La galectine-9 est une lectine animale principalement exprimée dans un contexte inflammatoire et possédant des propriétés à la fois pro-inflammatoires et immunosuppressives. Elle induit la production de cytokines inflammatoires par les cellules du système immunitaire inné tandis qu’elle induit l’apoptose des lymphocytes Th1 CD4+ et favorise l’expansion des lymphocytes Treg. Les propriétés immunomodulatrices de la galectine-9 dépendent en grande partie de son interaction avec le récepteur TIM-3. Cependant, ces deux molécules interagissent chacune avec d’autres protéines et dans plusieurs contextes la responsabilité de l’interaction galectine-9/TIM-3 n’a pas été formellement démontrée. Le développement d’un anticorps neutralisant les effets de la galectine-9 permettrait de préciser son rôle exact dans ces contextes. Par ailleurs, le blocage des voies de signalisations inhibitrices du système immunitaire est aujourd’hui un enjeu majeur en oncologie, comme le démontre le succès récent de la neutralisation du récepteur inhibiteur CTLA-4 pour le traitement des mélanomes. Nous avons produit de nouveaux anticorps monoclonaux dirigés contre la galectine 9 par immunisation de souris avec la partie C-terminale de la protéine. Parmi ces anticorps, 1G3 permet la détection de la galectine-9 sur coupes de tissus humains d’une manière très sensible et spécifique en immunohistochimie. Son utilisation nous a permis de confirmer l’expression constante et intense de la galectine-9 dans les cellules malignes de carcinome nasopharyngé et la forte expression de la galectine-9 dans les cellules de Kupffer présentes dans les tissus hépatiques infectés par le virus de l’hépatite C. Pour la première fois, nous avons mis en évidence une expression de la galectine-9 dans les leukocytes infiltrant les tissus hépatiques infectés par le virus de l’hépatite B. De plus, nous observons une expression de la galectine-9 dans les hépatocytes infectés par ces deux virus, ce qui n’avait pas été démontré jusqu’à présent. Nous avons également caractérisé les capacités fonctionnelles de nos anticorps lors de tests in vitro. L’anticorps 2E12 bloque la fixation de la galectine-9 au récepteur TIM-3 dans un test acellulaire, neutralise l’apoptose induite par la galectine-9 sur cellules de lymphomes T humaines et réduit considérablement l’augmentation de calcium cytosolique induite par la galectine-9 dans les cellules Jurkat. Ces effets de la galectine-9 sont indépendants de TIM-3 dans ce modèle cellulaire. L’anticorps 2E12 constitue un outil puissant pour étudier les fonctions de la galectine-9 à la fois dépendantes et indépendantes de TIM-3. / Galectin-9 is an animal lectin mainly expressed in an inflammatory context which possesses both pro-inflammatory and immunosuppressive properties. It induces inflammatory cytokines production from innate immunity cells whereas it induces apoptosis of Th1 CD4+ lymphocytes and enhance T regulatory lymphocytes expansion. Galectin-9 immunomodulatory properties depends mostly on its interaction with TIM-3 receptor. However, both molecules interact with other proteins, and in several contexts, galectin-9/TIM-3 interaction responsability has not been formally demonstrated. Development of a galectin-9 neutralizing antibody would allow to determine its precise role in those contexts. Moreover, blocking of immune system inhibition pathways is nowaday a major concern in oncology, as the success of CTLA-4 antagonist used for melanoma treatment recently demonstrated. We have produced new monoclonal antibodies against galectin-9 through immunisation of mice with the C-terminus part of the protein. Among those antibodies, 1G3 allows the detection of galectin-9 on human tissue samples in a very sensitive and specific manner in immunohistochemistry. Using 1G3, we could confirm intense and constant expression of galectin-9 in nasopharyngeal carcinoma malignant cells and its strong expression in Kupffer cells infiltrating hepatitis C-infected liver tissue. For the first time, we demonstrated expression of galectin-9 in leukocytes infiltrating hepatitis B-infected liver tissue. Additionally, we could observe galectin-9 expression in infected hepatocytes for both viruses, which had not been demonstrated until now.We also characterized functional properties of our antibodies during in vitro tests. The 2E12 antibody blocks galectin-9 interaction with TIM-3 in an cell-free assay, neutralizes galectin-9-induced apoptosis of human T lymphomas cells and considerably reduces galectin-9-induced increase of intracellular calcium in Jurkat cells. Those effects are independent of TIM-3 in this cell line model. The 2E12 antibody constitutes a powerful too to study both TIM-3-dependent and TIM-3-independent functions of galectin-9.

