Des auto-anticorps contribuent à de nombreuses maladies auto-immunes, mais il n'existe pas de thérapie pour les neutraliser de manière sélective. Un modèle de souris populaire, l'encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE), pourrait servir à développer une telle thérapie, à condition que nous puissions mieux comprendre la nature et l'importance des auto-anticorps impliqués. Nous rapportons ici la découverte de plasmablastes extrafolliculaires sécrétant des auto-anticorps dans l'EAE induite par immunisation avec certaines protéines MOG (Myelin Oligodendrocyte Glycoprotein). Le séquençage de l'ARN de cellules individuelles révèle que ces cellules produisent des anticorps IgG qui n'ont pas subit de maturation d'affinité. Ceux-ci incluent des anticorps pathogènes qui rivalisent pour un espace de liaison commun sur le domaine extracellulaire du MOG. Fait intéressant, l'anticorps synthétique anti-MOG 8-18C5 peut empêcher la fixation d'anticorps pathogènes provenant de souris EAE ou de personnes atteintes de la maladie à anticorps anti-MOG (MOGAD). De plus, une variante du 8-18C5 portantla mutation NNAS, qui inactive ses fonctions effectrices, peut réduire la gravité de l'EAE et favoriser la récupération fonctionnelle. En bref, cette étude fournit non seulement une caractérisation complète de la réponse humorale dans les modèles d'EAE, mais aussi une preuve de concept pour une nouvelle thérapie visant à antagoniser des auto-anticorps spécifiques. / Autoantibodies contribute to many auto immune diseases, yet there is no therapy to neutralize them selectively. A popular mouse model, experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), could serve to develop such a therapy, provided we can better understand the nature and importance of the autoantibodies involved. Here we report the discovery of autoantibody-secreting extrafollicular plasmablastsin EAE induced with specific myelin oligodendrocyte glycoprotein (MOG) antigens. Single-cell RNA sequencing reveals that these cells produce non-affinity-maturedIgG antibodies. These include pathogenic antibodies competing for shared bindingspace on MOGs extracellular domain. Interestingly, the synthetic anti-MOGantibody 8-18C5 can prevent the binding of pathogenic antibodies from either EAEmice or people with MOG antibody disease (MOGAD). More over, an 8-18C5 variant carrying the NNAS mutation, which inactivates its effector functions, can reduce EAE severity and promote functional recovery.In brief, this study provides not only a comprehensive characterization of the humoral response in EAE models, but also a proof of concept for a novel therapy toantagonize specific auto antibodies.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Titre de l'écran-titre (visionné le 19 juin 2023) / L'interleukine-1β (IL-1β) est une cytokine inflammatoire jouant un rôle clé dans les diverses réponses inflammatoires contre les agents pathogènes et en cas de dommage tissulaire. Compte tenu des importantes propriétés de l'IL-1β durant l'inflammation, elle est souvent retrouvée comme étant modulée dans la pathogenèse de plusieurs maladies ou syndromes. L'une des pathologies montrant des évidences d'une implication importante de l'IL-1β est la sclérose en plaques (SEP). La SEP est une maladie au caractère auto-immunitaire dirigé vers la gaine de myéline recouvrant les neurones au niveau du système nerveux central (SNC). Ces attaques répétées ont pour effet de causer l'apparition de plaques de démyélinisation au cerveau et à la moelle épinière allant de pair avec un phénomène de neurodégénérescence observable par la perte progressive de fonctions motrices et cognitives. L'objectif de cette thèse fut d'étudier la contribution de l'IL-1β dans la pathogenèse de la SEP par le biais de son modèle murin, l'encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE), reproduisant plusieurs caractéristiques de la pathologie humaine. Les résultats obtenus à cet effet font partie de trois manuscrits scientifiques introduits dans cette thèse. Le premier manuscrit est une revue de la littérature colligeant les récentes évidences de la littérature scientifique faisant état de l'implication de l'IL-1β dans la pathogenèse de l'EAE. Dans le deuxième manuscrit, l'effet de l'IL-1β sur le développement de la douleur dans l'EAE fut évalué. La douleur est l'un des symptômes et effets secondaires importants pour plusieurs maladies communes à caractère inflammatoire telles que la SEP, l'arthrite rhumatoïde (AR) et l'ostéoarthrite (OA). Dans ce manuscrit, nous avons pu démontrer l'importance de l'IL-1β dans le développement de ce symptôme dans les trois maladies énoncées, ainsi que l'implication qu'ont