Pour les patients souffrant d'insuffisance rénale terminale, le meilleur traitement est la greffe d'un rein. À la suite de cette greffe, les patients prennent des immunosuppresseurs afin de diminuer les risques de rejeter le greffon. Le but de la prise de ces médicaments est de bloquer les réponses immunitaires pouvant se développer contre le greffon et causer le rejet, soit cellulaire (médié par les lymphocytes T) ou humoral (médié par les anticorps). Cependant, les immunosuppresseurs empêchent aussi le système immunitaire des transplantés de répondre si une infection (virale, bactérienne, fongique, etc.) survient. L'infection au polyomavirus BK est particulièrement observée chez les transplantés rénaux. Alors que certains patients réussissent à éliminer l'infection au virus BK lorsque l'immunosuppression est diminuée, d'autres patients n'y parviennent pas. Mon hypothèse est que la réponse immunitaire des transplantés rénaux aux prises avec une infection à virus BK persistante diffère de la réponse de patients répondeurs au virus BK. Plus spécifiquement, je postule que la réponse contre le virus BK de patients qui se débarrassent de l'infection implique majoritairement le phénotype Th1. De plus, je spécule que la réponse immunitaire de ce type de patients ressemble à celle de sujets sains (HC). Afin de vérifier cette hypothèse, j'ai mis en culture des cellules (PBMCs) de patients ou de sujets sains en présence de peptides du virus BK. Tout d'abord, après une culture cellulaire de 10 jours, les patients persistants et répondeurs présentaient une activation similaire de leurs lymphocytes Th1 en réponse au virus BK. Ensuite, les lymphocytes T folliculaires circulants des transplantés rénaux avec une virémie persistante étaient moins activés à la suite des différentes stimulations. Finalement, les lymphocytes T CD8+ des patients éliminant le virus BK s'activaient (expression de CD69 augmentée) davantage que ceux de patients avec une virémie persistante. En conclusion, bien que nous n'ayons pas validé notre hypothèse, l'activation différente des cellules Tfh et des lymphocytes T CD8+ pourrait aider à distinguer les patients avec virémie persistante des patients éliminant l'infection à virus BK. / For patients suffering from end-stage renal disease, the best treatment is a kidney transplant. Following this transplant, patients take immunosuppressants to reduce the risk of rejecting the graft. Taking these medications blocks the immune responses that can develop against the graft and cause rejection, either cellular (mediated by T lymphocytes) or humoral (mediated by antibodies). However, immunosuppressants also prevent the immune system of transplant recipients from responding if an infection (viral, bacterial, fungal, etc.) occurs. BK polyomavirus infection is particularly observed in kidney transplant recipients. While some patients successfully clear BK virus infection when immunosuppression is reduced, others do not. I hypothesize that the immune response of kidney transplant recipients with persistent BK virus infection differs from the response of BK virus responders. More specifically, I postulate that the response against the BK virus in patients who clear the infection mainly involves the Th1 phenotype. Furthermore, I speculate that the immune response of this type of patients resembles that of healthy controls (HC). To verify this hypothesis, I cultured cells (PBMCs) from patients or healthy subjects in the presence of BK virus peptides. First, after 10 days of cell culture, persistent and responder patients showed similar activation of their Th1 lymphocytes in response to the BK virus. Second, circulating follicular T lymphocytes of kidney transplant recipients with persistent viremia were less activated following different stimulations. Finally, the CD8+ T lymphocytes of patients eliminating the BK virus become activated (increased CD69 expression) more than those of patients with persistent viremia. In conclusion, although we have not validated our hypothesis, the different activation of Tfh cells and CD8+ T lymphocytes could help distinguish patients with persistent viremia from patients clearing BK virus infection.