Galig, gène interne au gène de la galectine-3, code deux protéines la mitogaligine et la cytogaligine. Ce travail de thèse a montré que l'expression de galig conduit à une mort cellulaire présentant des marqueurs caractéristiques de l'apoptose. Ainsi, la co-expression de Bcl-XL, protéine anti-apoptotique, réduit significativement la libération de cytochromec et la mort cellulaire. Cependant, certains caractères apoptotiques ne sont pas mis en évidence suggérant une nouvelle forme de mort cellulaire programmée. Des études de relation structure-fonction ont permis de délimiter le signal d'adressage mitochondrial en position interne dans la mitogaligine. Des anticorps anti-cytogaligine polyclonaux ont été produits puis utilisés en immunofluorescence et en western-blot. Un test de PCR quantitative a également été mis au point. Ces outils devraient permettre de quantifier l'expression du gène galig et la production des protéines in vivo dans différents échantillons de tissus humains.

Comme décrit dans la partie But du Travail, les tumeurs gliales sont particulièrement agressives d’un point de vue clinique. Le glioblastome, qui correspond au grade de malignité le plus élevé des gliomes, est associé à un pronostic très sombre car aucun patient atteint de ce cancer n’a pu être guéri à ce jour. Ces tumeurs envahissent de manière diffuse (par essaimage de cellules tumorales isolées) le parenchyme cérébral, ce qui empêche une résection chirurgicale complète de la tumeur. De plus, les cellules tumorales gliales d’origine astrocytaire sont souvent résistantes à l’apoptose et donc aux thérapies adjuvantes telles que la chimiothérapie et la radiothérapie. La galectine-1 est une petite protéine intervenant directement dans les processus migratoires des cellules gliales tumorales. Nous avons donc poursuivi la caractérisation des rôles biologiques que pourrait exercer la galectine-1 au sein des gliomes. Nous avons tout d’abord montré que la galectine-1 est impliquée dans la chimiorésistance des gliomes. En effet, nous avons démontré que la diminution du taux d’expression de la galectine-1, au moyen d’un siRNA au sein d’un modèle de gliome expérimental, permet d’augmenter le bénéfice thérapeutique du témozolomide in vivo sans toutefois induire d’apoptose, d’autophagie ou de perméabilisation de la membrane des lysosomes. Nous avons également montré que la diminution du taux d’expression de la galectine-1 au sein de ce modèle de gliome expérimental affecte les processus d’angiogenèse in vivo et de « vasculogenic mimicry » in vitro. Nous avons identifié la protéine ORP150 comme l’une des principales cibles de l’effet pro-angiogénique de la galectine-1, sachant que la protéine ORP150 contrôle la maturation du facteur VEGF. Nous avons ensuite montré que le rôle de la galectine-1 dans la chimiorésistance des gliomes et dans l’angiogenèse est directement lié à l’implication de la galectine-1 dans le processus de réponse au stress du réticulum endoplasmique. Via ce processus, la galectine-1 modulerait l’expression d’un certain nombre de gènes tels que ATF3, DUSP5 et HERP, qui sont impliqués dans la chimiorésistance et des gènes tels que ORP150 et MDG1 qui sont impliqués dans l’angiogenèse. Enfin, nous avons également montré que la galectine-1 régule l’expression du gène BEX2 et que celui-ci joue un rôle important dans la biologie des gliomes, notamment dans les processus d’angiogenèse et de migration cellulaire. En conclusion, notre travail suggère que l’étiquette « biomarqueur » pourrait être attribuée à la galectine-1 pour qualifier l’agressivité biologique des gliomes malins et que la galectine-1 pourrait représenter une nouvelle cible thérapeutique dans le combat contre les gliomes malins en général, et le glioblastome en particulier.

