L’activation des lymphocytes T (LT) CD8 naïfs mène à leur différenciation en deux sous-populations d'effecteurs, les SLEC (short-lived effector cells) et MPEC (memory precursor effector cells). Après contrôle de l’infection, les SLEC meurent par apoptose tandis que les MPEC deviennent des cellules mémoires qui protègent contre la réinfection. Peu de choses sont connues sur le rôle des mécanismes post-traductionnels, tel que la déubiquitination lors de la différenciation des LT CD8+. La déubiquitinase (DUB) BAP1 joue un rôle clé dans la différenciation thymique et dans le maintien des populations de LT matures. Elle interagit avec plusieurs partenaires comme YY1 et EZH2 dans des cellules autres que les LT. Certains de ces partenaires ont des rôles importants dans la biologie des LT CD8 notamment en contexte infectieux suggérant que BAP1 régule la réponse des LT CD8+ lors d’une infection. Afin de tester cela, des LT CD8 OT-I spécifiques pour le peptide ovalbumine dans lesquelles BAP1 a été surexprimé ont été transférés dans des souris infectées avec la bactérie Listeria monocytogenes codant pour l’ovalbumine (LM-OVA). Nos résultats au pic de la réponse démontrent un défaut de l’expansion clonale des LT CD8+, de la différenciation en SLEC et une augmentation de la différenciation en MPEC. Nous observons aussi une augmentation de la différenciation en LT centrale mémoire (TCM) au stade mémoire. Finalement, nous évaluerons aussi l’impact de la délétion de Bap1 dans la réponse des LT CD8+. Cela contribuera à une meilleure compréhension du rôle de l’ubiquitination dans la biologie des LT CD8+ dont l’importance est centrale dans la réponse face aux infections et au cancer. / Following antigen recognition, naive CD8+ T cells expand massively and differentiate into effector cells. After pathogen clearance, the short-lived effector cells (SLECs) die while memory precursor effector cells (MPECS) persist and differentiate into memory T cells to confer long-term protection against reinfection. The transcriptional network controlling the SLEC/MPEC differentiation is well characterized but little is known about the role of posttranslational modifications, such as deubiquitination, in this process. The deubiquitinase BAP1 interacts with multiple partners including YY1 and EZH2 that are important for CD8+ T cell response. BAP1 has been shown to participate in thymic differentiation and in the maintenance of mature peripheral T cells. However, the function of BAP1 during CD8+ T cell response to infection is unknow. To address this, we overexpressed BAP1 wild type (WT) in ovalbumin-specific (OT-I) CD8+ T cells by retroviral transduction and analysed their response after adoptive transfer into mice infected with Listeria monocytogenes encoding ovalbumin. The overexpression of BAP1 WT severely reduced CD8+ T cell expansion, SLEC differentiation and functionality. It also induces enhanced MPEC differentiation. In fact, we observed an increase in central memory CD8 T cell (TCM) differentiation 30 days following infection. Finally, we confirmed the presence of key partners of BAP1 complex in activated and naïve CD8+ T cells. As next steps, we will analyse the impact of BAP1-deficiency in CD8+ T cell response to infection. This will contribute to a better understanding of the role of deubiquitination in CD8+ T cell response