les cellules immunitaires de type myéloïdes dans le développement de la douleur, par la production d'IL-1β dans ces contextes inflammatoires, à proximité de fibres nerveuses exprimant la cible de l'IL-1β, le récepteur de type-1 de l'IL-1 (IL-1R1). Nous avons aussi pu déterminer que les neurones impliqués dans la perception douloureuse durant ces contextes inflammatoires font partie d'une sous population spécifique localisée dans les ganglions de la racine dorsale. Dans le troisième manuscrit, nous avons étudié le mécanisme moléculaire impliqué dans l'activation de l'IL-1β. L'IL-1β nécessite un clivage protéolytique de son précurseur protéique (pro-forme) afin d'être activée. Par le biais de modèles murins ayant des lacunes pour les différents composants de la machinerie de clivage de l'IL-1β, nous avons pu déterminer qu'une voie alternative de clivage est impliquée dans l'EAE. Cette voie alternative est activée lors de la migration à travers la barrière hémato-encéphalique/ spinale (BHES) des cellules immunitaires de type monocytaire en contexte inflammatoire et fait intervenir d'autres protéases permettant l'activation de l'IL-1β. Ces protéases semblent jouer un rôle complémentaire à celui de l'inflammasome, un complexe cellulaire considéré comme majoritairement responsable du clivage de l'IL-1β. Bref, les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse soulignent toute l'importance de l'IL-1β dans la pathogenèse et les symptômes associés aux maladies inflammatoires chroniques. Les éléments importants à prendre en considération lors de l'identification et le développement de cibles thérapeutiques impliquées dans la voie d'activation de l'IL-1β y sont également traités. / Interleukin-1β (IL-1β) is a key pro-inflammatory cytokine in various inflammatory responses against pathogens and following tissue damage. IL-1β is regulated at many different levels during the pathogenesis of several diseases or syndromes, which is in line with its strong inflammatory properties. One of those pathologies showing evidence of a significant implication of IL-1β is multiple sclerosis (MS). MS is an auto immune disease directed against the myelin sheath covering neurons in the central nervous system (CNS). These repeated attacks lead to the appearance of demyelination plaques in the brain, paralleled by a neurodegenerative phenomenon involving the progressive loss of motor and cognitive functions. The aim of this thesis was to study the contribution of IL-1β in the pathogenesis of MS using its mouse model, experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), which reproduces several characteristics of the human pathology. The results obtained are part of three scientific manuscripts included in this thesis. The first manuscript is a review of the literature stating the recent scientific discoveries on the involvement of IL-1β in the pathogenesis of EAE. In the second manuscript, the effect of IL-1β on the development of pain in EAE was evaluated. Pain is one of the important symptoms and side effects of several common inflammatory diseases such as MS, rheumatoid arthritis (RA) and osteoarthritis (OA). In this manuscript, we were able to demonstrate the importance of IL-1β in the development of this symptom in the three aforementioned diseases, highlighting the implication of the myeloid immune cells in the development of pain, via their production of IL-1β at the vicinity of nerve fibers expressing the target of IL-1β, the type 1 IL-1 receptor (IL-1R1). We were also able to demonstrate that the neurons involved in pain perception during these inflammatory diseases are part of a specific subpopulation located in the dorsal root ganglia. In the third manuscript, we studied the molecular mechanism involved in the activation of IL-1β. IL-1β requires a proteolytic cleavage of its pro-form in order to be activated. Using murine models lacking the various components of the IL-1β cleavage machinery, we were able to determine that an alternative cellular cleavage pathway is involved in EAE. This alternative pathway is activated during the migration of immune cells from the monocytic lineage across the inflamed blood-spinal cord barrier (BSCB), and it implicates other proteases allowing activation of IL-1β without the involvement of the inflammasome complex, usually considered to be chiefly responsible for this biological process. In short, the work carried out within the framework of this thesis underlines the importance of IL-1β in the pathogenesis and symptoms of several chronic inflammatory diseases. This thesis also sets out some key elements to take into account during the development and use of anti-IL-1β therapies.