L’adénocarcinome pancréatique canalaire s’accompagne d’une néoexpression de la mucine membranaire MUC4 et d’une surexpression des mucines membranaires MUC1 et MUC16. Ces O-glycoprotéines de haut poids moléculaire sont codées par des ARNm possédant des particularités inhabituelles par rapport aux autres transcrits humains, comme une longue demi-vie et une très grande taille. La galectine-3, une lectine endogène également surexprimée au cours du cancer pancréatique, exerce de très nombreuses fonctions biologiques, en particulier dans le domaine du trafic intracellulaire des glycoprotéines et de l’épissage des pré-ARNm. Cependant, l’implication de cette galectine à un autre niveau du cycle de vie des ARNm n’avait pas été explorée jusque-là dans la littérature. De précédents travaux du laboratoire ont démontré que la suppression de l’expression de la galectine-3 dans la lignée cellulaire cancéreuse pancréatique humaine CAPAN-1 s’accompagne d’une diminution de l’expression des transcrits de certaines mucines membranaires. L’objectif de ce travail a donc été d’étudier les mécanismes de régulation de l’expression des mucines membranaires, et plus particulièrement MUC4, par la galectine-3.Nous avons démontré que la galectine-3, in vitro, régule l’expression de MUC4 au niveau post-transcriptionnel en stabilisant les transcrits de cette mucine. Ceci passe par la potentialisation de la fixation de la RNA Binding Protein hnRNP-L sur l’élément cis-régulateur CA repeat présent dans le 3’UTR de MUC4. Nos résultats indiquent que cette régulation est présente in vivo au niveau physiologique dans des tissus épithéliaux digestifs murins. Par ailleurs, nous avons mis en évidence que la galectine-3 interagit avec hnRNP-L dans le cytoplasme mais qu’elle interagit faiblement avec des marqueurs de P-Bodies ou de granules de stress. Concernant le rôle de la galectine-3 dans le cycle de vie des ARNm, nos données révèlent que celle-ci se lie à aux transcrits matures de MUC4 au niveau périnucléaire, probablement dans des granules de stockage qui ne sont ni des granules de stress ni des P-bodies et dont le type reste à déterminer. Nous avons également élargi nos résultats en étudiant l’implication de cette lectine dans le métabolisme d’autres ARNm et nos analyses indiquent que la galectine-3 serait impliquée dans la régulation post-transcriptionnelle positive ou négative d’un ensemble de transcrits dont les fonctions convergent vers les voies UPR (Unfolded protein response) et ERAD (Endoplasmic-reticulum-associated protein degradation) mais également plus généralement vers le processing des protéines en réponse au stress du réticulum endoplasmique.En conclusion, nos travaux mettent en évidence un nouveau rôle de la galectine-3 en tant que RNA binding protein dans la stabilisation des ARNm de MUC4 mais aussi un nouveau rôle dans la coordination de l’expression de répertoires de transcrits matures ayant des rôles biologiques communs (RNA regulon) permettant à la cellule de s’adapter au plan morphologique, métabolique et biologique à des changements physiopathologiques. Ceci renforce les interconnexions largement décrites dans la littérature entre mucines, galectine-3 et les grandes fonctions cellulaires qui sont perturbées en situation cancéreuse. / Pancreatic ductal adenocarcinoma is characterized by a neo expression of the membrane-bound mucin MUC4 and an overexpression of membrane-bound mucins MUC1 and MUC16. These high molecular weight O-glycoproteins are encoded by mRNA sharing unusual features among human transcripts, such as a long half-life and a very large size. Galectin-3, an endogenous lectin frequently over-expressed in pancreatic cancer, has many biological functions, especially in intracellular glycoprotein trafficking and pre-mRNA splicing. However, the involvement of this lectin in another step of mRNA life cycle has not been explored in literature yet. Previous works performed in the laboratory have demonstrated that LGALS3 gene knock-down in a human cancerous pancreatic cancer cell line is followed by a decrease of the expression of several membrane-bound mucin mRNAs. The aim of this present work was to study the mechanism of the regulation of mucins expression, especially for MUC4, by galectin-3.We have demonstrated that galectin-3, in vitro, regulates MUC4 expression at the post-transcriptionnal level through the stabilization of the transcripts of this mucin. Galectin-3 potentiates the binding of hnRNP-L, a RNA-Binding protein, on the CA repeat region present in MUC4 3’UTR. Our results show that this regulation occurs physiologically in vivo in mice digestive epithelial tissues. Moreover, we have demonstrated that galectin-3 interacts with hnRNP-L in cell cytoplasm but scarcely with protein markers of P-Bodies or stress granules markers. Regarding the influence of galectin-3 in mRNA life cycle, our results suggest that it binds to mature MUC4 transcripts in the perinuclear area, probably in storage granules whose type should to be determined. We have also broadened our results by studying this lectin’s involvement in the metabolism of other mRNA. Our analyzes suggest that galectin-3 could be involved in the positive or negative post-transcriptionnal regulation of a mRNA subset whose functions are linked to unfolded protein response (UPR) and Endoplasmic-reticulum-associated protein degradation (ERAD) pathways, but also more generally towards protein processing in response to endoplasmic reticulum stress.In conclusion, our work highlights a new function for galectin-3 as a RNA binding protein in the stabilization of MUC4 mRNA, but also a new function in the coordination of the expression of repertories of mature transcripts with shared functions or (RNA regulon) allowing morphological, biological and metabolic cell adaptation to physiopathological changes. These results strengthen the interplay between mucins, galectin-3 and cellular functions which are disturbed in cancer.