Mitochondria are intracellular organelles in control of numerous biological functions (e.g.,from energy supply to steroidogenesis and programmed cell death by apoptosis). Evolutively, mitochondria are considered as derived from the endosymbiosis between an α-proteobacterium and a primitive eukaryotic cell. Due to its origin, the organelle displays prokaryotic motifs such as a circular double-stranded hypomethylated DNA (i.e., mtDNA) and N-formylated peptides. Intact or damaged mitochondria, as well as mitochondrial components may be extruded in the extracellular space upon cell activation or death. These features, as well as several biomolecules localized within the mitochondrion (e.g.,ATP, cytochrome C) are able to be recognized by the innate immune system as mitochondrial damage-associated molecular patterns, thus eliciting a proinflammatory response. A humoral immune response comprising anti-mitochondrial antibodies (AMA) is also described in various autoimmune conditions, such as AMA-M2 in primary biliary cirrhosis (i.e., PBC). Systemic lupus erythematosus (SLE) is an autoimmune disease characterized by the alternance of flares and phases of remission, due to the deposition of antibody-antigen scaffolds (i.e., immune complexes) within tissues, leading to various clinical manifestations (e.g., neuropsychiatric, hematological or dermatological disorders). The antiphospholipid syndrome (i.e., APS) is an autoimmune disease, with thromboembolic and/or obstetrical manifestations, that can either be found alone or along with SLE. While the immunogenicity of cardiolipin (i.e., a phospholipid uniquely synthetized by mitochondria In humans) is well described in SLE and APS (i.e., anticardiolipins), mitochondrial proteins targeted by autoantibodies are still poorly known. The present doctoral thesis follows my masters' project during which I developed ELISAs allowing for the detection of AMA targeting intact mitochondria (i.e., AwMA) or mtDNA (i.e., AmtDNA)¹. The present project aims aims to characterize the mitochondrial immunogenicity in SLE and APS. The University of Toronto Lupus Clinic cohort comprise sera from patients with SLE or APS (n=175 and n=12 respectively). AwMA and AmtDNA levels were assessed in these samples, as well as in sera from healthy volunteers (n=43) or patients with PBC (n=12). I observed that all patients had increased AwMA, compared to healthy individuals. AmtDNA were only increased in SLE patients and were associated with increased past reports of lupus nephritis (p=0.01). These results were published in March 2019 in Scientific Reports². During the acquisition of these data, I observed that patients' sera also presented immunoreactivity against mitochondrial RNA (i.e., mtRNA). I thus adapted my assays to detect autoantibodies against mtRNA (i.e., AmtRNA), and assessed their levels in sera from patients includes in the systemic autoimmune rheumatic disease biobank and data repository (i.e., SARD-BDB. Healthy:n=30, SLE:n=87). AmtRNA were significantly elevated in SLE (IgG: p<0.0001, IgM:p=0.0493). Surprisingly, AmtRNA-IgG were associated with decreased reports of past lupus nephritis (p=0.03) and carotid plaque (p=0.04). This study was published in Frontiers in Immunology in May 2019³. As each AMA assessed displayed biostatistical associations with antiphospholipids, I replicated these protocols, using sera from patients with APS, included in the SARD-BDB (n=27). AmtRNA (IgG:p=0.0005, IgM:p=0.01) and AmtDNA-IgM were increased in APS (p=0.009). However, only AmtDNA-IgM were associated with reports of arterial thromboses (p=0.047). This pilot study was published in Lupus in August 2020⁴. In a a recent study, accepted in Arthritis & Rheumatology in January 2022⁵, we identified by mass spectrometry 1345 proteins associated with AwMA, 431 of with were assigned to the mitochondrial proteome. These results allowed to identify two candidates: C1qBP and Mfn-1. IgGs to C1qBP were increased in (p=0.0167) and associated with positivity to the lupus anticoagulant (p=0.049) in SLE. IgGs against Mfn-1 are interesting candidates for the prediction of the disease (p=0.0052) and are associated with positivity to antiphospholipids (p=0.011) and antibodies against double-stranded DNA (p = 0.0005). These results highlight the immunogenicity of the organelle in SLE and APS. Mitochondrial antigens are interesting candidates for the development of novel clinical assays allowing improved prognosis, diagnosis, or disease stratification, ultimately contributing to the improvement of medical care for people with autoimmune conditions. / Les mitochondries sont des organelles intracellulaires considérées comme issues de l'endosymbiose entre une α-protéobactérie et une cellule eucaryote primitive. L'organelle exprime ainsi des motifs moléculaires en lien avec son origine procaryote tels qu'un ADN hypométhylés (i.e., mtDNA) ou des peptides N-formylés. Des mitochondries ou bien des composantes mitochondriales pourront être libérées dans le milieu extracellulaire lors de différents évènements d'activation ou de mort cellulaire. Ces caractéristiques ainsi que certaines biomolécules, spécifiquement localisées dans la mitochondrie (e.g.,ATP, cytochrome C) auront la capacité d'être reconnues comme des motifs de dangers et de stimuler une réponse proinflammatoire de la part des cellules du système immunitaire inné. Une réponse humorale constituée d'anticorps anti-mitochondriaux (AMA) est connue dans différents troubles