L’ensemble des maladies démyélinisantes (e.g. la sclérose en plaques et la neuromyélite optique) représente un fardeau majeur sur la société et sur le bien-être des citoyens affectés. Quoique des progrès aient été fait dans la compréhension des mécanismes biologiques qui y sont sous-jacents, les causes ultimes ne sont pas connues et il y a un besoin de développer des traitements plus pointus. Le symptôme caractéristique de toute maladie démyélinisante est la perte de la myéline qui isole les fibres nerveuses du système nerveux central (SNC). Cette perte est effectuée par l’action néfaste et non-contrôlée de cellules du système immunitaire : les lymphocytes T qui réagissent contre les protéines de la myéline, les cellules B qui sécrètent des autoanticorps, les macrophages qui phagocytent des débris de myéline, et les cellules dendritiques qui orchestrent tout. Cependant, il est clair aujourd’hui d’après le modèle animal de la sclérose en plaques, l’encéphalomyélite autoimmune expérimentale (EAE), que les neutrophiles sont indispensables au développement complet de la maladie. Ainsi, la déplétion des neutrophiles prévient l’apparition des symptômes. Néanmoins, le mécanisme d’action des neutrophiles reste à être élucidée. Le présent mémoire résume d’abord les connaissances actuelles sur les neutrophiles dans l’EAE et la sclérose en plaques et présente ensuite des données originaux permettant de mieux comprendre les fonctions des neutrophiles dans l’EAE. Nous démontrons que les neutrophiles infiltrant le SNC subissent des changements moléculaires qui les activent; que leur transcriptome devient plus similaire à ceux des macrophages et des cellules dendritiques; que les neutrophiles interagissent physiquement avec les lymphocytes T et B in situ dans la moelle épinière enflammée; et que, dans un nouveau modèle de la sclérose en plaques dépendant de cellules B, les neutrophiles utilisent la protéase ASPRV1 pour prolonger l’inflammation à long terme. Ces observations améliorent notre compréhension des maladies démyélinisantes et servent de base pour de prochaines expériences sur le rôle des neutrophiles en général. / Autoimmune demyelinating diseases (ADDs) are a leading cause of neurological disability in youth and adults, especially in Canada; the best-known of which is multiple sclerosis (MS); others include neuromyelitis optica spectrum disorder. These diseases are characterized by destruction of myelin and loss of nerve conductivity leading to motor deficits and deteriorating quality of life. ADDs have been studied for nearly two centuries and disease-mitigating therapies are now available for patients; however, a cure has not yet been found. Demyelination proceeds largely via the reaction of autospecific T cells with endogenous myelin proteins, in cooperation with B cells, macrophages and dendritic cells; the root cause of this autoreactivity is still unknown. Yet it is becoming increasingly clear from the study of animal models of MS that depletion of neutrophils, an abundant innate leukocyte population, has the potential to block the development of disease symptoms. We therefore aim to comprehend the molecular reasons behind this phenomenon in mice and translate our findings to the human case. This work aims, firstly, to summarize the facts known about neutrophils in MS, neuromyelitis optica, and other ADDs, as well as in mouse models of demyelination; secondly, to present the results of experiments on neutrophils with the model system experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE). We have found that neutrophils in EAE that migrate to the central nervous system undergo transcriptional and proteomic changes that leave them in a putatively activated state. These activated neutrophils physically interact with T and B lymphocytes in the inflamed spinal cord. Furthermore, we use an improved model of EAE, that better describes MS, to show that neutrophils act through the novel gene Asprv1 to prolong and worsen inflammation. This study sheds light on the subtleties of neutrophils in a societally relevant context and provides data for the continued investigation into neutrophil biochemistry and systems biology

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 auto-immune 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.