Les lymphomes sont constitués de sous-groupes tumoraux définis par différents critères cliniques, morphologiques, immunophénotypiques et moléculaires. Néanmoins, même au sein d’un sous-groupe, il existe une grande hétérogénéité dans l’évolution clinique des patients, ce qui rend leur prise en charge difficile. Ceci souligne l’importance de découvrir de nouveaux biomarqueurs pronostiques qui amélioreraient l’approche thérapeutique personnalisée. <p>La revue de la littérature fait apparaitre les galectines-1 et -3 comme des protéines impliquées dans le développement des cancers ainsi que dans la biologie des lymphocytes. Pourtant, au moment où nous avons débuté ce travail, peu de chercheurs s’étaient intéressés à l’implication de ces galectines dans les lymphomes.<p>Nous avons donc décidé d’évaluer le rôle diagnostique ou pronostique de la galectine-1 et de la galectine-3 dans les lymphomes.<p><p>La première étude a consisté en la caractérisation de l’expression immunohistochimique de ces deux galectines au sein d’une série clinique de lymphomes systémiques humains en comparaison au tissu lymphoïde normal. <p>En ce qui concerne la galectine-1, les cellules lymphomateuses l’expriment peu, de façon similaire à ce qui est observé pour les cellules lymphoïdes normales. Au contraire, les cellules endothéliales associées aux lymphomes sont caractérisées par une augmentation de l’expression de galectine-1 en comparaison aux cellules endothéliales normales. Cette expression endothéliale ne montre pas de relation avec les variables cliniques de notre étude mais est corrélée à la densité microvasculaire des lymphomes. <p>En ce qui concerne la galectine-3, les cellules lymphomateuses des lymphomes B diffus à grandes cellules se caractérisent par une expression plus élevée comparativement aux autres sous-groupes de lymphomes et aux cellules lymphoïdes normales. Cette expression de galectine-3 n’est pas associée aux variables cliniques dans notre étude. Contrairement à la galectine-1, la galectine-3 est exprimée de façon similaire par les cellules endothéliales des vaisseaux des tissus lymphoïdes normaux et des lymphomes.<p>Ces données suggèrent un rôle angiogénique de la galectine-1 dans les lymphomes systémiques.<p><p>Dans la deuxième étude, nous avons caractérisé l’expression des galectines-1 et -3 au sein d’une série clinique de lymphomes primitifs du système nerveux central (LPSNC). <p>Nous avons observé que les profils d’expression des cellules lymphomateuses sont similaires pour les lymphomes systémiques et les LPSNC, caractérisés par une absence d’expression de galectine-1 et une expression variable de galectine-3. <p>A l’opposé, nous avons observé une expression endothéliale de ces galectines différente entre les lymphomes systémiques et les LPSNC. La galectine-1 n’est pas exprimée par les cellules endothéliales des vaisseaux des LPSNC. Par contre, la galectine-3 est exprimée par les cellules endothéliales de certains LPSNC. Cette expression est associée à un mauvais pronostic. <p>Nous avons également démontré que l’hyperplasie endothéliocapillaire est associée à une survie diminuée. <p>Cette hyperplasie endothéliocapillaire et/ou l’expression endothéliale de galectine-3 sont des facteurs pronostiques indépendants au sein de notre série de patients immunocompétents atteints de LPSNC et traités par chimiothérapie.<p><p>Au vu des résultats des deux premières études, nous pensons que les galectines-1 et -3 jouent un rôle dans l’angiogenèse des lymphomes. Ce rôle est très certainement complexe comme l’illustre la différence d’expression endothéliale de ces galectines entre les lymphomes systémiques et les LPSNC. Ces variations d’expressions selon l’organe hôte sont à intégrer avec la notion générale d’hétérogénéité des cellules endothéliales. Cette hétérogénéité s’observe également entre les cellules endothéliales des vaisseaux normaux et les cellules endothéliales des vaisseaux dans un contexte tumoral (TAECs - tumor-associated endothelial cells). <p>Suite à ces observations, nous avons décidé d’étudier l’implication des galectines-1 et -3 extracellulaires sur deux modèles in vitro de cellules endothéliales (cellules HUVEC et EA.hy926). La revue de la littérature nous a permis de poser l’hypothèse que la lignée EA.hy926 pourrait s’apparenter aux TAECs. La première partie de cette troisième étude a pour but de valider cette hypothèse. La comparaison morphologique des lignées EA.hy926 et HUVEC cultivées sur un substrat de matrigel a permis de montrer que les tubes formés par les cellules EA.hy926 sont plus hétérogènes comme ce que l’on peut observer dans les vaisseaux tumoraux. La comparaison