auto-immuns tels que les AMA-M2 dans la cirrhose biliaire primitive (PBC). Le lupus érythémateux disséminé (SLE) est une maladie auto-immune caractérisée par une succession de phases d'exacerbation et de rémission dues au dépôt d'enchevêtrements d'autoanticorps et de leurs antigènes dans les tissus, aboutissant à une grande variété de manifestations cliniques (e.g.,manifestations neuropsychiatriques, hématologiques, dermatologiques). Le syndrome des antiphospholipides (APS) est une maladie qui peut être distincte ou associée au SLE et présente des manifestations thromboemboliques et/ou obstétriques. Bien que l'immunogénicité de la cardiolipine (i.e., phospholipide uniquement synthétisée dans la mitochondrie chez l'humain) soit connue dans le cadre du SLE et de l'APS (i.e., anticardiolipines), l'antigénicité des protéines mitochondriales reste encore méconnue. Cette thèse de doctorat fait suite à mes travaux de maîtrise au cours desquels, j'ai développé des ELISAs permettant de mesurer des niveaux des IgGs dirigés contre les mitochondries intactes (i.e., AwMA) et le mtDNA (i.e., AmtDNA)¹. Mon projet de thèse vise à caractériser l'immunogénicité mitochondriale dans l'auto-immunité. La cohorte de la University of Toronto Lupus Clinic regroupe des échantillons d'échantillons de séra de patients souffrant de SLE ou d'APS (n=175 et n=12, respectivement). Les AwMA, et AmtDNA ont été mesurés au sein de ces échantillons ainsi que d'échantillons de volontaires sains (n=43) et de donneurs souffrant de PBC (n=12). Les patients souffrant des trois conditions présentaient une augmentation significative des AwMA par rapport aux contrôles sains. Les AmtDNA, uniquement augmentés chez les patients SLE (p=0.0004) ont été associés à des antécédents accrus de néphrite lupique (p=0.01). Ces résultats ont été publiés en mars 2019 dans le journal Scientific Reports² . Durant ces mesures, j'ai observé que les séra de patients présentaient aussi une immunoréactivité dirigée contre l'ARN mitochondrial (mtRNA). J'ai, par la suite, adapté mes tests pour détecter les AMA dirigés contre le mtRNA (i.e., AmtRNA) et les ai mesurés à l'aide de séra inclus dans la cohorte des maladies rhumatismales auto-immunes systémiques (MRAS. Sains:n=30, SLE:n=87). Les d'AmtRNA sont significativement élevés dans le SLE (IgG:p<0.0001 , IgM:p=0.0493). De façon surprenante, les AmtRNA-IgG sont associés avec des historiques réduits de néphrite lupique (p=0.03) et de plaque carotidienne (p=0.04). Ces travaux ont été publiés dans le journal Frontiers in Immunology en mai 2019³. L'ensemble des AMA mesurés présentant des associations biostatistiques avec différents anticorps antiphospholipides. J'ai répliqué mon protocole sur des échantillons de patients souffrant d'APS, inclus dans la cohorte MRAS (n=27). Les AmtRNA (IgG:p=0.0005, IgM:p=0.01) et les AmtDNA-IgM sont augmentés dans l'APS (p=0.009). Seuls les AmtRNA-IgM sont associées avec une diminution des antécédents de thromboses artérielles (p=0.047). Ce projet a fait l'objet d'un article, publié dans Lupus en aout 2020⁴. Dans une autre étude, acceptée dans le journal Arthritis & Rheumatology en janvier 2022⁵, nous avons identifié, par spectrométrie de masse, 1345 protéines associées aux AwMA dont 431 sont associées avec le protéome mitochondrial. Ces résultats m'ont permis d'identifier deux candidats d'intérêts : C1qBP et Mfn-1. Les anti-C1qBP sont significativement augmentés chez les patients lupiques (p=0.0167) et sont associés avec la positivité pour l'anticoagulant lupique (p=0.049). Les anti-Mfn1 constituent de potentiels candidats pour prédire la maladie (p=0.0052). Ils sont, par ailleurs, associés avec la positivité aux antiphospholipides (p=0.011) et aux anti-ADN double brins (p=0.0005). Ces résultats soulignent l'immunogénicité de la mitochondrie dans le SLE et l'APS. Les AMA et leurs cibles constituent de nouvelles avenues d'intérêt dans la mise au point de nouveaux tests cliniques permettant le diagnostic, le pronostic ou la classification de la maladie afin d'améliorer la prise en charge des patients lupiques.

Le rôle des neutrophiles dans la réponse immunitaire innée est bien connu. Ils résident dans le sang et ont une durée de vie limitée à quelques heures. Suite à une infection, ils quittent le flux sanguin et se dirigent vers les sites inflammatoires en réponse à des chimiokines produites par des cellules endothéliales et des fibroblastes. Au niveau du site d’inflammation, les neutrophiles phagocytent et éliminent les pathogènes extracellulaires, et produisent des cytokines inflammatoires. <p><p>Des travaux récents montrent que les neutrophiles peuvent également jouer un rôle dans l’immunité adaptative. En effet, ils ont la capacité de transporter des antigènes vers les ganglions lymphatiques, d’induire la différenciation des lymphocytes et d’influencer la réponse immune adaptative par la production de cytokines. <p><p>La fonction des neutrophiles dans l’induction et/ou la régulation de la réponse adaptative requiert l’interaction entre ceux-ci et d’autres populations cellulaires, telles que les cellules dendritiques et les lymphocytes. <p>Nous avons donc examiné la localisation des neutrophiles au niveau de la rate dans des conditions basales ou inflammatoires. D’une manière générale, nos résultats montrent que, en cas d’infection, les neutrophiles migrent vers la pulpe blanche de la rate et se localisent en contact étroit avec les lymphocytes T. Ce phénomène de migration est dépendant des