L’immunothérapie anticancéreuse est basée sur la capacité du système immunitaire à reconnaître les cellules tumorales comme étrangères et à les éliminer. Les stratégies immunothérapeutiques abordées dans ce travail, incluent l’activation du système immunitaire par l’expression de facteurs immunomodulateurs (l’interleukine-2) via l’utilisation d’un vecteur dérivé du parvovirus MVM, ou par présentation des antigènes tumoraux par la machinerie des cellules dendritiques (DC), via la génération d’hybrides entre DC et cellules tumorales (TC). L’intérêt majeur du parvovirus autonome MVM en tant que vecteur pour la thérapie génique du cancer vient de son expression préférentielle dans les cellules transformées (oncotropisme) et de son aptitude à lyser celles-ci (oncolyse). Les vecteurs générés au laboratoire conservent l’unité de transcription NS et expriment l’IL2 humaine sous contrôle du promoteur P38, à la place des protéines de capside. Malgré les améliorations apportées à la production de vecteurs recombinants, la faible concentration des stocks reste un problème. Il a été montré que, de nombreux virus sont mieux produits en conditions de faible tension en oxygène (hypoxie). Nous avons tenté d’améliorer les titres des vecteurs en les produisant sous faible tension d’oxygène mais sans y parvenir (annexe 1). Dans un modèle in vivo utilisant la lignée de mélanome K-1735 dans des souris immunocompétentes, des cellules tumorales infectées in vitro avant leur implantation en sous-cutané ont montré un effet anti-tumoral du vecteur MVM/IL2 (annexe 2). Afin de mettre en évidence l’apport de l’oncolyse parvovirale dans l’activité anti-tumorale, nous avons mis au point des expériences, dans le même modèle de tumeur, visant à comparer l’efficacité du vecteur MVM/IL2 à celle d’autres vecteurs, Ad/IL2 et Rétrovirus/IL2, ne possédant pas d’activité oncolytique. Dans le but de mettre en évidence une éventuelle réponse immune in vivo, nous avons utilisé le modèle de tumeur TC-1 mais ce modèle s’est montré moins sensible à l’effet du vecteur MVM/IL2 et nous n’avons pas pu démontrer d’activation de cellules cytotoxiques spécifiques de la tumeur. Il a été proposé d’utiliser des hybrides entre DC/TC pour la vaccination anti-tumorale pour optimaliser la présentation des antigènes tumoraux. Une lignée cellulaire exprimant la protéine fusogène du virus de la leucémie du Gibbon (GaLV-FMG, Gibbon ape leukemia virus) a été dérivée de la lignée cellulaire CHO (cellules ovariennes de hamster chinois) au laboratoire. Cette lignée CHO-FMG, utilisée comme partenaire intermédiaire, a permis la fusion entre cellules tumorales et dendritiques (annexe 3). Nous avons montré que l’expression transitoire après infection par un vecteur AAV-FMG ou après transfection transitoire ne génère pas un pourcentage significatif d’hybrides. En effet, le niveau d’expression ainsi que le pourcentage de cellules transduites exprimant FMG s’est révélé trop faible. Ceci a mis en valeur l’efficacité de la lignée stable CHO-FMG comme intermédiaire de la fusion. De plus, nous avons intégré dans la lignée fusogène, le gène de l’interleukine-2, qui devrait permettre d’augmenter l’efficacité de l’induction de la réponse immune. L’activation des cellules effectrices de l’immunité anti-tumorale via la présentation antigénique et/ou par des cytokines est au centre de ce travail. Une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents devrait permettre d’améliorer ces systèmes de vaccination non-conventionnels.