des profils d’expression des gènes de ces deux lignées a mis en évidence que différents gènes surexprimés dans les TAECs le sont également dans les cellules EA.hy926. Les cellules EA.hy926 présentent un profil d’expression des récepteurs au VEGF (VEGFR- vascular endothelial growth factor receptor) caractérisé par un taux élevé de VEGFR1 et un faible taux de VEGFR2 en comparaison aux cellules HUVEC. L’analyse in vivo des VEGFRs au sein des cellules endothéliales de tissus humains normaux et tumoraux nous a permis de confirmer la surexpression de VEGFR1 par les TAECs. L’ensemble de ces résultats supportent donc notre hypothèse que la lignée EA.hy926 présente des caractéristiques plus proches des TAECs en comparaison à la lignée HUVEC.<p>Nous avons ensuite, dans la deuxième partie de cette troisième étude, analysé les effets respectifs de la galectine-1, de la galectine-3 et de leur combinaison sur ces deux lignées. Nous avons observé que la galectine-1 extracellulaire dans notre modèle de cellules endothéliales normales (HUVEC) augmente la croissance cellulaire ainsi que la formation de tubes sans mise en évidence de phosphorylation significative de VEGFR1 ni de VEGFR2. Dans notre modèle de TAECs (EA.hy926), la galectine-1 extracellulaire ne favorise pas la croissance cellulaire et est faiblement angiogénique via la phosphorylation du VEGFR2, sans phosphorylation du VEGFR1. <p>En ce qui concerne la galectine-3, nous avons observé dans nos deux modèles des résultats similaires, à savoir une absence d’effet sur la croissance cellulaire et un effet positif sur la formation de tubes s’accompagnant d’une phosphorylation de VEGFR2 sans phosphorylation de VEGFR1. <p>Le résultat le plus original consiste en la mise en évidence d’un effet synergique des deux galectines sur la croissance et la formation de tubes des cellules EA.hy926. Cet effet synergique s’accompagne d’une phosphorylation de VEGFR1 et de VEGFR2. Il est important de noter que l’activation de VEGFR1 n’a été observée que pour la lignée EA.hy926 et uniquement en présence des deux galectines. <p>Dans ces conditions, nous avons démontré que les voies de signalisation activées suite à l’ajout de ces galectines impliquent la voie de l’extracellular signal regulated kinase1/2 et de l’heat shock protein 27. <p><p>En conclusion, ce travail nous a donc permis, à partir de la caractérisation de l’expression de galectine-1 et -3 dans une série de lymphomes systémiques et cérébraux, de proposer un rôle angiogénique pour ces galectines. Les études in vitro ont souligné les rôles différents que joueraient ces galectines extracellulaires dans l’angiogenèse non tumorale et tumorale et l’implication du VEGFR1 dans l’angiogenèse tumorale. <p> / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les progéniteurs hématopoïétiques se différencient dans la moelle osseuse, au contact des cellules stromales, indispensables pour leur survie. Lors de la lymphopoïèse B, les progéniteurs se différencient suivant plusieurs étapes successives en cellules pro-B, pré-BI, pré-BII, puis B immatures, au cours desquelles se mettent en place les réarrangements des gènes codant pour les chaînes lourdes et légères des immunoglobulines. Les cellules pré-BII, qui expriment le récepteur pré-B (pré-BCR) à leur surface, constituent un point de contrôle essentiel lors du développement B. Le laboratoire a précédemment démontré que la galectine-1 (gal1), produite par les cellules stromales, fait un lien entre le pré-BCR et certaines intégrines afin de former une « synapse immunologique » entre les cellules pré-BII et les cellules stromales, conduisant ainsi à la relocalisation puis à l’activation du pré-BCR.Au cours de ma thèse, je me suis intéressée au rôle du stroma médullaire à l’étape des cellules pré-BII. Nous avons tout d’abord démontré l’importance de la formation de la synapse et des interactions entre les pré-BCR, les intégrines et la gal1 pour la prolifération et la différenciation des cellules pré-B in vivo. Enfin, nous avons caractérisé les cellules stromales de la moelle osseuse qui expriment la gal1. Ce travail a montré que la majorité des cellules pré-BII, au contraire des autres progéniteurs B, se situe au contact des cellules stromales gal1+, apportant pour la première fois la preuve de l’existence d’une niche stromale spécifique aux cellules pré-BII. / In the bone marrow, hematopoietic progenitors differentiate in close contact with stromal cells, essential for their survival. During B cell development, the progenitors differentiate through several sequential stages including pro-B cells, pre-BI cells, pre-BII cells and immature B cells, which allow setting up