molécules CD14 et MyD88 et corrèle avec l’augmentation de l’expression des chimiokines CXCL1 et 2, ainsi qu’avec la diminution de l’expression du récepteur CXCR2 à la surface des neutrophiles. <p>Cependant, au niveau de la cavité péritonéale, le recrutement des neutrophiles est augmenté en absence de la molécule CD14. Nos résultats montrent que la migration des neutrophiles, dans les organes lymphoïdes et non lymphoïdes, est dirigée par des mécanismes différents. <p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Il est maintenant connu que de nombreux invertébrés peuvent moduler leur réponse immunitaire en fonction de leur expérience immunologique. Ce phénomène est appelé priming immunitaire. Si les mécanismes du priming immunitaire restent encore assez méconnus, il a pour conséquence d’apporter un bénéfice aux individus lors d’une seconde rencontre avec un agent pathogène, via une élévation de leur immunocompétence. Une caractéristique assez étonnante du priming immunitaire est qu’il peut se manifester chez la descendance. Ce transfert trans-générationnel d’immunité (TTGI), ainsi que le priming immunitaire, doivent avoir évolués à la suite de challenges répétitifs par les mêmes agents pathogènes durant la vie des individus et au fil des générations. Ainsi, le priming et le TTGI doivent être plus efficaces et moins coûteux vis à vis des parasites exposant l’hôte à la plus grande probabilité de réinfection. De plus, il est maintenant prouvé que la réponse immunitaire chez les insectes est génétiquement variable. Pour comprendre l’évolution du TTGI et de son potentiel de réponse à la sélection, il convient d’étudier la composante génétique de sa variabilité. Au cours de cette thèse, j’ai associé l’expression du priming et du TTGI chez un insecte à un type de bactéries, qui a du agir comme la principale pression de sélection sur le système immunitaire de cette espèce hôte. Cela s’est fait via l’identification de différents coûts et bénéfices, qui ont également mis en exergue certains mécanismes possibles dans la réalisation de ces phénomènes immunitaires. Pour ce faire, j’ai utilisé comme organisme modèle le ténébrion meunier, Tenebrio molitor.Dans le premier chapitre, nous avons étudié la survie d’individus adultes de T. molitor face à une infection bactérienne, en fonction de leur propre expérience immunitaire ou de celle de leur mère. Nous avons constaté que le priming et le TTGI étaient plus efficaces et moins coûteux vis à vis des bactéries à Gram-positif. Cetté étude a également révélé que, contrairement à ce que de précédentes recherches suggérent, les hémocytes ne jouent pas nécessairement un rôle majeur dans le priming immunitaire et le TTGI.Dans le deuxième chapitre, nous avons stimulé le système immunitaire de femelles adultes de T. molitor avec deux bactéries Gram-positives. Nous avons mis en évidence que la protection transmise aux oeufs pouvait résulter d’un transfert maternel de peptides antibactérien, ou que ces peptides pouvaient être produits par l’œuf lui-même, en fonction de la bactérie utilisé pour stimuler la mère. Il s’avère que quel que soit le mécanisme, le TTGI améliore le taux d’éclosion des œufs et peut même s’accompagner d’un bénéfice en survie pour les jeunes larves.Dans le troisième chapitre, nous avons stimulé le système immunitaire de femelles de lignées consanguines afin de quantifier la variation génétique de l'investissement maternel à la protection des œufs et mesuré d’autres traits associés à la valeur sélective des mères et de la descendance. Malheureusement, du fait d’un nombre trop faible de lignées et d’individus utilisés au sein de nos lignées, il nous a été impossible de conclure quant à l’existence de bases génétiques associées au TTGI.Dans le quatrième chapitre, nous avons passé en revue l’ensemble des études concernant le TTGI. Cela nous a permis de mettre en exergue les principales caractéristiques et les mécanismes identifiés, en fonction de l’écologie et de l’évolution du phénomène.Les bénéfices et les coûts associés au priming ainsi qu’au TTGI suggèrent que les bactéries à Gram-positif ont été la principale pression de sélection ayant contraint l’évolution du système immunitaire de T. molitor. En ce qui concerne le TTGI, de plus amples recherches sont nécessaires afin de trancher quant à l’existence de bases génétiques associées au phénomène. / Many organisms can improve their immune response as a function of their immunological experience, a phenomenon called immune priming. While the mechanisms through which immune priming is achieved remain unknown, individuals that survived to a given parasite are better protected against subsequent exposures. This immune priming can cross generations (trans-generational immune priming – TGIP), preparing offspring for prevailing parasite environment. Both individual and trans-generational immune priming might be adaptive and may have evolved from repeated challenges by the same pathogens during the host lifetime or across generation. While protection could be cross-reactive, a certain level of specificity may exist in response to the range of pathogens from which immue priming may have evolved. Thus, immune priming and TGIP should be more efficient and less costly with respect to pathogens exposing the host to the greatest probability of re-infection. Moreover, it is now known that insect immune response is genetically variable. To understand the evolution of TGIP and its impact on life history evolution, we need