CD2 is a transmembrane molecule and a “non-canonical” member of the signaling lymphocyte activation molecule (SLAM) family of receptors that is expressed on T cells and NK cells. Its ligands, mouse CD48 and human CD58, are widely expressed on hematopoietic cells including antigen-presenting cells (APCs) and T cells. Previous studies indicated that CD2 promotes T-cell receptor (TCR) signaling when it is engaged by its ligands displayed on APCs. However, the supporting experimental data were rather controversial, and there is no general agreement about the role of CD2 in T cell activation. To study the function of CD2 and its ligands in T cells, we examined T cell functions in newly generated mouse strains lacking CD2 or CD48 in the C57BL/6 background. Compared to wild-type (WT) mice, T cells from CD2-deficient (“knock-out”; KO) mice had severe activation defects. Surprisingly, expression of CD48 on T cells, not on APCs, was also necessary for optimal T cell responses. We found evidence of CD2 interacted with CD48 in cis on T cells and observed their co-localization by confocal microscopy and fluorescence resonance energy transfer (FRET). The only exception was CD2-dependent cytotoxicity, which required CD48 both on T cells and on APCs. Mechanistic studies using mass spectrometry and structure-function analyses revealed that the cis interactions between CD2 and CD48 on T cells boosted TCR signaling, an effect that correlated with the capacity of CD2 to recruit the kinase Lck. Similarly, our further study revealed that the cis interactions between CD2 and CD58 on human T cells were also necessary for maximal TCR signaling and T cell activation. Taken together, our studies provide clear evidence that cis interactions between CD2 and its ligands on T cells are important in TCR signaling and T cell activation. Modulation of these cis interactions can be a promising approach to suppress or enhance T cell activation in a therapeutic setting. / CD2 est une molécule transmembranaire et un membre “ non-canonique ” de la famille de la famille SLAM (« signaling lymphocyte activation molecule ») exprimée à la surface des lymphocytes T et des cellules NK (« natural killer »). Les ligands de CD2, CD48 chez la souris et CD58 chez l’humain, sont exprimés de manière ubiquitaire sur les cellules hématopoïétiques, y compris sur les cellules présentatrices d’antigène (CPA) et lymphocytes T. Des études antérieures ont indiqué que CD2 est impliqué dans la signalisation des récepteurs TCR (« T-cell receptor ») en réponse à son engagement par CD48 sur le CPA; cependant, les données expérimentales qui supportent ce modèle sont plutôt contradictoires et aucun accord n’a été trouvé sur les rôle de CD2 dans l’activation de lymphocytes T. Pour étudier la fonction de CD2 et ses ligands, nous avons examiné les fonctions des lymphocytes T chez des souches de souris dépourvues de CD2 ou CD48 nouvellement générées à partir du “fond génétique” C57BL/6. Par rapport aux souris de type sauvage (WT; « wild-type »), les lymphocytes T de souris CD2-déficientes (« knock-out »; KO) présentent des sévères défauts d’activation. Il est intéressant de noter que l’expression de CD48 sur les lymphocytes T, mais non sur les CPA, était aussi nécessaire pour les réponses des lymphocytes T. Nous avons également démontré que CD2 interagit en cis avec CD48 sur les cellules T et avons observé leur co-localisation par microscopie confocale et FRET (« fluorescence resonance energy transfer) ». La seule exception était la cytotoxicité CD2- dépendante, qui nécessitait l’expression de CD48 à la fois sur les lymphocytes T et sur les CPA. L’étude des mécanismes par la spectrométrie de masse et les analyses structurefonction ont démontré que les interactions en cis entre CD2 et CD48 permettent de stimuler la signalisation du TCR, ce qui corrèle avec la capacité de CD2 à recruter la kinase Lck. De manière similaire, notre étude plus approfondie a démontré que les interactions en cis entre CD2 et CD58 sur les lymphocytes T humains sont nécessaires pour la signalisation maximale du TCR et l’activation cellulaire T. L’ensemble de nos études ont mis en évidence que les interactions en cis entre CD2 et ses ligands sur les lymphocytes T jouent un rôle important dans la signalisation du TCR et l’activation de ces cellules. La modulation de ces interaction en cis pourrait être une approche potentielle pour augmenter ou interférer avec l’activation des lymphocytes T dans un contexte thérapeutique.

