Multiple Sclerosis (MS) is a chronic and potentially disabling disease of the central nervous system (CNS) in which the immune system attacks the protective myelin layer that surrounds nerve cells. While the majority of individuals diagnosed with MS initially present with a non-progressive relapsing form of the disease, there is significant risk of eventually transitioning to a more progressive form for which there are few effective treatments. Consequently, early intervention with disease-modifying therapies (DMTs) is essential for effective disease management. Newly diagnosed patients are typically started on one of four first-line therapies (beta interferon, glatiramer acetate, teriflunomide, or dimethyl fumarate). Though there are distinct differences between these treatments in regard to efficacy and safety, there is no uniform standard for making decisions about which to initiate treatment with. This review gives an overview of current first-line MS therapies, and seeks to highlight the lack of comparison data and the gaps in the current understanding of disease management, as well as the need for more comprehensive research in these areas.

Although fatigue is a common symptom in multiple sclerosis (MS), its pathomechanisms are incompletely understood. Glatiramer acetate (GA), an immunomodulatory agent approved for treatment of relapsing-remitting MS (RRMS), possesses unique mechanisms of action and has been shown to exhibit beneficial effects on MS fatigue. The objective of this study was to correlate clinical, neuropsychological, and immunological parameters in RRMS patients with fatigue before and during treatment with GA. In a prospective, open-label, multicenter trial, 30 patients with RRMS and fatigue were treated with GA for 12 months. Inclusion criterion was the presence of fatigue as one of the most frequent and disabling symptoms. Before and during treatment, fatigue was assessed using the Fatigue Severity Scale (FSS), the MS-FSS, and the Modified Fatigue Impact Scale (MFIS). In addition, fatigue and quality of life were assessed using the Visual Analog Scales (VAS). Laboratory assessments included screening of 188 parameters using real-time PCR microarrays followed by further analysis of several cytokines, chemokines, and neurotrophic factors. Fatigue self-assessments were completed in 25 patients. After 12 months of treatment with GA, 13 of these patients improved in all three scales (with the most prominent effects on the MFIS), whereas 5 patients had deteriorated. The remaining 7 patients exhibited inconsistent effects within the three scales. Fatigue and overall quality of life had improved, as assessed via VAS. Laboratory assessments revealed heterogeneous mRNA levels of cytokines, chemokines, and neurotrophic factors. In conclusion, we were not able to correlate clinical and molecular effects of GA in patients with RRMS and fatigue.

Einleitung: Die vorgelegte retrospektive Studie fokussiert sich auf Multiple Sklerose-Patient:- innen, die mit Glatiramerazetat behandelt wurden. Analysiert wurden klinische und immuno- logische Parameter. Es wurde geprüft, ob ein Zusammenhang zwischen den Glatiramerazetat spezifischen Antikörpern der Klassen IgM und IgG (Subklassen 1-4) sowie der Konzentration von Neurofilament (NfL) im Serum mit etablierten klinischen Markern besteht, mit dem Ziel, potenzielle Biomarker für die Krankheitsaktivität und somit für das Versagen der Glatiramer- azetattherapie zu evaluieren. Material und Methoden: Das Patientenkollektiv umfasste 56 Patient:innen mit RRMS. Von ihnen waren 72 % therapienaiv, 28 % waren mit Interferon-beta vorbehandelt. Als klinische Parameter wurden EDSS, MSFC und die Anwesenheit von Schüben erfasst. Schubaktivität und Bestimmung von Immunglobulinen und NfL wurden bei neun Visiten erhoben, der EDSS und der MFSC zum Studienbeginn und nach