to explore its quantitative genetics. During my thesis, I found that the expression of individual immune priming and TGIP in the mealworm beetle, Tenebrio molitor, is dependent of a range of pathogens that might have been a major selective pressure on the immune system of this insect species. This was done through the characterisation of costs and benefits of the expression of immune priming in response to challenges with a large range of bacterial pathogens. This work also highlighted potential mechanisms through which these immune phenomena could be achieved.In a first chapter of this thesis, we examined the survival of individuals to infection with different bacteria according to their own immunological experience or that of their mother with these bacteria. We found that priming response to Gram-positive bacteria was particularly more efficient and less costly than priming response to Gram-negative bacteria. This study also shows that, contrary to what is currently believed, the cellular component of the T. molitor immune system does not necessarly play a major role in providing immune protection through individual immune priming or TGIP.In a second chapter, we have stimulated the immune system of adult females with two Gram-positive bacteria to study maternal transfer of immunity to the eggs. We found that the process throght which eggs are protected is dependent on the bacterial pathogen used to immune challenge the mother. Indeed, depending of the bacterial pathogen that immune challenged the mother, antibacterial activity in the eggs are either transfeered by the mother or produced by the egg itself, Furthermore, whatever the mechanism through which egg protection was achieved, primed eggs exhibited enhanced hatching rate and the resulting larvae even showed improved early survival to food privation.In a third chapter, we used inbred lines of T. molitor to study the quantitative genetics of TGIP. The aim of this work was to test whether TGIP could be heritable and whether its expression is genetically associated to other fintness traits of mothers and offspring. Unfortunately, due to a low number of inbred lines available and a low number of samples within some of these lines, it was impossible to conclude about the genetic basis associated to TGIP.In a fourth chapter, we produced a review on TGIP. This allowed us to highlight the main characteristics and mechanisms curently identified, and the ecology and the evolution of the phenomenon.Costs and benefits associated to immune priming and TGIP suggest that Gram-positive bacteria might have been a major selective pressure at the origin of these phenomena in T. molitor. Whether TGIP has genetic basis still required further research.

Le virus de l’hépatite B (HBV) est l’agent étiologique de l’hépatite B. Ce virus est responsable d’hépatite chronique B, de cirrhose et de cancer du foie au niveau mondial. L’absence d’activation de la voie Interféron (IFN) suite à l’infection par HBV est encore mal comprise. Récemment, le senseur cellulaire cytosolic GMP-AMP synthase (cGAS) a été décrit comme un senseur efficace de DNA double brin possédant également une activité antivirale envers des virus à ADN et à ARN. Le but de mes travaux de thèse a été de contribuer à la compréhension des relations existants entre le HBV et cGAS, à des stades précoces et tardifs de l’infection HBV en utilisant des expériences de perte- et gain- de function ainsi que du profilage génomique des génes apparentés à cGAS dans un modéle cellulaire permissif au HBV. Mes travaux ont démontré (1) que cGAS exerce une forte activité antivirale envers le HBV incluant une réduction de la forme nucléaire du génome, le cccDNA; (2) alors que le rcDNA génomique nu est reconnu par la voie cGAS/STING et induit une réponse IFN efficace, la nucléocapside virale protège le DNA génomique viral et l’empêche d’être détecté par la réponse immunitaire innée; et (3) que l’infection par HBV diminue l’expression des acteurs de la voie cGAS-STING et des gènes impliqués dans la réponse immunitaire innée in vitro et in vivo. Ce dernier point met en lumière le rôle de cGAS dans un nouveau mécanisme d’échappement du HBV au système immunitaire inné dans les cellules hépatocytaires et dans ce mécanisme. / Chronic hepatitis B virus (HBV) infection is a major cause of liver disease and cancer worldwide. The mechanisms of viral genome sensing and the evasion of innate immune responses by HBV infection are still poorly understood. Recently, the cyclic GMP-AMP synthase (cGAS) was identified as a DNA sensor. In this PhD work, we aimed to investigate the functional role of cGAS in sensing of HBV infection and elucidate the mechanisms of viral evasion. We performed functional studies including loss- and gain-of-function experiments combined with cGAS effector gene expression profiling in an HBV infection-susceptible cell culture model. Collectively, our data show that (1) the cGAS-STING pathway exhibits robust antiviral activity against HBV infection including reduction of viral cccDNA levels; (2) naked HBV genomic rcDNA is sensed in a cGAS-dependent manner whereas packaging of the viral genome during infection abolishes host cell recognition of viral nucleic acids; (3) HBV infection down-regulates the cGAS/STING pathway actors as well as innate immune effector gene expression in vitro and vivo. Overall, this work led to describing new aspects of the complex interaction between HBV and the DNA sensor cGAS in hepatocytes.