La sclérose en plaques (SEP) est une maladie autoimmune médiée par les cellules T caractérisée par l'infiltration de leucocytes inflammatoires dans le système nerveux central (SNC) aboutissant à la destruction de la gaine de myéline. Des rémissions cliniques sont fréquemment observées lors de la grossesse chez des patientes atteintes de SEP suggérant que les hormones, particulièrement les œstrogènes, pourraient jouer un rôle protecteur. En effet, l'administration d'œstrogènes (17beta-œstradiol, E2) inhibe l'encéphalomyélite autoimmune expérimentale (EAE) chez la souris, le modèle animal de la SEP. Par l'utilisation de souris KO conditionnelles pour REalpha dans différentes cellules du système immunitaire, notre équipe a précédemment montré que l'inhibition de l'EAE par l'E2 était associée à une suppression de l'activation des cellules Th1 et Th17 encéphalitogènes et que cet effet était dépendant de l'expression de RE? dans les lymphocytes T. Les objectifs de ma thèse ont été d'identifier les cellules T impliquées dans l'effet protecteur de l'E2 dans l'EAE et de disséquer les mécanismes sous-jacents. Nous avons mis en évidence que de fortes doses d'E2 in vivo inhibait sélectivement la différenciation des cellules T 2D2, possédant un TCR spécifique du peptide MOG, en lymphocytes Th1 et Th17 suite à leur transfert chez des souris receveuses. En utilisant des cellules T 2D2 déficientes pour REalpha, nous avons pu mettre en évidence que l'expression de REalpha par les cellules T CD4+ spécifiques de MOG n'était pas nécessaire à l'action inhibitrice de l'E2. Ces résultats suggéraient que l'activation intrinsèque de la voie de signalisation E2/RE? dans les cellules T spécifiques de l'antigène n'avait pas d'impact sur leur différenciation en cellules T effectrices. Nous avons confirmé ces résultats par des expériences effectuées in vitro, montrant que la sensibilisation des cellules T naïves à l'E2 in vivo et in vitro n'affectait pas leur capacité à se différencier en cellules Th1, Th2, Th17 ou Treg. De plus, nous avons mis en évidence que l'E2 via REalpha agissait sur les cellules T CD4+ endogènes pour inhiber le développement des réponses Th1 et Th17 inflammatoires par un mécanisme de suppression en trans. Ensuite, nous avons montré par un modèle de transfert adoptif que les cellules T REalpha+/+, mais pas REalphaKO, sensibilisées à l'E2 conféraient une protection contre l'EAE lorsqu'elles étaient transférées avec les cellules T 2D2 naïves REalphaKO dans des souris receveuses Rag2KO REalphaKO immunisées avec MOG. De plus, en utilisant des souris déficientes pour RE? sélectivement dans les Treg Foxp3+, nous avons démontré que l'action protectrice des cellules T CD4+ bystander sensibilisées à l'E2 était non seulement maintenue mais augmentée en comparaison aux cellules contrôles exprimant RE?. Ces résultats ont donc permis de mettre en évidence que l'E2 agissait sur les cellules T CD4+ Foxp3neg pour restreindre la différenciation des cellules T encéphalitogènes en lymphocytes Th17 en trans et ainsi inhiber le développement de l'EAE. / Multiple sclerosis (MS) is a T-cell mediated autoimmune disease characterized by the inflammatory leukocytes infiltration into central nervous system (CNS) resulting in myelin damages. Clinical remissions in MS patients are frequently observed during pregnancy suggesting that steroid hormones, particularly estrogens, could be protective. Indeed, administration of estrogens (17beta-œstradiol, E2) inhibits experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) in mice, the animal model of MS. Using ERalpha conditional KO mice, our group has shown previously that E2-mediated inhibition of EAE was associated with suppression of encephalitogenic Th1 and Th17 cell activation and that this effect required ERalpha expression in T cells. The objectives of my thesis aimed to identify the T cells implicated in E2 protective effect on EAE and to dissect the underlying mechanisms. We highlighted that pharmacological doses of E2 in vivo selectively inhibited MOG specific TCR 2D2 T cells differentiation into Th1 and Th17 lymphocytes following their transfer into recipient mice. Using ERalpha deficient 2D2 T cells, we have showed that ERalpha expression in MOG specific CD4+ T cells was not required for the E2 inhibitory action. These results suggested that intrinsic activation of E2/ERalpha signaling in antigen specific T cells didn't impact their differentiation into effector T cells. We confirmed these results by in vitro experiment, showing that in vitro and in vivo E2 treatment of naïve T cells didn't affect their differentiation capacity into Th1, Th2, Th17 or iTreg cells. Moreover, we highlighted that E2 acted through ER? in endogenous CD4+ T cells to inhibit inflammatory Th1 and Th17 responses by a suppressive mechanism in trans. Then, we have shown using an adoptive transfer model that E2 primed ER?