the rearrangements of genes encoding the immunoglobulin heavy and light chains. The expression of a functional pre-B cell receptor (pre-BCR) at the surface of the pre-BII cells represents a crucial checkpoint during B cell differentiation. The laboratory has previously demonstrated that the stromal cell-derived galectin-1 (gal1) is a link between the pre-BCR and certain integrins. This binding drives the pre-BCR in the pre-BII/stromal cell synapse, leading to the initiation of pre-BCR signaling.During my PhD, I have been interested in the role of stromal cells at the pre-BII cell stage. We first demonstrated the importance of synapse formation and the importance of the interactions between the pre-BCR, integrins and gal1 for the proliferation and differentiation of pre-BII cells in vivo. Finally, we characterized the bone marrow stromal cells which express gal1. This work showed that the majority of pre-BII cells, unlike other B cell progenitors, was in contact with gal1+ stromal cells, providing the first evidence of the existence of a specific stromal cell niche for the pre-BII cells.

La cystinose est une maladie lysosomale héréditaire due à une mutation du gène CTNS codant pour un transporteur de cystine, cystinosin, et est caractérisée par l’accumulation de cystine dans les organes causant leur dégénération.Si le rein est le premier organe affecté par la maladie, sa pathogénèse n’est pas encore totalement comprise. La recherche de nouveaux partenaires de la cystinosine a révélé une interaction avec un membre de la famille des galactines, galectine-3 (Gal3). L’étude de cette interaction a mis en évidence un nouveau rôle de la cystinosine dans l’inflammation chronique impliquée dans la pathogénèse rénale de la cystinose. Dans les reins du modèle murin de la cystinose (Ctns-/-), l’expression de Gal3 est augmentée et de nombreux infiltrats de cellules inflammatoires sont observés. De plus, l’expression de la cytokine pro-inflammatoire Monocyte Chemoattractant Protein-1 (MCP1) est augmentée dans le sérum des souris Ctns-/-.Au contraire, peu d’infiltrat et un taux normal de MCP1 sont observés dans les souris Ctns-/-Gal3-/-, ainsi qu’une meilleure structure et fonction rénale.Ce travail pourrait permettre la découverte de nouvelles cibles thérapeutiques pour la cystinose.Des études antérieures ont montré que la transplantation de Cellules Souches Hématopoïétiques (CSH) saines peut efficacement traiter la cystinose dans les souris Ctns-/-. Toutefois, dû aux risques liés à une transplantation allogénique, une transplantation autologue de CSH génétiquement modifiées ex vivo pour exprimer une copie fonctionnelle du gène CTNS a été développée.Nous résumons ici les études pharmacologiques et toxicologiques ainsi que le développement du protocole de transduction des cellules humaines qui seront inclus dans une application intitulée« Investigational New Drug » qui sera soumise à la FDA afin de débuter un essai clinique de phase I/II. / Cystinosis is an inherited lysosomal storage disorder caused by mutations in the gene CTNS encoding the cystine transporter cystinosin, and is characterized by accumulation of cystine in the tissues leading to multiorgan degeneration.The kidney is the first organ impacted by cystinosis but the pathogenesis is still not fully understood. The study of new partners of cystinosin revealed an interaction with galectin-3, a member of the galectin’s family. The investigation of this interaction unraveled a new role for cystinosin in chronic inflammation associated with kidney pathology in cystinosis. Indeed, the cystinosis mouse model, Ctns-/ mice, had increased expression of Gal3 and abundant pro-inflammatory infiltrates in their kidney, as well as increased expression of Monocyte Chemoattractant Protein-1 (MCP1), a proinflammatory cytokine, in their serum.In contrast, few infiltrates and normal MCP1 levels were observed in the Ctns-/- Gal3-/- mice, which also demonstrated better kidney structure and function.This study may lead to the discovery of new drug targets for cystinosis treatment.Previous studies showed that wild-type Hematopoietic Stem Cells (HSCs) transplantation had the potential to rescue cystinosis in Ctns-/- mice.However, due to the risks associated with allogeneic transplant, an autologous transplantation of HSCs genetically modified ex vivo to express a functional CTNS gene has been developed in the laboratory. In this work, we summarized the pharmacology and toxicology studies and manufacturing development that will be included in an Investigational New Drug application to be submitted to the FDA to start a phase I/II clinical trial for cystinosis.