Le succès reproducteur, défini comme l’aptitude d’un individu à se reproduire et ainsi transmettre son bagage génétique aux générations futures, constitue une des motivations fondamentales qui dictera plusieurs des comportements observés chez une espèce animale. L’étude de ces divers comportements est essentielle afin de comprendre les stratégies évolutives sous-jacentes qui permettent aux individus d’augmenter leurs chances de reproduction. La monogamie sociale avec polygamie génétique est un bel exemple de stratégie reproductive chez laquelle les individus peuvent potentiellement augmenter leur succès reproducteur en tentant d’acquérir des fertilisations d’individus autres que le mâle et la femelle constituant le couple social. Ces fertilisations dites hors-couples, qui sont communes chez les oiseaux, sont un moyen efficace pour les mâles d’augmenter leur succès reproducteur via leur nombre de jeunes produits dans diverses nichées pour une saison de reproduction donnée. Pour les femelles, les avantages que procure ce comportement restent encore obscurs malgré la panoplie d’études s’étant penchées sur la question. L’acquisition de bénéfices indirects, de nature génétique, est une hypothèse fréquemment mise de l’avant pour tenter d’expliquer les motivations des femelles à s’engager dans des copulations hors-couples. L’objectif de ma maîtrise consistait à évaluer si la femelle, via l’acquisition de paternités hors-couples au sein de sa nichée, tente d’acquérir des bénéfices de types indirects pour les oisillons issus de ce type de fertilisation chez une population sauvage d’Hirondelle bicolore (Tachycineta bicolor) dans le Sud du Québec. Ces bénéfices indirects peuvent se refléter au niveau des oisillons dits hors-couples en leur conférant des avantages génétiques et donc potentiellement une survie plus élevée, par rapport aux oisillons issus du couple social. En premier lieu, mes résultats indiquent une survie plus élevée pour les oisillons issus du couple social par rapport aux oisillons issus de paternités hors-couples contrairement aux prédictions initiales. Ensuite, en comparant une mesure intégratrice basée sur plusieurs mesures de capacité immunitaire, les résultats obtenus suggèrent une différence dans le patron d’allocation immunitaire des deux types d’oisillons. Les oisillons issus du couple social ayant une tendance à investir préférentiellement au niveau de l’immunité adaptative par opposition aux oisillons issus de paternités hors-couples ayant une tendance à investir dans les composantes de l’immunité constitutive. Cette différence d’investissement entre les composantes de l’immunité constitutive et adaptative pourrait représenter un développement asynchrone entre les oisillons en couple et hors-couple dû à un compromis d’allocation d’énergie entre les fonctions immunitaires et les paramètres de croissance. En conclusion, cette étude montre la complexité du phénomène des paternités hors-couples ainsi que les motivations qui poussent la femelle à rechercher de telles fertilisations. De plus, cette étude met l’emphase sur l’importance de considérer plus d’une mesure immunitaire lors de la comparaison entre individus.

Le système immunitaire végétal se base sur la présence de récepteurs intracellulaires de type NB-LRR afin de se défendre contre les pathogènes. Un NB-LRR active la réponse immunitaire suite à la détection de protéines d’origine pathogénique nommées effecteurs. Les NB-LRR se divisent en différents groupes selon le domaine N-terminal qu’ils possèdent soit un CC, un TIR ou un CC[indice inférieur R]. Les CC[indice inférieur R]-NB-LRR forment une famille atypique de NB-LRR qui se divise elle-même en deux groupes, les ADR1-like et les NRG1-like. Contrairement aux NB-LRR dits classiques, les CC[indice inférieur R]-NB-LRR ne détectent pas d’effecteurs provenant des pathogènes. En fait, les CC[indice inférieur R]-NB-LRR seraient des NB-LRR auxiliaires nécessaires à la cascade de signalisation de la réponse immune, enclenchée suite à la détection d’un effecteur par un NB-LRR classique. Les CC[indice inférieur R]-NB-LRR se distinguent également des NB-LRR classiques de par leur niveau de conservation chez les végétaux : chaque plante possède au minimum un type de CC[indice inférieur R]-NB-LRR. Alors qu’ADR1-like est ubiquitaire chez les monocotylédones et les dicotylédones, NRG1-like est absent du génome des monocotylédones et de quelques dicotylédones. L’absence de NRG1-like corrèle avec l’absence de TIR-NB-LRR dans ces génomes et propose un lien fonctionnel exclusif entre les NRG1-like et les TIR-NB-LRR. L’omniprésence du groupe ADR1-like et des CC-NB-LRR suggère aussi un lien fonctionnel entre ces deux groupes. Il est toutefois possible que la fonction de NB-LRR auxiliaire des groupes ADR1-like et NRG1-like soient partiellement redondante, ou additive, pour la réponse immune. Afin de confirmer la nécessité des CC[indice inférieur R]-NB-LRR pour les réponses de défenses médiées par les NB-LRR et pour en plus discriminer les besoins entre les groupes ADR1-like et NRG1-like, des mutants adr1 ou nrg1 ont été testés