zwölf Monaten. Die Immunglobulinkonzentration wurde mittels ELISA, NfL mit der SiMoA-Technologie bestimmt. Ergebnisse: Glatiramerazetat spezifische Antikörper wurden in unterschiedlichen Ausprägung produziert. Die IgG-Produktion klinisch stabiler Patient:innen war sowohl im M12 als auch im M24 deutlich höher als zum Beginn der Therapie (p < .001). Bis auf die Subklasse IgG3 hatte die Vortherapie keinen Einfluss auf die Antikörper-Produktion. Hinsichtlich des klinischen Outcomes korreliert die absteigende Konzentration von IgG2 mit einer mindestens 20 %-igen Besserung im MSFC nach zwölf Monaten der Glatiramerazetatbehandlung (r = -.301, p = .013). In der Subklasse IgG4 weist die absteigende Konzentration auf stabile oder bessere EDSS-Werte nach zwölfmonatiger Behandlung hin. Unter Glatiramerazetattherapie zeigte sich eine Reduktion des NfL-Spiegels, allerdings nicht signifikant. Die vortherapierten Patient:innen wiesen signifikant höhere Konzentrationen von NfL als therapienaive Patient:innen auf (p < .001). Es ergaben sich keine Unterschiede der NfL-Konzentration zwischen Patient:innen mit und ohne Schubaktivität sowie keine Korrelationen mit anderen klinischen Outcomes. Diskussion: Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass glatiramerazetatspezifische Antikörper und NfL-Spiegel eine Rolle als Biomarker für klinische Aktivität bei mit Glatiramerazetat behandelten Patient:innen spielen könnten und somit unterstützend im Monitoring der Wirksamkeit des Medikaments sein können.:Inhalt Abkürzungsverzeichnis 5 Abstrakte 8 Deutsche Version 8 English Version 9 1 Einleitung und theoretische Grundlagen 10 1.1 Bedeutung der Multiplen Sklerose 10 1.2 Multiple Sklerose 10 1.3 Klinische Verlaufsformen 12 1.4 Histopathologie 14 1.5 Immunpathogenese 15 1.6 Therapie der Multiplen Sklerose 17 1.7 Therapiemonitoring und Biomarker 18 1.7.1 Expanded Disability Status Scale 19 1.7.2 Multiple Sclerosis Functional Composite 21 1.7.3 Magnetresonanztomographie 22 1.7.4 Molekulare Biomarker 23 1.8 Glatiramerazetat 25 1.8.1 Geschichte 25 1.8.2 Therapeutische Anwendung 26 1.8.3 Wirkmechanismus 28 1.9 Ziel und Forschungsfragen 29 2 Material und Methoden 32 2.1 Patientenkollektiv 32 2.2 Klinische Kontrollen 33 2.2.1 Anamnese 33 2.2.2 Expanded Disease Disability Scale 34 2.2.3 Multiple Sclerosis Functional Composite 35 2.3 Blutentnahmen 36 2.4 Gewinnung und Verarbeitung der Plasmaproben 37 2.5 Glatiramerazetat spezifische IgM- und IgG-Messung 39 2.5.1 Enzyme-linked Immunosorbent Assay 39 2.5.2 Durchführung der GA-spezifischen IgM und IgG Messung 41 2.5.2.1 Coating und Blocken der Platten 41 2.5.2.2 Herstellung der Gebrauchslösungen 41 2.5.2.3 Inkubation mit Plasmaproben 42 2.5.2.4 Detektion und Extinktionsbestimmung 44 2.6 Neurofilament-Messung 45 2.6.1 Grundlagen der SiMoA-Technologie 46 2.6.2 Durchführung 47 2.7 Statistische Auswertung der Daten 48 3 Resultate 49 3.1 Klinische Daten 49 3.1.1 Demographische Daten 49 3.1.2 Klinisches Therapieansprechen 50 3.1.2.1 Schübe 50 3.1.2.2 Expanded Disease Disability Scale und Multiple Sclerosis Functional Composite im Therapiezeitraum 50 3.1.2.3 Klinische Response 53 3.2 Immunglobuline 57 3.2.1 Immunglobulin M 58 3.2.2 Immunglobulin G 60 3.2.3 Immunglobulin G1 62 3.2.4 Immunglobulin G2 65 3.2.5 Immunglobulin G3 66 3.2.6 Immunglobulin G4 68 3.3 Neurofilament 70 4 Diskussion 74 4.1 Klinische Parameter 75 4.2 GA-spezifische Immunglobulinproduktion 77 4.3 Auswirkungen auf den NfL-Spiegel 79 4.4 Limitationen 81 5 Fazit und Ausblick 82 Literaturverzeichnis 84 Verzeichnisse von Abbildungen und Tabellen 96 Abbildungen 96 Tabellen 98 Danksagung Eidesstattliche Versicherung Anhänge Anlagen der Medizinischen Fakultät