La galectine-9 (gal-9) est une lectine multifonctionnelle se liant à des glycoprotéines ou des glycolipides possédant des liaisons β-galactosides. Elle est impliquée dans plusieurs pathologies telles que le carcinome nasopharyngé associé au virus d’Epstein-Barr ou les infections chroniques par les virus des hépatites B et C.La gal-9 possède une activité immunosuppressive prédominante liée notamment à une stimulation de l’expansion et de l’activation des lymphocytes T (LTs) régulateurs. Ses effets sur les LTs conventionnels sont plus complexes : elle induit un phénomène d’apoptose précoce dans une fraction des LTs conventionnels mais aussi une activation et une prolifération dans une autre fraction incluant des LTs CD4+ Th1. D’où la nécessité d’explorer les événements de signalisation déclenchés par la gal-9 exogène dans les LTs humains.Notre recherche a été centrée sur des LTs CD4+ humains provenant de lignées leucémiques ou de PBMCs. Nos résultats montrent que le complexe TCR-CD3 et la kinase Lck sont requis pour la mobilisation de Ca2+ et la production de cytokines dont l’expression est induite en aval par la gal-9 (IL-2 et IFN-γ). A l’inverse, l’apoptose déclenchée par la gal-9 n’est pas réduite lorsque les cellules sont invalidées pour l’un de ces composants. Ces données indiquent que la gal-9 agit sur les LTs par deux voies de signalisation distinctes: l’une mimant l’activation classique du TCR avec une contribution majeure des éléments proximaux du complexe TCR, notamment Lck, et l’autre qui aboutit à l’apoptose des cellules et qui est indépendante de ce complexe.Parallèlement à ce volet fondamental de notre recherche, nous avons caractérisé de nouveaux anticorps monoclonaux (AcM) dirigés contre la gal-9. Ceux-ci neutralisent certains effets de la gal-9 sur les LTs humains tels que l’apoptose. Nous avons défini certaines propriétés immunochimiques de nos AcM en vue de leur utilisation potentielle en thérapeutique. Nous pensons que ces travaux pourraient ouvrir la voie à de nouvelles approches dans le champ actuellement en pleine expansion des thérapeutiques qui visent à une restauration de la réponse immunitaire anti-tumorale. / Galectin-9 (gal-9) is a multifunctional lectin binding some glycoproteins and glycolipids containing β-galactoside-bounds. It is involved in several pathologies such as Epstein-Barr virus-associated nasopharyngeal carcinoma or chronic infections by the hepatitis B and C viruses.Gal-9 has predominant immunosuppressive functions notably supported by its capacity to stimulate the expansion and activation of regulatory T cells. Its effects on conventional T cells are more complex: it induces apoptosis in a fraction of them, but it also activates and stimulates proliferation of another fraction including CD4+ Th1 cells. Hence the need to explore the signaling events triggered by exogenous gal-9 in human T cells.Our study was mainly focused on human CD4+ T cells from leukemic cell lines and PBMCs. We found that the TCR-CD3 complex and the Lck kinase were required for Ca2+ mobilization and subsequent cytokines production (IL-2 and IFN-γ) induced by gal-9 in T cells. By contrast, gal-9-triggered apoptosis was not reduced by the knocking-out of these TCR components. These data demonstrate that gal-9 acts on T cells by at least two distinct pathways: one mimicking the classical activation of the TCR with a mandatory contribution of proximal elements of the TCR complex, especially Lck, and another resulting in apoptosis which is independent of this complex.In parallel to this basic research, we characterized new monoclonal antibodies (mAb) targeting gal-9. We demonstrated that our mAb can neutralize the apoptosis and other gal-9 effects in human T cells and we defined some of their immunochemical properties in view of their potential therapeutic use. We believe that this work could pave the way for new approaches in the rapidly expanding field of therapeutics aiming at a restoration of the anti-tumor immune response.