+/+, but not ERalphaKO, CD4+ T cells conferred substantial protection against EAE when transferred together with 2D2 ERalphaKO transgenic T cells into naïve RagKO recipients lacking ERalpha prior to MOG immunization. Futhermore, using mice selectively lacking ERalpha in Foxp3+ Treg, we have demonstrated that E2-primed CD4+ T cell protective action was not only maintained but increased in comparison to ERalpha+/+ T cells. These results allowed us to conclude that E2 acts on CD4+ Foxp3neg T cells to restrict encephalitogenic Th17 cell differentiation in trans and inhibit EAE development.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / La rupture de la barrière hémoencéphalique (BHE) ainsi que l’infiltration cellulaire sont des évènements pathophysiologiques caractéristiques de la sclérose en plaques et de son modèle animal, l’encéphalomyélite autoimmune expérimentale (EAE). Cependant, leur relation avec l’évolution de l’EAE est obscure, notamment car les préparations histologiques standards recquièrent le sacrifice des animaux et nous privent d’informations cruciales quant à l’initiation, au développement et à la progression de la maladie. Nous utilisons le modèle EAE chez la lignée de souris lys-GFP ki, chez laquelle les cellules myéloïdes (i.e. neutrophiles et monocytes) expriment eGFP. De l’imagerie intravitale est effectuée à des moments précis, ce qui permet l’étude de l’infiltration cellulaire en plus de l’évaluation de l’intégrité de la barrière hémo-encéphalique (BHE) au cours de la pathologie. Les séances d’imagerie non-terminales offrent un contexte temporel considérable, puisqu’il est possible de suivre le développement de la maladie chez un animal qui a été précédemment imagé. La première étape a donc consisté à établir que la chirurgie et la séance d’imagerie n’avaient aucune influence sur le développement de l’EAE chez les animaux expérimentaux. Les résultats obtenus à l’aide d’imagerie intravitale tendent à démontrer qu’un affaiblissement de la BHE envers les molécules de petite taille (760 Da) est corrélé à l’infiltration de cellules GFP-positive dans la moelle épinière. Il est d’autant plus intéressant de constater que cette invasion cellulaire arrive en même temps que l’apparition des symptômes cliniques chez les animaux atteints d’EAE. Nous avançons l’hypothèse que les neutrophiles sont les cellules myéloïdes responsables de brèches initiales dans la BHE, qui influençent son intégrité aux stades précoces de la maladie. Des expériences de déplétion envers les neutrophiles ont donc été effectuées chez des animaux EAE afin de confirmer notre hypothèse. Les résultats suggèrent que les neutrophiles influencent l’initiation de la maladie et sa sévérité totale, en plus d’être intimement liés à l’état de la BHE tôt dans la pathologie. / Blood-spinal cord barrier (BSCB) disruption and immune cell infiltration are early pathophysiological hallmarks of multiple sclerosis (MS) and its animal model, experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE). Their relationship with the course of EAE remains unclear, however, notably because histological tissue preparations involve sacrifice and inherently result in the loss of crucial information regarding the initiation or development and progression of the disease. We use the EAE model in the lys-GFP ki mouse strain, in which blood-borne myeloid cells (i.e. neutrophils and monocytes) express eGFP. Intravital two-photon microscopy is performed at selected time points, enabling the investigation of cellular infiltration together with the assessment of the blood- barrier (BBB) integrity over the course of the pathology. Non-terminal imaging sessions offer extensive temporal context as it is possible to follow the development of the disease in an animal which has been previously imaged. One can appreciate the advantage of such a method as it is possible to relate, in the same animal, previous observations with clinical outcome. The first step thus consisted in establishing that the surgery and imaging session did not affect the development of EAE in experimental animals. Results obtained demonstrate that the permeability of the BBB to small molecular tracers (760 Da) correlates with the infiltration of GFP-positive myeloid cells into the spinal cord parenchyma. Interestingly, this cellular invasion is reminiscent of the appearance of clinical symptoms displayed by EAE animals. We put forward the hypothesis that neutrophils are the myeloid cells responsible for initial breaches in the BBB, influencing the latter’s integrity at early stages of the disease. Neutrophil depletion experiments have thus been performed in EAE mice in order to confirm this hypothesis. Results suggest that neutrophils influence the initiation and total severity of the disease, as well as being intimately linked to the status of the BBB early in the pathology.