Le lymphocyte B (LB) des patients lupiques est réfractaire à tous les procédés décrits à ce jour pour activer une fonction régulatrice B (Breg). Il constitue de ce fait un modèle intéressant d’étude de la déficience Breg chez l’Homme et soulève de nombreuses interrogations. Est-il possible de restaurer un défaut d’activation de la régulation LB? Si oui est-il possible d'agir à temps et le plus efficacement possible, et comment s'y prendre? Ou au contraire, est-ce un état irréversible de la cellule B? Ce travail de thèse a pour objectif principal de répondre à cette problématique essentielle à notre compréhension du Breg. Grace à un polypeptide de synthèse le Glatiramer acetate (GA), nous montrons que la restauration de la fonction régulatrice d’un Breg chez les patients lupiques est possible. Le compartiment LB mémoire fixe fortement le GA et la pré-sensibilisation par le GA permet d’augmenter le potentiel régulateur des LB mémoires mais n’affecte aucunement celui des LB matures. Le GA exerce deux actions majeures sur le LB mémoire. D’une part, il génère une meilleure capacité d’inhibition de la prolifération T, dont le mécanisme est associé à un contact cellulaire impliquant les molécules HLA-DR. D’autre part, il favorise un contrôle plus efficace de la polarisation Th1 qui est très probablement associé à sa capacité à induire la production d’IL-10 dans ces LB. Enfin, le GA modifie le phénotype des LB mémoires puisque l’expression de CD5, IL-21R, ou encore PD-1 est significativement augmentée, autant de molécules impliquées dans la fonction suppressive et dans la production d’IL-10. En conclusion, nous montrons qu’amplifier une fonction régulatrice et surtout la restaurer lorsqu’elle est défaillante chez les malades, est parfaitement possible in vitro. Face à l’engouement suscité par le développement de procédés favorisant l’expansion des Bregs chez la souris à des fins thérapeutiques, l’enjeu est aujourd’hui d’être en mesure d’extrapoler de telles démarches chez l’Homme. Ce travail, avec toute la modestie requise, contribuera à faire naître un nouvel élan vers de telles perspectives. / B cell in systemic lupus erythematous (SLE) is unresponsive to all methods described to date, to activate B cells regulatory (Breg) function. Therfore, it is an interesting model to study the Breg deficiency in Human, and highlights many questions: is there a way to restore a defect of the Breg activation ? If yes, how can we act more efficiently ? Or in contrast, is it an irreversible state of the B cell? Glatiramer Acetate (GA) is a synthetic polypeptide used in the treatment of multiple sclerosis. We show that Breg activity of SLE B cells can be restored after stimulation with GA. Interestingly, memory B cells bound high level of FITC-conjuated GA in contrast to mature B cells. We desmonstrate that GA can increased specifically the regulatory activities of memory B cells. GA exerts two major actions on the memory B cells. It generates an improved capacity of inhibition of the T cell proliferative response, whose mechanism is associated with a cellular contact involving HLA-DR molecules. In addition, GA supports a more effective control of the Th1 polarization which is most likely associated with its capacity to induce the production of IL-10 in these B cells. Finaly, GA modifies the memory B cell phenotype since the expression CD5, IL-21R, or PD-1 is significantly increased, all molecules involved in the suppressive function and the IL-10 production. In conclusion, our results show for the first time that amplification of Breg function and additionally its restoration when it is defective in patients, can be perfectly achieved in vitro. Currently, while the development of new process supporting the expansion of Bregs in the mouse model exist, the challenge is to extrapolate such methods in human. Through the control of their regulatory potential, regulatory B cells could be the targets of novel therapeutic approach in autoimmune diseases. This study might open up new horizons in this field.

