newfunction for the FANCA protein independant of the FANC Core complex and of a genotoxicstress.

Une fois activées, les cellules dendritiques (DCs) migrent dans les organes lymphoïdes ou elles exercent leur rôle de cellules présentatrices d’antigène professionnelles. Elles sont capables d’activer et d’induire la différenciation des lymphocytes T naïfs en différentes sous-populations de lymphocytes T auxiliaires. L’ajustement de la réponse lymphocytaire T au type d’inflammation est assuré par les DCs à deux niveaux. Premièrement, grâce à leur plasticité, les DCs adaptent leur comportement en fonction de la combinaison de signaux issus du microenvironnement inflammatoire. Deuxièmement, il existe différentes sous-populations de cellules dendritiques ayant de différentes spécialisations fonctionnelles.Mon travail de thèse s’est concentré sur l’étude de la diversité des réponses des sous-populations de cellules dendritiques humaines suite à la stimulation par la cytokine lymphopoïetine stromale thymique (TSLP). Cette cytokine est secrétée par les cellules épithéliales et la peau au cours de l’inflammation. La TSLP active principalement les DCs myéloïdes, induisant celles-ci à secréter les chimiokines inflammatoires CCL17 et CCL22. Les DCs activées par la TSLP (TSLP-DCs) induisent une réponse inflammatoire de type Th2, et sont impliquées dans le développement de l’allergie. La comparaison systématique de la réponse à la TSLP par les sous-populations de DCs du sang, BDCA1+ et BDCA3+, nous a permis de montrer que ces deux sous-populations sont activées par la TSLP. Toutefois, nos résultats montrent que la TSLP, en synergie avec le TGF-β, induit la différenciation des DCs BDCA-1+ en cellules de Langerhans, mais pas celle des DCs BDCA-3+. De plus, la TSLP induit la migration cellulaire et la sécrétion de chimiokines seulement chez la sous-population de DCs BDCA-1+. Des analyses complémentaires des mécanismes impliqués dans la migration des DCs BDCA-1+ en réponse à la TSLP révèlent que, d’une part la TSLP est indispensable à l’induction de la migration et d’autre part, qu’un récepteur de chimiokines, sensible à la Toxine Pertussique serait impliqué. Au final, nos résultats révèlent (i) de nouvelles capacités des DCs en tant que cellules précurseurs, (ii) de différentes propriétés fonctionnelles des sous-populations de DCs en réponse à la stimulation par la TSLP, (iii) et démontrent la complexité des mécanismes impliqués dans la migration des DCs induite par la TSLP. / Once activated, Dendritic Cells (DCs) migrate to the lymphoid organs and exert their role as professional antigen presenting cells. They are able to induce the activation and differentiation of naïve T cells into different types of T helper cells. The T cell response must be suited to the type of inflammation. This is ensured by DCs at two levels. First DCs are functionally plastic. This means that their behavior is subdued to the integrated signals coming from the inflammatory microenvironment. Secondly, the DC population is diverse. Indeed, different DC subsets have different functional specializations. My thesis was focused on the differential response of human DC subsets to Thymic stromal lymphopoietin (TSLP). This cytokine is secreted by inflamed skin and epithelia, and strongly activates myeloid DCs. The TSLP-activated DCs secrete the inflammatory chemokines CCL17 and CCL22, prime an inflammatory Th2 response, and have been involved in the pathogenesis of allergic inflammation. By systematically comparing the response of human blood BDCA-1+ and BDCA-3+ DCs to TSLP stimulation we found that both of these DC subsets get activated by TSLP. However TSLP synergizes with TGF-β to induce the differentiation of blood BDCA-1+ and not BDCA-3+ DCs into Langerhans Cells. Moreover, TSLP induces cell migration and chemokine secretion only on the blood BDCA-1+ subset. Further analysis of the mechanisms implicated in TSLP-induced DC migration revealed that TSLP is required to induce DC migration, but this effect is dependent on the expression of a PTX-sensitive chemokine receptor. Overall our results reveal new precursor capacities of blood DC subsets, different functional properties of blood DC subsets stimulated by TSLP and highlight intricate mechanisms underlying TSLP-induced DC migration.