La sclérose en plaque (SEP) est une maladie auto-immune chronique du système nerveux central (SNC), maladie au cours de laquelle les cellules T endommagent la myéline. Les cellules T CD4⁺ jouent un rôle fondamental dans cette pathologie. Le modèle animal d'encéphalomyélite auto-immune expérimental (EAE) permet de reproduire les symptômes cliniques de la SEP chez la souris. Bien qu'une grande variété de cellules issues des systèmes immunitaires inné et adaptatif peuvent être impliquées dans la réponse inflammatoire du SNC, les cellules T CD4⁺ sont reconnues comme étant des intervenants importants dans l'initiation et la progression des cellules T vers l'autoréactivité. Dans notre laboratoire, nous travaillons avec la souris 1C6 qui est une souris transgénique pour le récepteur des cellules T (TCR). Cette souris génère des cellules T CD4⁺ et CD8⁺ avec la capacité de reconnaître le peptide MOG[₃₅₋₅₅]. Le développement de cette souris transgénique est un outil inestimable pour l'étude des rôles pathogéniques des différents sous-types de cellules T dans l'EAE. Toutefois, il est possible d'observer que l'exclusion allélique de la chaine α du TCR est incomplète par l'expression de TCR endogène toujours présent dans les souris 1C6. Afin d'obtenir des populations de cellules transgéniques pures, les souris 1C6 ont été croisées avec les souris déficientes en RAG-1. Les gènes RAG-1 et RAG-2 codent ensemble pour former un complexe responsable de la recombinaison V(D)J. Une altération fonctionnelle d'un seul des deux gènes permettraient d'éliminer l'expression endogène du TCR. Le rôle de l'inclusion allélique dans l'élaboration du répertoire de TCR chez la souris 1C6 n'est pas clair. Dans la première partie de ma thèse, j'ai démontré que l'inclusion allélique est cruciale dans la suppression de l'auto-immunité sévère du SNC chez les souris 1C6. J'ai utilisé des souris 1C6 x Rag1[exposant -/-] dérivées de croisements entre souris 1C6 et NOD Rag1[exposant -/-]. Cette lignée de souris ne permet pas la réorganisation des chaînes TCR α et β endogènes en raison de l'absence de RAG-1. Les souris 1C6 x Rag1[exposant -/-] possèdent moins de cellules T CD4⁺ , CD8⁺ et nous avons démontré que les souris 1C6 x Rag1[exposant -/-] développent une EAE spontanée contrairement aux souris 1C6 x Rag1[exposant +/+]. De plus, les souris 1C6 x Rag1[exposant -/-] présentent une EAE fatale suivant leur immunisation avec le peptide dérivé de la glycoprotéine oligodendrocyte de myéline MOG[₃₅₋₅₅] et ce, malgré l'absence de lymphocytes T CD8⁺ en provenance de la rate . Nos résultats démontrent un rôle essentiel du réarrangement des chaines de TCR dans le contrôle de la survie des cellules T ainsi que dans la sensibilité des souris 1C6 face à la maladie. Dans la deuxième partie de ma thèse, j'ai investigué le rôle du complexe Endoplasmic Reticulum-Associated Degradation (ERAD) dans les cellules Th1 et Th17, deux sous-types de cellules T CD4⁺. ERAD est un système de contrôle qualité des protéines situé dans le réticulum endoplasmique (ER). Il permet de sélectivement éliminer les protéines mal repliées ou mal assemblées en les dirigeant vers le cytosol où elles sont dégradées par le système ubiquitine-protéasome (UPS). Sec61 joue un rôle important dans l'importation des protéines nouvellement synthétisées au niveau du ER tandis que le translocon p97 est crucial pour le transport rétrograde des protéines endommagées vers le cytosol. Bien que les rôles de Sec61 et de p97 aient largement été étudiés dans les maladies neurodégénératives et le cancer, leurs fonctions dans les maladies auto-immunes et dans la fonction des cellules T ne sont pas bien comprises. Des études ont démontré que le blocage de Sec61 avec la mycolactone