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Current therapies for chronic inflammatory diseases often abrogate the immune functions required to fight infections. Human cathelicidin host defence peptide (HDP) LL-37 selectively suppresses pathogen-induced inflammation, without compromising resistance to infections. These unique dual abilities of LL-37 make it a promising candidate as an alternative therapeutic for treating chronic inflammatory diseases. The objective of this study was to investigate the effects of LL-37 and its derivative peptide IG-19 in cytokine-mediated inflammation. I demonstrated that LL-37 and IG-19 selectively suppressed cytokine IL-32γ-induced pro-inflammatory cytokines, without compromising the production of anti-inflammatory cytokines, and chemokines in human PBMC and macrophages. However, significant quantitative differences between LL-37 and IG-19-mediated chemokine productions suggested that the mechanisms underlying the activity of these two peptides were different. I showed that both peptides suppressed IL-32γ-mediated phosphorylation of the Src-kinase FYN(Y420), known to enhance inflammation. Contrastingly, phosphorylation of the dual phosphatase MKP-1(S359), a negative regulator of inflammation, was enhanced in response to both peptides. Similarly, both peptides increased the activity of p44/42MAPK, which phosphorylates and stabilizes MKP-1. These results suggested that MKP-1 may be a critical mediator of the immunomodulatory activity of these peptides. Bioinformatic interrogation revealed that direct interacting protein partners of MKP-1 were overrepresented in MAPK and NF-κB signalling pathways. Both peptides enhanced the phosphorylation of p38MAPK. However, contrasting to LL-37, IG-19 did not mediate the phosphorylation of JNK MAPK and IKK-α signaling intermediates involved in inflammation. This was consistent with observations that chemokine production was significantly lower in response to IG-19 compared to LL-37. These results suggested that IG-19 may be a better immunomodulatory therapeutic candidate compared to LL-37. As cytokine-mediated inflammation plays critical roles in the disease pathogenesis of inflammatory arthritis, I examined the effects of exogenous administration of IG-19 in a murine model of collagen-induced arthritis. Administration of IG-19 decreased disease severity, suppressed pro-inflammatory cytokines and anti-collagen antibodies, and mitigated cartilage destruction in the CIA mice. These results provide a rationale to further develop IG-19 as a therapeutic agent for chronic inflammatory arthritis. The advantage of HDP based therapy is the potential to control inflammation without compromising the patient’s ability to resolve infections. / May 2017

Les interactions protéine-protéine jouent un rôle primordial dans de nombreux processus biologiques. L’importance de ces interactions a suscité le développement de nouvelles approches thérapeutiques qui ciblent ces complexes protéiques. Nous nous proposons d’inhiber ces interactions en élaborant une stratégie de reconnaissance de surfaces de protéines par des molécules synthétiques de taille intermédiaire, les foldamères d’oligoquinoline. Ces composés se replient en des structures hélicoïdales stables dont chaque élément constitutif peut être fonctionnalisé pour permettre des propriétés de reconnaissance de surface de protéine.Afin de valider ce concept, l’interaction entre l’anhydrase carbonique humaine de type II (HCAII) et son inhibiteur N-benzyl-4-sulphamoylbenzamide (SBB) a été sélectionnée comme système modèle. Plusieurs étapes de synthèse ont permis de concevoir de nouveaux foldamères capables de former un complexe avec l’enzyme par l’intermédiaire de l’inhibiteur SBB et d’un espaceur approprié. Chaque complexe protéine-foldamère a été co-cristallisé et l’affinité des interactions a été caractérisée par dichroïsme circulaire induit et par résonance plasmonique de surface. Ce concept a ensuite été appliqué à une interaction protéine-protéine d’intérêt thérapeutique, le complexe IL-4/IL-4R, dans le cadre du programme européenFOLDAPPI (FP7-PEOPLE-IAPP-2008). / Protein-protein interactions play key roles in many biological processes as well as in many diseases. The importance of these interactions has led to the development of new therapeutic approaches that target protein interfaces. We have developed a protein surface recognition strategy to inhibit protein-protein interactions by using intermediate size organicmolecules called oligoquino line foldamers, that result in very stable and well defined helical structures. These helical backbones are used as templates within each building block can be modulated to allow protein surface recognition.In order to validate this concept, the well-characterized interaction between the enzyme human carbonic anhydrase II (HCAII) and its N-benzyl-4-sulphamoylbenzamide (SBB) inhibitor was selected as a model system. Multi-steps synthesis allowed functionalization of new foldamers able to bind to the enzyme through the SBB inhibitor attached by a spacer.Each foldamer–protein complex was cocrystallized and the affinity of the interactions was assayed using both induced circular dichroïsm and surface plasmon resonance. The concept of using a foldamer against protein-protein interaction was then applied to a protein complex of therapeutic interest, IL-4/IL-4R, within the European FOLDAPPI program (FP7-PEOPLEIAPP- 2008).