quant à leur capacité à compléter la réponse de défense initiée par différents NB-LRR classiques. Les résultats préliminaires suggèrent que le groupe ADR1-like n’est pas nécessaire pour les réponses de défense médiée par les TIR-NB-LRR RPS6 chez Arabidopsis thaliana et N chez Nicotiana benthamiana. L’absence de l’un des deux représentants NRG1-like d’Arabidopsis thaliana, soit NRG1.1 ou NRG1.2, n’affecte aucune réponse de défense médiée par un TIR-NB-LRR ou un CC-NB-LRR. L’homologie élevée de 73% entre ces deux protéines indique possiblement une fonction redondante. Un double mutant nrg1 a été produit afin de poursuivre l’investigation de la fonction du groupe NRG1-like dans les réponses de défense. Puisque les gènes NRG1.1 et NRG1.2 sont arrangés en tandem dans le génome d’Arabidopsis thaliana, une méthode optimisée permettant de sélectionner un événement de recombinaison méiotique rare entre deux allèles mutantes nrg1.1 et nrg1.2 a été choisie pour produire le double mutant. Avec une méthode indirecte, il a été démontrée que la lignée AB possède un évènement de recombinaison entre ces deux allèles mutantes puisqu’une plante double mutant nrg1 homozygote a été récupérée dans sa progéniture. Les résultats préliminaires obtenus avec cette plante double mutant nrg1 homozygote suggèrent que le groupe NRG1-like serait nécessaire pour la réponse de défense médiée par le TIR-NB-LRR RPS4 et suggèrent également qu’une plante dépourvue de NRG1-like aurait un phénotype de croissance retardée ou ralentie, en plus d’une morphologie foliaire distincte. Il est également connu que le domaine N-terminal CC[indice inférieur R] des CC[indice inférieur R]-NB-LRR d’Arabidopsis thaliana peut à lui seul induire une réponse de défense lorsque surexprimé chez N.benthamiana. Afin de trouver des protéines interagissant avec ce domaine et de caractériser sa localisation cellulaire, des plantes d’Arabidopsis thaliana transgéniques surexprimant le domaine CC[indice inférieur R] de NRG1.1 couplé à la eYFP:HA ont été produites. Le matériel obtenu permettra spécialement de poursuivre la caractérisation du groupe NRG1-like sur lequel peu d’information est disponible à ce jour. Il sera également possible de déterminer le niveau de redondance entre les deux groupes de CC[indice inférieur R]-NB-LRR quant à leur nécessité pour les réponses de défenses médiées par les NB-LRR suite à la production d’un quintuple mutant adr1/nrg1 d’Arabidopsis ne possédant plus aucun CC[indice inférieur R]-NB-LRR.

À l'intérieur des voies de sécrétion, la famille des pro-protéines convertases (PCs) clive des précurseurs protéiques inactifs à une paire d'acides aminés basiques, ce qui résulte en la génération d'une multitude de peptides biologiquement actifs. Parmi la famille des PCs, PC1/3 et PC2 sont bien connues pour leur expression préférentielle chez les cellules neuro-endocriniennes. Cependant, de nombreuses données obtenues par le laboratoire démontrent l'expression basale de toutes les PCs, incluant PC1/3 et PC2, dans les ganglions lymphatiques, la rate et le thymus. Le but du projet était d'analyser l'expression des PCs, en mettant l'emphase sur PC1/3 et PC2 dans des conditions qui miment une infection bactérienne en utilisant le lipopolysaccharide (LPS), connu pour activer les cellules immunitaires via les récepteurs de type Toll. Une analyse spatiale et temporelle des tissus de rats contrôles et traités au LPS a été menée en utilisant l'hybridation in situ, le buvardage de type Northern, la spectrométrie de masse et des tests antibactériens. Concentrant l'étude sur la rate, l'expression basale de PC1/3 a été retrouvée dans la pulpe rouge et la zone marginale, ce qui suggère une expression par les macrophages. Le traitement au LPS a provoqué des changements significatifs dans l'expression de PC1/3 dont une induction chez les lymphocytes B des centres germinatifs. L'expression de PC2, indétectable dans la rate d'animaux contrôles, a été également induite dans les centres germinatifs suite à l'injection de LPS. La proenképhaline, un substrat connu de PC1/3 et PC2, a été induite dans la zone marginale suivant le traitement au LPS. L'analyse en spectrométrie de masse des extraits de rate a démontré la présence du peptide antibactérien enkélytine. L'utilisation de lignées cellulaires immunitaires a permis d'identifier un modèle exprimant PC1/3, soit la lignée de macrophage alvéolaire NR8383. Les expériences in vivo effectuées avec des souris knock-out (KO) pour PC1/3 ou PC2 exposées au LPS ont démontré des différences significatives au niveau de leur survie et de la variation de leur pression artérielle moyenne comparé aux souris de type sauvage. Notre étude confirme que l'expression de PC1/3 et PC2 n'est pas restreinte aux neurones et aux cellules endocriniennes, mais se retrouve aussi chez des macrophages et des lymphocytes. De plus, une plasticité de l'expression des PCs dans les cellules immunitaires a été observée dans des conditions simulant une infection bactérienne. L'ensemble de ces données implique clairement les convertases PC1/2 et PC2 dans la réponse immunitaire.