a des effets inhibiteurs immédiats sur la production de cytokines par les cellules immunitaires. Par contre, l'utilisation de l'inhibiteur de Sec61 et la suppression des cytokines dans la SEP sont peu étudiés. Notre objectif est de vérifier les effets d'inhibiteurs de Sec61 et de p97 sur différents sous-types de cellules T. Dans cette étude, nous avons utilisé trois différents inhibiteurs : (1) Eeyarestatin I (ErsI) : inhibiteur de Sec6 et de p97 (2) NMS-873 : inhibiteur spécifique de p97 (3) Apratoxin A : inhibiteur spécifique de Sec61. En vérifiant les effets de ces molécules sur les cellules Th1 et Th17, nous avons observé une suppression substantielle des cytokines pro-inflammatoires dans les deux types de cellules. Elles diminuent également les niveaux de protéines de Stat-1 et de Stat-3, des facteurs des transcription impliqués dans la différenciation des cellules Th1 et Th17, respectivement. Nous avons aussi observé que l'administration du NMS-873 chez les souris C57BL6/J réduit la sévérité de l'EAE. Dans nos travaux futurs, nous explorerons le mécanisme par lequel ces inhibiteurs régulent la signalisation des lymphocytes T. Nous travaux présentent de nouvelles molécules et voies de signalisation d'intérêt pour la découverte de nouveaux traitements de la SEP en ciblant les cellules T CD4⁺. / Multiple sclerosis (MS) is a chronic autoimmune disease of CNS in which T cells direct an attack against myelin. CD4⁺ T cells plays a central role in pathogenesis of MS. Experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) is an animal model of MS that recapitulates many of the immune aspects of its pathogenesis. Although various cell types of the innate and adaptive immune system may be responsible for the inflammatory response within the CNS, CD4⁺ T cells are considered as a critical contributor in the initiation and progression of autoreactive T cells. In our lab we used a 1C6 T cell receptor (TCR) transgenic mouse which generates both CD4⁺ and CD8⁺ T cells that recognize MOG[₃₅₋₅₅]. Indeed, the development of these TCR transgenic mice offered a promising tool to study the pathogenic role of individual subsets of T cells in EAE. However, we still observed endogenous TCR expression in these mice, indicating mainly the incomplete allelic exclusion of the TCRα chain. To obtain pure transgenic T cell populations, 1C6 mice were crossed with RAG-1 deficient mice. The RAG proteins (RAG-1 and RAG-2) together form a complex responsible for V(D)J rearrangement. Functional impairment of only one of the two genes was believed to eliminate any endogenous TCR expression. The role played by allelic inclusion in shaping the TCR repertoire of 1C6 mice is unclear. In the first part of the thesis, I have investigated that allelic inclusion is crucial in 1C6 mice for the suppression of severe CNS autoimmunity. I have used 1C6 x Rag1[exposant -/-] mice which are derived by crossing 1C6 with NOD Rag1[exposant -/-] mice. These mice cannot rearrange endogenous TCRα and β chains due to absence of Rag1. In 1C6 x Rag1[exposant -/-] mice numbers of both CD4⁺ and CD8⁺ T cells have diminished. We showed that 1C6 x Rag1[exposant -/-] mice develop spontaneous EAE but not 1C6 x Rag1[exposant +/+]. They also rapidly develop fatal EAE upon immunization with myelin oligodendrocyte glycoprotein MOG[₃₅₋₅₅] despite the lack of splenic CD8⁺ T cells. Our data show a critical role for endogenously rearranged TCR chains in mediating T cell survival and disease susceptibility in 1C6 mice. In the second part of the thesis, I have investigated the role of ER-associated degradation (ERAD) in Th1 and Th17 subsets of CD4⁺ T cells. ERAD is a protein quality system that removes misfolded, misassembled proteins in