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

Plusieurs recherches s’adressent à étudier les nouvelles interactions qui peuvent avoir lieu entre les différentes sous-unités des cytokines ainsi que les récepteurs associés. L’objectif général de la thèse est d’étudier la formation de nouveaux complexes impliquant le récepteur soluble EBI3 et la cytokine CLCF1, déterminer leurs voies de signalisation et examiner l’impact de ces interactions sur l’induction de nouvelles fonctions biologiques. EBI3 est un récepteur soluble qui participe à la formation de trois cytokines composites: IL-27 (EBI3/p28), IL-35 (EBI3/p35) et IL-39 (EBI3/p19). Celles-ci appartiennent à la famille IL-12 des cytokines. L’IL-27 est une cytokine pléiotropique qui exerce à la fois des fonctions pro-inflammatoires qui se caractérisent principalement par la différenciation des cellules Th1 et des fonctions anti-inflammatoires associées à l’inhibition de la différenciation des cellules Th17 et à la production du GM-CSF. L’IL-35 est une cytokine connue pour induire des effets immunosuppresseurs tandis que l’IL-39 a été récemment identifiée pour induire l’inflammation chez les souris atteintes du lupus. Étant donné que l’EBI3 ne forme pas des complexes covalents avec les sous-unités p28, p35 et p19, nous avons voulu savoir si les effets d’EBI3 pourraient passer par la formation d’un composé différent des cytokines IL-27, IL-35 et IL-39. Nous avons démontré que l’EBI3 induit une trans-signalisation en formant un complexe alternatif avec l’IL-6. Des effets similaires de type pro-inflammatoire ont été observés avec les complexes IL-6/sIL-6Rα et EBI3/IL-6. En effet, les deux cytokines activent la chaîne gp130, induisent la phosphorylation de STAT3 et augmentent l’expression des chemiokines par les cellules endothéliales humaines. CLCF1 appartient à la famille IL-6 des cytokines monomériques. L’efficacité de la sécrétion du CLCF1 augmente en présence du CLF, un récepteur soluble aux cytokines. Des mutations dans les gènes codant pour CLCF1 ou CLF induisent le syndrome de la transpiration induite par le froid appelé "Crisponi" ou "CISS". La liaison entre le CNTF, une cytokine qui peut avoir des effets protecteurs semblables au CLCF1 au niveau du système nerveux central, et l’apolipoprotéine E a été observée in vitro (1). Nous avons émis l’hypothèse que CLCF1 pourrait également former un complexe avec l’apoE. Nous avons démontré que CLCF1 se lie avec les différentes isoformes d’apoE, à savoir, apoE2, apoE3 et apoE4. L’apoE est une protéine impliquée dans le transport des lipides et qui se trouve principalement à la surface des chylomicrons, VLDL et une fraction des HDL. Nous avons observé que CLCF1 interagit avec les lipoprotéines en présence et absence d’apoE. L’impact de la liaison du CLCF1 avec l’apoE ou avec les lipoprotéines a été examiné sur les cellules qui expriment la chaîne CNTFRα. / Several researches aimed to study new interactions that take place between the different subunits of cytokines and related receptors. The general goal of this thesis is to study the formation of new complexes involving the soluble receptor EBI3 and the cytokine CLCF1, determine their signaling pathways, and examine the impact of these interactions on the induction of new biological functions. EBI3 is a soluble receptor participating in the formation of three composite cytokines: IL-27 (EBI3/p28), IL-35 (EBI3/p35), and IL-39 (EBI3/p19). These cytokines belong to the IL-12 family. IL-27 is a pleiotropic cytokine that exerts both pro-inflammatory functions characterized by the differentiation of Th1 cells, and anti-inflammatory functions associated with the inhibition of Th17 cells differentiation and the production of GM-CSF. IL-35 is known to induce an immunosuppressive effects while IL-39 has recently been identified to induce inflammation in mice with lupus. Since EBI3 doesn’t form a covalent complexes with p28, p35 and p19 subunits, we wanted to know if the effects of EBI3 could go through the formation of a different compound