L'efficacité de la réponse antitumorale repose sur l'activité des cellules T cytotoxiques, qui peut être stimulée par des vaccins contenant des antigènes spécifiques aux tumeurs. Malgré le fait d'être les principales cellules présentatrices d'antigènes (CPA) responsables de l'activation des cellules TCD8, les cellules dendritiques (CD) ont rencontré des défis dans le développement de vaccins contre le cancer, notamment en ce qui concerne leur fabrication et efficacité. Pour combler ces problèmes, cette étude propose d’utiliser des cellules stromales mésenchymateuses (CSM) comme plateforme de vaccination alternative, en exploitant les avantages des CSMs en matière de fabrication, de sécurité et de plasticité. La plasticité remarquable des CSMs leur permet d'acquérir une capacité de présentation croisée sous des stimuli spécifiques. Étant donné que la présentation croisée est essentielle pour induire l'activation des cellules T contre les antigènes tumoraux, cette étude vise à convertir les CSMs en cellules présentatrice d‘antigènes en améliorant l'exportation des antigènes des endosomes vers le cytosol - une étape critique du processus. Dans cette démarche, nous avons examiné une librairie de molécules dérivés de l’Accum, une molécule initialement conçue pour favoriser la destruction de la membrane endosomale. Après avoir évalué leur potentiel à induire la présentation croisée, nous avons sélectionné la molécule A1 pour des investigations subséquentes. Les études mécanistiques ont démontré qu'A1 déclenchait des processus cellulaires essentiels favorisant une présentation croisée efficace, notamment une augmentation de la capture, dégradation et évasion des antigènes des endosomes ainsi que la production de d’espèces oxygénés réactifs. L'efficacité thérapeutique des CSMs reprogrammées par A1 (ARM) en tant que vaccin anticancéreux a été évaluée chez des souris ayant des tumeurs, en monothérapie et en combinaison avec l’anti-PD-1. La thérapie combinée ARM a induit une régression tumorale et a augmenté les taux de survie dans les modèles de tumeurs solides. En conclusion, cette étude présente une stratégie innovante pour transformer les CSM en cellules à présentation croisée en déclenchant l'échappement endosomal de l'antigène. Les cellules ARMs en association avec des inhibiteurs des points de contrôle immunitaire présentent un potentiel en tant que plateforme de vaccination contre les tumeurs solides. De plus, ces résultats soulignent l'importance de l'évasion des endosomes dans la présentation croisée d‘antigènes et ouvrent la voie à de nouvelles plateformes de vaccins contre le cancer. / The effectiveness of antitumoral response relies on cytotoxic T-cell activity, which can be stimulated through vaccines carrying tumor-specific antigens. Despite being the primary antigen-presenting cells (APCs) responsible for CD8 T-cell activation, dendritic cells (DCs) have encountered challenges in cancer vaccine development, particularly in manufacturing and efficiency. To address this gap, this study proposes mesenchymal stromal cells (MSCs) as an alternative vaccine platform, leveraging the advantages in manufacturing, safety profile, and plasticity of MSCs. The remarkable plasticity of MSCs enables them to acquire cross-presentation capacity under specific stimuli. Given that cross-presentation is pivotal for inducing T-cell activation against tumor antigens, this study aims to convert MSCs into antigen cross-presenting cells by enhancing the export of antigens from endosomes to the cytosol—a critical step in the process. In this pursuit, we screened a library of Accum and variant molecules designed to promote endosomal disruption. After evaluating their potential to induce cross-presentation, we selected the molecule A1 for further investigation. Mechanistic studies demonstrated that A1 triggers essential cellular processes supporting efficient cross-presentation, including enhanced antigen uptake, processing, endosomal escape, and reactive oxygen species production. The therapeutic efficacy of A1-reprogrammed MSCs (ARMs) as an anticancer vaccine was evaluated in tumor-bearing mice, as monotherapy and combined with anti-PD-1. In solid tumor models, ARMs combination therapy induced tumor regression and increased survival rates. In conclusion, this study presents an innovative strategy to transform MSCs into cross-presenting cells by triggering antigen endosomal escape. ARM cells in combination with immune checkpoint inhibitors hold potential as a vaccination platform against solid tumors. These findings underscore the importance of endosomal escape on antigen cross-presentation and pave the way for new cancer vaccine platforms.