the ER by selectively dislocating them into the cytosol where they are subsequently degraded by the cytosolic ubiquitin proteasome system (UPS). Sec61 plays an important role in the import of newly synthesized proteins into the endoplasmic reticulum (ER), while the p97 translocon is crucial for the retrotranslocation i.e., reverse transport of misfolded proteins to the cytosol. However, while the role of sec61 and p97 has been investigated extensively in neurodegenerative diseases and cancer, their function in autoimmune disease, and in T cell function, are incompletely understood. Previous studies have shown that mycolactone-mediated Sec61 blockade has immediate inhibitory effects on the production of cytokines in immune cells. However, the suppression of cytokines by sec61 inhibitors is not completely explored in MS. Our aim is to investigate the effect of Sec61 and p97 inhibitors in different T cell subsets. In this study, we use three different inhibitors: (1) Eeyarestatin I (ErsI): inhibition of sec61 as well as p97 (2) NMS873: specific inhibitor of p97 (3) Apratoxin A (Apra A): specific inhibitor of Sec61. In this study we have observed that above inhibitors of ERAD substantially suppress the production of pro-inflammatory cytokines in Th1 and Th17 cells. Also decreases protein levels of major transcription factors Stat-1 and Stat-3 involved in differentiation of Th1 and Th17 cells, respectively. We also observed that administration of NMS873 reduces EAE severity in C57BL/6J mice. In future work, we will explore the mechanism by which these inhibitors regulate T cell signaling. Our work thus potentially uncovers novel molecules and pathways in CD4⁺ T cells that could be target for future therapy in MS.

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

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L'activation dérégulée de lymphocytes T conduit à une réponse immune délétère envers les antigènes du soi. Malgré une utilisation croissante de doses élevées d'IVIg pour traiter les maladies auto-immunes, la compréhension des mécanismes sous-jacents aux bénéfices thérapeutiques demeure un enjeu majeur. En effet, les effets des IVIg restent inexplorés dans le cadre des maladies auto-immunes associées aux lymphocytes T. J'ai recherché les effets de doses élevées d'IVIg dans la polarisation des lymphocytes T en utilisant le modèle de l'encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE), une maladie auto-immune associée aux lymphocytes T. Les IVIg inhibent la différenciation des lymphocytes T CD4+ naïfs en sous-populations effectrices (lymphocytes Th1 et Th17) et induisent, de manière concomitante, une prolifération des lymphocytes T Foxp3+. Les IVIg diminuent les effets délétères des lymphocytes T sur les tissus en diminuant l'expression du GM-CSF et de la podoplanine. En outre, les IVIg empêchent la dégénérescence neuronale en inhibant l'infiltrat en lymphocytes T CD4+ dans le système nerveux central (SNC). Ce mécanisme passe par une séquestration de ces lymphocytes dans les ganglions lymphatiques drainants à travers la voie de signalisation S1P-S1P1-mTor. De manière intéressante, et contrairement aux données actuelles, le récepteur inhibiteur FcγRIIB et la sialylation des IVIg ne sont pas indispensables pour la modulation des sous-populations de lymphocytes T CD4+ effecteurs et régulateurs induite par les IVIg. Ainsi, le bénéfice thérapeutique des IVIg dans le modèle de l'EAE implique un déséquilibre de la balance entre les lymphocytes Th17/Th1 et les lymphocytes Trég, au profit des lymphocytes Trég. Ces cellules diminuent l'expression de médiateurs favorisant l'apparition de l'encéphalomyélite et inhibent la migration des lymphocytes T vers l'organe cible.