The proprotein convertases (PC) are endoproteolytic enzymes essential for the generation of bioactive peptides.The production of KO mice for some of these PCs has allowed us to identify many different physiological phenotypes for these enzymes. PC1/3 is traditionally classified as a neuroendocrine enzyme. This has been supported by many studies performed in PC1/3 KO mice, as well as human subjects deficient in PC1/3, where this enzyme is responsible for the cleavage of neuroendocrine substrates, namely POMC and pro-insulin. However, very little research has been done on the potential role of PC1/3 in the immune system, despite evidence of its expression in immune cells, including macrophages. In the present study, we investigate the PC1/3 KO mouse through an immunological aspect. Our laboratory has previously reported an increase in the expression of PC1/3 in the spleen following LPS stimulation. By examining closely the spleen, we observed a splenomegaly of the organ as well as a marked disorganization of the regions of the spleen, such as an invasion of the red pulp with the marginal zone, which may affect the proper immunological response. Labeling of different immune cells demonstrated a decrease in the dendritic cells present in the PC1/3 KO mouse spleen. An interesting phenotype that was observed in the PC1/3 KO mice is their sensitivity to an LPS-induced septic shock, which was evident by an exaggerated secretion of pro-inflammatory cytokines (IL-6, IL-1[bêta] et TNF-[alpha]). Furthermore, the present study identifies the macrophages as major contributors to the unbalanced secretion observed in the PC1/3 KO mice since we report an increase in cytokine secretion in isolated peritoneal macrophages. We also demonstrate a link with the adaptive immune system. A massive secretion of IFN-[gamma] was measured in the PC1/3 KO mouse plasma, supporting the notion that the Th1 pro-inflammatory pathway is predominant in these mice following an LPS challenge. Taking into account these results, the study presented identifies a novel and unconventional role of PC1/3 in the regulation of the innate immune system.

Vibrio splendidus LGP32 est une bactérie pathogène associée aux épisodes de mortalités estivales qui affectent la production d'huître Crassostrea gigas depuis des décennies. Nous avons montré ici que la porine OmpU était un effecteur majeur de l'interaction V. splendidus / C. gigas. Nous avons pour cela construit un mutant ΔompU de V. splendidus. Celui-ci nous a permis de mo ntrer l'implication de OmpU (i) dans la résistance de V. splendidus aux antimicrobiens, incluant ceux de l'huître, (ii) dans la « fitness » chez l'huître, et (iii) dans la virulence en infections expérimentales (mortalités de 56 % pour le sauvage versus pour le 11% mutant). En accord avec ces résultats, nous avons montré que la délétion de ompU modifiait la sécrétion de protéines dont l'expression est contrôlée par les voies de régulation de la virulence (ToxR) et de l'intégrité membranaire (SigmaE). Par ailleurs, nous avons montré que OmpU jouait un rôle essentiel dans la reconnaissance par les hémocytes. En effet, (i) in vivo, les gènes hémocytaires répondent différemment à l'infection par le Vibrio sauvage ou ΔompU, et (ii) in vitro, OmpU est nécessaire à l'invasion hémocytaire par V. splendidus. Cette invasion utilise la phagocytose dépendante de l'intégrine b et la SOD extracellulaire du plasma d'huître comme opsonine qui lie OmpU. Ainsi, OmpU est un facteur de virulence majeur qui permet l'infection des hémocytes dans lesquels il est capable de survivre en inhibant la formation de radicaux oxygénés et de vacuoles acides. La résistance du Vibrio aux antimicrobiens hémocytaires de l'huître, elle-même dépendante de OmpU, est probablement un élément supplémentaire favorable à la survie intra-cellulaire. / Vibrio splendidus LGP32 is a bacterial pathogen associated to the summer mortality outbreaks that have affected the production of Crassostrea gigas oysters over the past decades. We showed here that the OmpU porin is a major effector of the V. splendidus / C. gigas interaction. For that, we have constructed a ΔompU mutant of V. splendidus, and shown that the OmpU porin is implicated (i) in the resistance of V. splendidus to antimicrobials, including those of oyster, (ii) in its in vivo fitness, and (iii) in its virulence in oyster experimental infections (mortalities have been reduced from 56 % to 11 % upon mutation). In agreement, we have shown that the ompU deletion modified the expression of secreted proteins controlled by the virulence (ToxR) and the membrane integrity (SigmaE) regulation pathways. Furthermore, we have shown that OmpU has a major role in the recognition of V. splendidus by oyster hemocytes. Indeed, (i) in vivo, hemocyt e genes displayed differential responses to an infection with the wild-type or the ΔompU mutant, and (ii) in vitro, OmpU was necessary for hemocyte invasion by V. splendidus. This invasion process required the hemocyte b-integrin and the oyster plasma extracellular SOD, which was found to act as an opsonin recognizing OmpU. Thus, OmpU is a major virulence factor that allows infection of hemocytes in which V. splendidus is able to survive by inhibiting the production of reactive oxygen species and the formation of acidic vacuoles. Resistance of V. splendidus to hemocyte antimicrobials, which is also OmpU-dependant, is probably an additional determinant of V. splendidus intracellular survival.