Streptococcus suis est un pathogène porcin et un agent de zoonose en émergence causant des maladies invasives graves. Lorsque la bactérie envahit l’hôte et se retrouve dans le sang, des neutrophiles se mobilisent rapidement pour tenter d’éliminer la menace grâce à de nombreux mécanismes anti-microbiens. Ces cellules sont régulées par le granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF) produit lors de l’infection. Il pourrait être un acteur clé du contrôle de l’infection par S. suis mais rien n’est connu sur la production et le rôle du G-CSF dans les infections à S. suis. De plus, le recrutement et l’activation des neutrophiles demeurent peu documentés. L’hypothèse de ce projet est que S. suis induit la production du G-CSF par les cellules de l’immunité innée suite à l’infection, et que le facteur module le recrutement et l’activation des neutrophiles. Cependant, S. suis limite l’activation des cellules immunitaires et se soustrait à l’élimination par les neutrophiles grâce à ses facteurs de virulence. Le 1er objectif consistait à caractériser le recrutement et l’activation des neutrophiles en réponse à S. suis dans un modèle d’infection murin (souris C57BL/6). Nous avons démontré que S. suis cause une mobilisation rapide des neutrophiles de la moelle osseuse vers le sang et la rate. Dans le sang, les neutrophiles présentent un phénotype activé. En parallèle, l’infection cause une élévation spectaculaire du G-CSF systémique, selon un patron similaire à celui des neutrophiles, suggérant un rôle du facteur dans la mobilisation de ces cellules. Le 2e objectif visait à comprendre les mécanismes moléculaires de production de G-CSF. Nous avons donc quantifié le G-CSF produit par différentes cellules immunitaires primaires de souris et démontré que les cellules dendritiques et les macrophages produisent du G-CSF en réponse à S. suis. Les cellules reconnaissent la bactérie par l’intermédiaire de leur Toll-like receptor (TLR) 2 et de récepteurs intracellulaires, ce qui engage des voies de signalisation clés pour la production de médiateurs pro-inflammatoires. Le 3e objectif consistait à élucider le rôle du G-CSF dans le recrutement et l’activation des neutrophiles lors de l’infection par S. suis, et les conséquences sur la pathogenèse. Dans unmodèle d’infection murin, nous avons démontré que le G-CSF cause la sortie des neutrophiles de la moelle osseuse vers le sang, sans que cela augmente l’élimination de la bactérie et la réponse inflammatoire. In vitro, S. suis active peu les neutrophiles porcins, et le G-CSF ne permet pas d’augmenter leurs fonctions. Le 4e objectif avait pour but de déterminer si certains facteurs bactériens de S. suis modulent la production de G-CSF et l’activation des neutrophiles. En utilisant des mutants et des composants bactériens purifiés, nous avons démontré que pour produire le G-CSF, les cellules dendritiques et les macrophages murins reconnaissent les lipoprotéines de S. suis. Cependant, celles-ci sont partiellement masquées par la capsule qui entoure la bactérie, limitant la production de la cytokine. De la même manière, la capsule gêne l’activation optimale des neutrophiles porcins ce qui empêche leur effet bactéricide. Une meilleure compréhension de la pathogenèse des infections à S. suis pourrait orienter de nouvelles stratégies thérapeutiques en lien avec les neutrophiles pour lutter contre la bactérie. Par exemple, le G-CSF couplé à des d’autres immunomodulateurs pourra être envisagé comme traitement métaphylactique dans les élevages porcins pour prévenir d’éventuelles éclosions. / Streptococcus suis is a porcine pathogen and an emerging zoonotic agent causing severe invasive diseases. When the bacterium invades the host and enters the bloodstream, neutrophils quickly mobilize to try to eliminate the threat through various antimicrobial mechanisms. These cells are regulated by granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF), which is produced during the infection. It could be a key player in controlling S. suis infection, but nothing is known about the production and role of G-CSF in S. suis infections. Furthermore, neutrophil recruitment and activation remain poorly documented. The hypothesis of this project is that S. suis induces G-CSF production by innate immune cells following infection, and the factor modulates the recruitment and activation of neutrophils. Nevertheless, S. suis prevents immune cells activation and evades elimination by neutrophils due to its virulence factors. The first objective was to characterize the recruitment and activation of neutrophils in response to S. suis in a murine infection model (C57BL/6). We demonstrated that S. suis infection causes a rapid release of neutrophils from the bone marrow to the blood and spleen. In the blood, neutrophils exhibit an activated phenotype. Simultaneously, the infection causes a dramatic increase in systemic G-CSF, following a pattern similar to that of neutrophils, suggesting a role for the factor in the mobilization of these cells. The second objective aimed to understand the molecular mechanisms of G-CSF production. We quantified G-CSF produced by different primary mouse immune cells and showed that dendritic cells and macrophages produce G-CSF in response to S. suis. Cells recognize the bacterium through their Toll-like receptor (TLR) 2 and intracellular receptors, engaging key signaling pathways for pro-inflammatory mediator production. The third objective was to elucidate the role of G-CSF in the recruitment and activation of neutrophils during S. suis infection, and its