than that of IL-27, IL-35 and IL-39. We have shown that EBI3 induces a trans-signaling pathway by forming a complex with IL-6. Both IL-6/sIL-6Rα and EBI3/IL-6 complexes share similar pro-inflammatory effects. Indeed, both cytokines activate gp130 chain, induce phosphorylation of STAT3, and increase the expression of chemiokines by human endothelial cells. CLCF1 belongs to the IL-6 family of monomeric cytokines. CLCF1 is efficiently secreted in the presence of CLF, a soluble cytokine receptor. Mutations in the genes coding for CLCF1 or CLF cause the cold-induced sweating syndrome also called "Crisponi" or "CISS". The interaction between CNTF, a cytokine which may have similar protective effects as CLCF1 at the central nervous system, and apolipoprotein E was observed in vitro (1). We hypothesized that CLCF1 could also form a complex with apoE. We demonstrated that CLCF1 binds with different apoE isoforms, namely, apoE2, apoE3, and apoE4. ApoE is a protein involved in lipid transport and is located primarily on the surface of chylomicrons, VLDL, and a fraction of HDL. We observed that CLCF1 interacts with lipoproteins in the presence and absence of apoE. The impact of CLCF1 interaction with apoE or lipoproteins was examined on cells expressing the chain CNTFRα.

The ability of the brain to change structurally and functionally with experience is called brain plasticity. High levels of pro-inflammatory cytokines impair normal memory formation and consolidation. To better understand the role of pro-inflammatory cytokines in learning, the contribution of the cytokine interleukin-6 (IL-6) to a motor skill learning task investigated. The Fmr1 Knockout (KO) mouse, an animal model of Fragile X Syndrome, has demonstrated impaired neural plasticity and learning. Fmr1 KO and control wild-type (WT) mice were trained on the dowel and flat beam runways to study motor skill learning and motor activity respectively. The cerebellum from the animals was examined for IL-6 protein using ELISA. No significant differences in the levels of IL-6 in the cerebellum of the Fmr1 KO and WT normal mice were found. The expression of IL-6 was not altered by the behavioural training. These results suggest lack of association between IL-6, and FMRP and motor skill learning. / October 2016

La schizophrénie est une maladie mentale grave qui présente une comorbidité fréquente avec la toxicomanie et avec divers troubles immunitaires. Une méta-analyse réalisée récemment dans notre laboratoire a montré une augmentation d’IL-6 (une cytokine pro-inflammatoire), du récepteur soluble d’IL-2 (un marqueur d’activation du système immunitaire), et d’IL-1RA (une cytokine anti-inflammatoire) dans la schizophrénie, suggérant l’existence d’un syndrome inflammatoire dans cette maladie. La toxicomanie aussi est associée au dérèglement du réseau des cytokines inflammatoires, mais les effets dépendent du type de drogues et ils sont parfois diamétralement opposés. On dispose encore de peu d’informations sur le statut immunitaire et inflammatoire des patients qui ont un double diagnostic de schizophrénie et de toxicomanie. Le but de ce travail était d’explorer l’existence d’un état inflammatoire systémique chez les patients schizophrènes et toxicomanes, et l’influence du traitement avec un médicament antipsychotique atypique, la quétiapine. Les objectifs spécifiques étaient : 1) Mesurer les concentrations plasmatiques des cytokines inflammatoires chez les schizophrènes et toxicomanes avant, pendant et après traitement avec la quétiapine ; et 2) Faire des études de corrélations entre les taux de cytokines, les symptômes cliniques, et la consommation de drogues. Les résultats montrent que comparativement aux contrôles normaux, les patients avec un double diagnostic présentent une augmentation d’IL-6, d’IL-1RA, du sIL-2R et d’IL-8 avant traitement à la quétiapine. Les augmentations des concentrations plasmatiques d’IL-1RA sont particulièrement importantes chez les patients avec double diagnostic, si on les compare à celles publiées chez les