Bei der Biofabrikation werden Zellen mit einem Biomaterial versetzt (vereint werden diese als Biotinte definiert) und durch additive Fertigungsmethoden wie dem 3D-Druck zu hierarchischen Strukturen aufgebaut. Zur Herstellung von künstlichen Gewebe und zukünftig auch von funktionalen Organen ist ein detailliertes Zellverständnis essentiell. Im Rahmen dieser Dissertation wurden Systeme generiert, um die Zellmembranen von mesenchymalen Stromazellen gezielt zu verändern und um die Modifikationen zu charakterisieren. Durch Inkubation mit unnatürlichen Zuckern werden diese von Zellen aufgenommen und in den Zellmetabolismus eingeschleust und auf die Glycoproteine übertragen. Diese Methode ist als metabolic glycoengineering bekannt. Dazu wurden diverse humane Saccharid-Analoga mit bioorthogonalen Gruppen (Azid oder Alkin) synthetisiert. Alle in dieser Arbeit vorgestellten Moleküle wurden NMR-spektroskopisch als auch massenspektrometrisch charakterisiert. Die acetylierten Mannosamin-Derivate konnten über zwei Stufen und die Sialinsäure-Derivate über sechs Stufen synthetisiert werden. Sialinsäuren sind die terminalen Zucker an Glycanketten von Proteinen mit wichtigen biologischen Funktionen. Im Rahmen des SFB TRR225 konnte in Kooperation mit der Gruppe von Prof. Dr. R. Ebert der Einbau der Saccharide in mesenchymalen Stromazellen durch Fluoreszenzmikroskopie evaluiert werden. Aufgrund des effizienteren Einbaus der Sialinsäure mit Alkingruppe gegenüber der mit Azidgruppe, wurde dieser in den folgenden massenspektrometrischen Analysen eingesetzt. Die Messungen der markierten Glycoproteine wurden von Dr. Marc Driessen durchgeführt und der metabolische Einbau von SiaNAl und Ac4ManNAl in den Stromazellen gegenübergestellt. 55 Glycoproteine konnten durch SiaNAl und 94 durch Ac4ManNAl charakterisiert werden. Ein Abgleich der Proteindatenbanken eine Anreicherung von Proteine durch Fütterung von SiaNAl die in Signaltransduktion, Zellkontakte und Differenzierung involviert sind, womit metabolic glycoengineering prinzipiell zur Optimierung von Biofabrikationsprozessen genutzt werden kann. / In the field of biofabrication, cells are mixed with biomaterials (forming bioinks) to produce hierarchical structures using additive manufacturing such as 3D printing. A detailed understanding of cells is crucial for the production of artificial tissue and, in the future, also of functional organs. In this work, systems were generated to specifically modify the cell membranes of mesenchymal stromal cells. Unnatural saccharides are introduced into the cell metabolism during incubation and transferred onto extra- and intracellular glycoproteins. This method is known as metabolic glycoengineering. For this purpose, various human saccharide analogues with a bioorthogonal group (azide or alkyne) were synthesised. All molecules presented in this work were characterised by NMR spectroscopy and mass spectrometry. Acetylated mannosamine and sialic acid derivatives were synthesised over two and six steps, respectively. Sialic acid is the terminal saccharide in complex glycan chains of proteins and mediates biological functions. The incorporation of the synthetic saccharides in mesenchymal stromal cells were evaluated by fluorescence microscopy in cooperation with the research group of Prof. Dr. R. Ebert (within the framework SFB TRR225). The alkyne variant displayed a more efficient incorporation and was chosen for the following mass spectrometric analysis. Therefore, lysates from stromal cells incubated with SiaNAl or Ac4ManNAl were measured by Dr. Marc Driessen. 55 and 94 glycoproteins were identified using SiaNAl and Ac4ManNAl, respectively. A comparison of protein databases indicated an enrichment for SiaNAl labelled proteins involved in signal transduction, cell junction and differentiation and thus metabolic glycoengineering can be used to optimize biofabrication processes. This hypothesis was also investigated by measuring the cell stiffness and the correlating protection from shear stress of modified cells with the research group of Prof. Dr. B. Fabry. These experiments showed a tendency to increase the stiffness, but the results could not be reproduced. A synthetic galectin-1 ligand was used as modification of the cell membrane.

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