consequences for pathogenesis. In a murine model, we demonstrated that G-CSF causes the release of neutrophils from the bone marrow into the blood, without increasing bacterial clearance and inflammatory response. In vitro, S. suis weakly activates porcine neutrophils, and G-CSF does not enhance the cellular functions. The fourth objective aimed to determine if certain bacterial factors of S. suis modulate G-CSF production and neutrophil activation. Using mutants and purified bacterial components, we demonstrated that dendritic cells and murine macrophages recognize S. suis lipoproteins to produce G-CSF. However, these lipoproteins are partially masked by the bacterium's capsule, limiting cytokine production. Similarly, the capsule hinders optimal activation of porcine neutrophils, preventing their bactericidal effect. A better understanding of the pathogenesis of S. suis infections could guide new therapeutic strategies related to neutrophils to combat the bacterium. For example, G-CSF combined with other immunomodulators could be considered as a metaphylactic treatment in pig farming to prevent potential outbreaks.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Les ARN produits chez la bactérie Escherichia coli sont généralement amenés vers deux voies distinctes. Le plus souvent, l' ARN naissant se dissocie de la matrice, durant sa synthèse, afin d'être fonctionnel. Celui-ci peut alors servir de matrice pour les ribosomes qui le traduisent en polypeptides, ou alors il peut servir de matériau de structure dans la composition des ribosomes. Le second type de transcrit trouve son utilité lorsque l' ARN demeure attaché à la matrice ADN afin d'amorcer la réplication. Ce type d' ARN est très court et il est immédiatement utilisé comme amorce par la polymérase ADN de la cellule. Récemment, il a été démontré que les hybrides ARN­ADN peuvent aussi être impliqués dans la recombinaison. Plusieurs travaux menés sur la formation de ces structures hybrides indiquent que celle-ci dépend généralement du surenroulement de l' ADN et de certains paramètres de transcription. La formation d'hybrides ARN-ADN durant la transcription démontre bien que la compréhension des mécanismes de transcription serait évidemment incomplète sans y inclure la topologie de l' ADN. L'étude de la transcription révèle un mécanisme dynamique très complexe, finement régulé à plusieurs niveaux, tant à l'initiation, l'élongation, que la terminaison. La topologie de l' ADN, ainsi que les topoisomérases ADN ont été caractérisées comme des modulateurs importants dans toutes les étapes de l'expression génique, allant de la reconnaissance spécifique des promoteurs jusqu'au déplacement de l' ARN naissant ou de son attachement à la matrice ADN. De plus, la transcription est l'évènement génétique le plus fréquent dans une cellule. Selon le travail présenté ici, un des rôles essentiels de la topoisomérase I semble être l'inhibition de la formation d'hybrides ARN-ADN durant la transcription chez Escherichia coli. Ceux-ci semblent survenir principalement au niveau des opérons ribosomaux. Le couplage entre la traduction et la transcription, chez les ARNm, aide à prévenir la formation d'hybrides ARN-ADN. La croissance à basse température favorise l'appariement de l' ARN à l' ADN. La suite des travaux décrits propose que le rôle essentiel de la topoisomérase I chez Escherichia coli n'est pas la relaxation du surenroulement global de l' ADN, mais plutôt l'élimination du surenroulement local généré durant la transcription. Ce surenroulement semble responsable de l'initiation de la formation de structures hybrides ARN-ADN, alors que la gyrase provoquerait leur élongation. Ces observations permettent de suggérer de nouveaux rôles pour la topoisomérase I et la gyrase chez les bactéries.

Dans le contexte de la pandémie de COVID-19, de nombreuses recherches se sont penchées sur l’implication du SRAS-CoV-2 en tant que facteur de risque de complications obstétricales et de déséquilibre immunitaire pendant la grossesse. Cependant, peu d’études ont évalué l’impact du stress pandémique sur le profil immunitaire maternel, malgré la vulnérabilité connue de leur système immunitaire au stress chronique. Pallier ce manque de recherche est crucial compte tenu de l’association rapportée entre la prééclampsie (PE), et l’infection au SRAS-CoV-2. La PE est une complication obstétricale grave qui affecte 5 à 8 % des grossesses, et dont le rôle précis du déséquilibre immunitaire dans les manifestations cliniques de la maladie reste mal compris. À la suite de nos analyses approfondies sur l’effet du stress pandémique sur le profil immunitaire à l’interface materno-fœtale et dans la circulation maternelle, nos résultats ont révélé un débalancement important. Nous avons observé un environnement pro- inflammatoire local et systémique chez les personnes avec des grossesses sans complication, mais exposées au stress pandémique avec ou sans infection par SRAS-CoV- 2. Ces résultats soutiennent d’ailleurs l’association entre l’infection par le SRAS-CoV-2 et le risque accru d’hypertension et de PE, potentiellement médié en partie par le stress