Thèse ou mémoire avec insertion d'articles

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

Les leucocytes sont connus pour jouer des rôles autant bénéfiques que néfastes dans le système nerveux central. La compréhension de leur mécanisme de recrutement est donc importante afin de contrôler leur circulation à travers la barrière hémato-encéphalique. De façon générale, l'adhésion forte est reconnue comme étant une étape clé de ce recrutement. Les principales actrices qui y sont impliquées sont les chimiokines et les intégrines. Cependant, l'identité de ces dernières peut changer selon le tissu, le stimulus et la nature des leucocytes recrutés. Dans ce travail, nous nous sommes intéressé à une population de leucocytes principalement composée de granulocytes : les leucocytes en forme de bâtonnets. Notre objectif principal a été de caractériser le mécanisme d'adhésion de ces cellules, dans le cerveau, en conditions inflammatoires via l'utilisation d'anticorps neutralisants ou d'animaux déficients pour les gènes d'intérêt. Notre hypothèse a été que l'intégrine αMβ2, via sa liaison avec ICAM-1, ainsi que l'une des chimiokines liant CXCR2, sont importantes pour adhésion des granulocytes en réponse à différents produits bactériens (la toxine pertussique (PTX) et le lipopolysaccharide (LPS)) et durant l'encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE). Afin de valider cette idée, nous avons, dans un premier temps, déterminé si l'expression spatio-temporelle d'ICAM-1 est régulée par la PTX et/ou le LPS et si son absence ainsi que la neutralisation d'αMβ2 influencent le recrutement des granulocytes. En second lieu, nous avons déterminé quel ligand de CXCR2 est le plus fortement exprimé dans ces conditions et vérifié si la neutralisation de cette chimiokine, CXCL1, affecte l'adhésion des granulocytes. Nos résultats ont démontré qu'ICAM-1 peut effectivement être régulée par le LPS et la PTX, qu'en réponse à cette dernière toxine, αMβ2 semble être l'unique intégrine responsable de l'adhésion des leucocytes bâtonnets et qu'elle joue son rôle via, entre autre, ICAM-1. De plus, il s'avère que CXCL1 et CXCR2 sont importants dans l'adhésion des granulocytes en réponse à la PTX et au LPS. Finalement, non seulement la neutralisation de CXCL1 diminue cette même adhésion durant l'EAE, mais réduit également la gravité de la maladie. En conclusion, dans ce projet, nous avons contribué à mieux comprendre le mécanisme de recrutement des granulocytes dans le cerveau sous différentes conditions inflammatoires.