Des études épidémiologiques ont montré que l’obésité est associée à une diminution du taux plasmatique en rétinol et en 25 hydroxyvitamine D. Il a été également montré qu’il existe une corrélation entre carences en vitamines A et D et de nombreuses pathologies notamment l’insulino-résistance et l’inflammation. Notre hypothèse était de savoir s’il existe un lien entre vitamines A/D et inflammation au niveau du tissu adipeux (TA). Quelques études avaient montré que les formes actives de ces vitamines limitaient l’inflammation au niveau du TA en s’intéressant uniquement à quelques marqueurs inflammatoires. Nous avons alors voulu étudier l’impact global de ces deux vitamines sur le transcriptome d’adipocytes soumis à un stress inflammatoire en ayant recours à des approches haut débit. Nous avons montré que les vitamines A et D limitent l’inflammation au niveau des adipocytes humains et murins, in vitro, en diminuant l’expression de cytokines et de chimiokines ce qui induit une diminution de la migration macrophagique. Nous avons confirmé l’effet anti-inflammatoire de ces deux vitamines in vivo en ayant recours à des modèles murins d’inflammation chronique et aigüe. Nous nous sommes ensuite intéressés aux microARN dérégulés dans les adipocytes en condition inflammatoire. Nous avons mis en évidence le rôle clé du miR-155 dans l’amplification du signal inflammatoire. Nous avons montré que les vitamines A et D réduisent l’expression du miR-155 mais également celle des miR-146a et miR-150 au niveau des adipocytes murins et humains. Enfin, nous avons montré que les effets anti-inflammatoires des vitamines A et D sont médiés par une inhibition de la voie de signalisation NF-κB. / Epidemiological studies have shown that obesity is associated with a decrease in plasma retinol and 25-hydroxyvitamin D. It was also shown a correlation between insufficiencies of vitamins A and D and many diseases including insulin resistance and inflammation. Our working hypothesis was to test whether there is a link between vitamins A/D and inflammation in adipose tissue. Some studies have shown that the active forms of vitamins A and D limited inflammation in adipose tissue by looking only at few inflammatory markers. On the basis of these promising preliminary results, we wanted to examine the overall impact of these two vitamins on the transcriptome of adipocytes submitted to an inflammatory stress by using high-throughput methodologies. We have shown that vitamins A and D are able to limit inflammation in human and murine adipocytes, in vitro, by decreasing the expression of cytokines and chemokines which induces a decrease of macrophage migration. We have confirmed the anti-inflammatory effect of these two vitamins in vivo by using of chronic and acute inflammation mouse models. We then focused on microRNA which were deregulated in adipocytes in inflammatory conditions. We highlighted the key role of miR-155 in the amplification of the inflammatory signal. We have shown that vitamins A and D reduce the expression of miR-155 but also that of miR-146a and miR-150 in murine and human adipocytes. Finally, we showed that the anti-inflammatory effects of vitamins A and D are mediated by an inhibition of the signaling pathway NF-κB.

Le système nerveux central est un site particulier vis-à-vis du système immunitaire, en raison de la présence de la barrière hémato-encéphalique et de la barrière sang-liquide céphalorachidien. Les plexus choroïdes ont été considérés comme une voie d’entrée de certains lymphocytes dans le système nerveux central. Et le liquide céphalo-rachidien a été considéré comme une voie préférentielle de circulation des cellules immune au cours de la surveillance neuro-immunitaire de l’ensemble des compartiments cérébraux, puisque le LCR circule des ventricules, aux espaces sous-arachnoïdiens ainsi qu’aux velum et citernes internes. L’implication du système plexus choroïdes-liquide céphalorachidien dans l’infiltration cellulaire et la distribution des différents effecteurs immuns a été évaluée. Premièrement, nous avons analysé la relation entre le LCR et la répartition des différentes cellules immune au sein du système nerveux central, dans deux modèles d’encéphalite autoimmune expérimentale, utilisé comme modèle de la sclérose en plaque. Deuxièmement, nous avons recherché les partenaires moléculaires pouvant être impliqués dans la mise en place d’une inflammation, tels que les molécules d’adhésion exprimés par l’épithélium choroïdien, et les chimiokines pouvant être sécrétées dans le liquide céphalorachidien. Nos résultats identifient les plexus choroïdes comme une source de chimiokines sécrétées dans le liquide céphalorachidien, ce dernier orchestrant la distribution des différents effecteurs immunitaire au cours de l’inflammation / The central nervous system is an immunologically specialized site, because of the blood-brain barrier and the blood-cerebrospinal fluid barrier. The choroid plexuses had been considered as a preferential site for the entry of lymphocytes into the CNS. And the cerebrospinal fluid has been considered as a preferential pathway of circulation for immune cells during physiological neuroimmune surveillance, in all cerebral compartments, as the cerebrospinal fluid circulates from the ventricles to the subarachnoid spaces as well as the velum and internal cisterns. We evaluate the involvement of the choroid plexus-cerebrospinal fluid system in the cerebral infiltration and distribution of immune cells in CNS inflammation. First we realized a time course analysis of the different type of immune cell association with the CSF-containing compartments in two experimental autoimmune encephalomyelitis, models of multiple sclerosis. Secondly, we analyzed the molecular partners that could be involved in CNS inflammation development, such as adhesion molecules expressed on the choroid plexus, and chemokines secreted into the cerebrospinal fluid. Results identified the choroid plexuses as a source of chemokines, released into the cerebrospinal fluid that orchestrates the immune cell invasion during CNS inflammation

De nombreuses études suggèrent que l'inflammation joue un rôle important dans l'initiation et le développement du processus d'athérosclérose. Certains individus, tels que les résistants à l'insuline, les obèses et les diabétiques, présentent un niveau d'inflammation chronique plus élevé que les individus en santé et sont plus à risque de développer une maladie cardiovasculaire (MCV). D'autre part, le phénomène postprandial est considéré comme un processus athérogène. En effet, les individus ayant une lipémie postprandiale exagérée, capable d'induire une réponse inflammatoire, sont plus susceptibles de souffrir de MCV. Le présent mémoire porte sur l'étude des variations postprandiales des cytokines inflammatoires chez des individus en santé et, plus précisément, sur les différences sexuelles dans les variations plasmatiques des marqueurs inflammatoires interleukine-6 (IL-6), facteur de nécrose tumoral alpha (TNF-a) et protéine C-réactive (CRP) suite à l'ingestion d'un repas riche en lipides. Une augmentation significative des concentrations plasmatiques d'IL-6 a été notée en période postprandiale chez les deux sexes, mais était plus importante chez la femme comparativement à l'homme. De plus, une baisse transitoire des concentrations plasmatiques de TNF-a a été observée autant chez l'homme que chez la femme tandis que la concentration plasmatique de CRP est demeurée stable suite à l'ingestion du repas. Ces résultats suggèrent qu'il existe des différences dans le profil inflammatoire des hommes et des femmes suite à un repas riche en lipides et que l'augmentation de l'inflammation lors de cette période pourrait contribuer à augmenter le risque de MCV.