Contexte : La sclérose en plaques (SP) est une maladie chronique pouvant engendrer de nombreuses conséquences sur la qualité de vie des patients. Objectifs : L’objectif général de cette thèse est la modélisation des aspects temporels de la SP et de son traitement. Les objectifs spécifiques découlant de cette thèse sont : 1) Estimer l’effet à long terme des médicaments immunomodulateurs sur la progression et l’activité de la SP;  2) Décrire, au niveau populationnel, l’évolution de l’utilisation des soins associés à la SP et estimer l’effet de l’âge au diagnostic sur l’utilisation des soins associés à la SP ;  3) Évaluer la capacité de la méthode de trajectoire basée sur les groupes à détecter le nombre de trajectoires, la forme des trajectoires et le nombre de sujets dans chaque classe de trajectoire; 4) Proposer une nouvelle méthode pour visualiser les trajectoires longitudinales de dose et appliquer cette méthode pour un immunomodulateur utilisé dans le traitement de la SP. Méthodes : Les analyses pour les objectifs 1 et 4 ont été effectuées à partir des données de patients ayant eu un diagnostic de SP et traités à la clinique de SP du Centre hospitalier de l’Université de Montréal (CHUM). L’étude a été constituée à partir des informations colligées lors du suivi clinique des patients entre septembre 1977 et décembre 2016. Les caractéristiques socio-démographiques, l’histoire reproductive chez les femmes, la progression de la maladie, les comorbidités et médicaments ont été colligés à chaque visite médicale. Pour l’objectif 2, la cohorte de naissance québécoise sur l’immunité et la santé a été utilisée. Les individus faisant partie de cette cohorte sont nés entre 1970 et 1974 et le suivi a été réalisé jusqu’en 2014 en utilisant les bases de données médico-administratives et démographiques. Les informations sociodémographiques et celles concernant l’utilisation des services de santé pour la SP ont été obtenues pour chaque individu. Pour l’objectif 3, les données ont été générées en utilisant des scénarios basés sur la littérature. Les analyses effectuées incluent l’utilisation des modèles structurels marginaux (objectif 1), des modèles additifs généralisés (objectif 2) et des méthodes de trajectoires basées sur les groupes (objectifs 3 et 4). Résultats : Les résultats ont montré que l’utilisation de l’interféron bêta et de l’acétate de glatiramère est associée à une diminution du taux de progression d’incapacités et des poussées. Nous avons également constaté certaines différences au niveau des taux de visites chez un neurologue et chez un omnipraticien entre les personnes diagnostiquées avec la SP avant l’âge de 29 ans et celles diagnostiquées plus tard. De plus, nous avons montré l’importance d’utiliser plusieurs critères statistiques afin d’évaluer l’adéquation des groupes de trajectoires. Conclusions : L’utilisation de plusieurs variables représentant les issues dans les deux premiers objectifs nous a permis d’avoir une vue globale du traitement, des soins et de la progression de la SP. Cette thèse fait également des recommandations pour une bonne utilisation des méthodes de trajectoires et propose une alternative graphique pour visualiser les trajectoires de dose de médicaments. / Background: Multiple sclerosis (MS) is a chronic disease that can impact on the quality of life of patients in multiple ways. Objectives: The main goal of this thesis is the modelling of the temporal aspects of MS and its treatment. The specific goals of the thesis are: 1) To estimate the long-term effect of immunomodulatory drugs on the progression and the disease activity of MS; 2) To describe, at the population level, the evolution of health services related to MS and to estimate the effect of age at diagnosis on the use of health services for MS; 3) To assess the propensity of group-based trajectory modelling to detect the number of trajectories, the shape of trajectories and the number of subjects in each group of trajectories; 4) To propose a new graphical representation to visualize longitudinal patterns of medication dose and apply it to an immunomodulator used for treating MS patients. Methods: The analysis of objectives 1 and 4 were carried out using data from patients with a diagnosis of MS treated at the Montreal MS clinic, CHUM. The study was based on information collected during the clinical follow-up of patients between September 1975 and December 2016. The socio-demographic characteristics, reproductive history in women, disease progression, comorbidities and medications were collected at each medical visit. For objective 2, the Québec Birth Cohort on Immunity and Health was used. The individuals in this cohort were born between 1970 and 1974 and follow-up was carried out until 2014 using administrative health and demographic databases. Socio-demographic variables and information regarding the use of health services for MS were obtained for everyone. For objective 3, data were generated based on scenario from the literature. The analyses carried out include the use of marginal structural models (objective 1), generalized additive models (objective 2) and group-based trajectory methods (objectives 3 and 4). Results: The results showed that the use of interferon-beta and glatiramer acetate is associated with a decrease in the rate of progression of disability and relapses. We also found some differences in neurologist and general practitioner visit rates between people diagnosed with MS before age 29 and those diagnosed later. In addition, we have shown the importance of using several statistical criteria in order to assess the adequacy of groups of trajectories. Conclusions: The use of several variables for the outcomes in the first two objectives gave us a holistic view of the treatment, care and progression of MS. This thesis also makes recommendations for the good use of the trajectory modelling and proposes a graphic alternative to visualize patterns of medication dose.