schizophrènes sans toxicomanie. Le traitement à la quétiapine n’influence pas les concentrations plasmatiques de ces cytokines, sauf sIL-2R qui augmente davantage au cours du traitement. Des corrélations positives de puissance modérée sont retrouvées entre IL-6 et dépression, IL-6 et alcool, IL-1RA et cognition, IL-8 et dépression, IL-8 et alcool, sIL-2R et cannabis. Notre étude révèle que la réponse inflammatoire est activée chez les schizophrènes et toxicomanes. De plus, la toxicomanie semble jouer un rôle facilitant ou potentialisateur dans les augmentations des taux circulants d’IL-1RA. Les études en cours sur différentes populations de schizophrènes avec ou sans toxicomanie, et chez des toxicomanes non schizophrènes permettront de préciser le rôle des différentes drogues d’abus dans le syndrome inflammatoire chez les schizophrènes, ainsi que les implications de ce syndrome sur le plan clinique et thérapeutique. / Schizophrenia is a psychosis which presents a frequent comorbidity with substance use disorders (SUD) and with various immune alterations. Using meta-analysis, we have demonstrated previously establishment of an inflammatory syndrome in schizophrenia patients, illustrated by elevated circulating levels of IL-6 (a pro-inflammatory cytokine), sIL-2R (marker of immune activation) and IL-1RA (an anti-inflammatory cytokine). SUD is also associated with dysregulation of inflammatory cytokines, but the effects may depend on the type of substance of abuse. The goal of this project was: 1) To measure plasma concentrations of inflammatory cytokines in schizophrenia patients with comorbid SUD, before, during and after treatment with an atypical antipsychotic, quetiapine; and 2) To perform correlation studies between plasma concentrations of inflammatory cytokines and clinical symptoms, including positive and negative symptoms, cognition, depression and substance use. Relative to normal controls, patients with a dual diagnosis showed increased plasma concentrations of IL-6, IL-1RA, sIL-2R, and IL-8 at baseline, IL-1RA increases being the most important. Quetiapine treatment did not influence plasma cytokine concentrations, except sIL-2R which increased further. Moderate positive correlations were found between IL-6 and depression, IL-6 and alcohol, IL-1RA and cognition, IL-8 and depression, IL-8 and alcohol and between sIL-2R and cannabis. This study demonstrates that the immune and inflammatory response is activated in schizophrenia patients with comorbid SUD. Furthermore, SUD may play a facilitating or potentiating role in the increases in peripheral levels of IL-1RA. Ongoing studies in different patient populations with schizophrenia with or without SUD, and patients with SUD alone will help elucidate the role of different substances of abuse in the inflammatory syndrome in schizophrenia, as well as the clinical and therapeutic relevance of this syndrome.

Dexamethasone has been shown to inhibit IgE-mediated mast cell activation, and the present research investigated its role in suppressing IL-33-mediated mast cell activation. We have found that micromolar concentrations of Dexamethasone are capable of suppressing IL-33-mediated mast cell cytokine production, on several genetic backgrounds, and in not only bone marrow derived mast cells, but also peritoneal mast cells. Intracellular staining demonstrated that Dexamethasone significantly reduces expression of the IL-33 receptor, T1/ST2, in mast cells; however, the cytokine suppression is independent of T1/ST2 downregulation. At the same time, Dexamethasone pretreatment significantly reduced ERK phosphorylation, but our data suggests that inhibition occurs even prior to ERK blockade. Finally, Dexamethasone treatment in vivo reduced IL-33-mediated cytokine production and neutrophil infiltration in the murine peritoneum. Thus, Dexamethasone, a well-established therapy for inflammatory disease, can suppress IL-33-mediated mast cell activation, and may therefore be effective for treating diseases now being attributed to IL-33 effects.