pandémique. Indépendamment du rôle possible de ce stress en tant que facteur de risque, notre analyse des changements immunitaires dans la circulation des personnes avec prééclampsie précoce (EOPE) et tardive (LOPE) a révélé des altérations distinctes. Dans le groupe LOPE, des variations protéomiques sont observées, tandis que le groupe EOPE présente un profil transcriptomique activé, favorisant une forte activation endothéliale. En somme, nos études mettent en évidence l’impact potentiel du stress pandémique sur la santé maternelle et fœtale et soulignent l’importance d’adresser l’EOPE et la LOPE distinctement. Cette compréhension approfondie est essentielle pour la gestion immédiate des complications obstétricales, et pour évaluer les implications à long terme sur la santé des mères et de leurs enfants. / Throughout the COVID-19 pandemic, many studies have investigated the involvement of SARS-CoV-2 as a risk factor for pregnancy complications and immune imbalance during pregnancy. However, few studies have assessed the impact of pandemic-related stress on the maternal immune profile, despite the known vulnerability of their immune system to chronic stress. Addressing this oversight is particularly relevant given the association between preeclampsia (PE) and SARS-CoV-2 infection. PE is a serious pregnancy complication that affects 5 to 8% of pregnancies, with excessive inflammation and immune imbalance. Nevertheless, the exact contribution of these factors to the clinical manifestations of the pathology remains unclear. After conducting a thorough analysis of the impact of pandemic stress on the immune profile at the maternal-fetal interface and in maternal circulation, our findings revealed significant imbalance. We observed a pronounced pro-inflammatory environment locally and systemically in individuals with uncomplicated pregnancies but exposed to the pandemic stress, regardless of SARS-CoV-2 infection. These results further support the association between SARS-CoV-2 infection and increased risk of hypertension and PE, which could also be mediated by pandemic-related stress. Regardless of the potential role of pandemic stress as a risk factor, our analysis of immune changes in the circulation of individuals with early-onset preeclampsia (EOPE) and late-onset preeclampsia (LOPE) revealed distinct alterations. In the LOPE group, proteomic variations are observed, while the EOPE group exhibits an activated transcriptomic profile, promoting increased endothelial activation. In summary, our studies highlight the potential impact of pandemic stress on maternal and fetal health and underscore the importance of addressing EOPE and LOPE distinctly. This comprehensive understanding is essential for promptly addressing pregnancy complications and for assessing the long-term implications for the health of both mothers and their children.

Chaque année, les maladies respiratoires figurent parmi les dix premières causes de décès dans le monde. L'exposition continue de l'épithélium pulmonaire aux particules et microorganismes aériens explique en partie cette vulnérabilité. Cette situation génère un dilemme immunologique pour l'organisme : il doit produire une réponse immunitaire adéquate pour protéger l’épithélium respiratoire tout en limitant l’inflammation qui pourrait nuire à son intégrité. Les lymphocytes T-CD8+ jouent un rôle essentiel dans l’immunosurveillance des cellules infectées ou tumorales. Leur activation rapide repose sur l’expression généralisée du Complexe Majeur d’Histocompatibilité de type I (CMH I) par toutes les cellules nucléées. Notre laboratoire a découvert en 2020 que les Cellules Épithéliales Pulmonaires (CEP) expriment peu de CMH I. Cette observation soulève des questions sur l'efficacité de la surveillance immunitaire dans les poumons, souvent cibles de maladies graves comme les infections, les cancers et les maladies chroniques. Cette thèse vise à explorer les mécanismes régulant l'expression du CMH I dans les CEP, en conditions normales et pathologiques, afin de comprendre les implications des variations de son expression sur la santé respiratoire. La première étude présentée dans cette thèse aborde la régulation du CMH I dans les CEP de souris en réponse à un contexte inflammatoire. Ces travaux ont révélé la capacité des CEP à augmenter significativement leur expression de CMH I en cas d'inflammation. À l'aide de modèles de souris transgéniques, les molécules impliquées dans cette régulation ont été identifiées, en particulier les Interférons (IFN) via les facteurs STAT1, STAT2 et NLRC5. De plus, ces analyses ont mis en évidence une association entre l'augmentation du CMH I et une diminution significative de gènes essentiels à l'intégrité de l'épithélium pulmonaire, soulignant ainsi un équilibre délicat entre défense immunitaire et maintien de l'intégrité tissulaire. Une seconde étude, basée sur des analyses de séquençage ARN de cellules uniques, a confirmé la faible expression du CMH I dans les CEP humaines. Ces résultats ont mis en lumière une augmentation significative de son expression chez des patients atteints de trois types de maladies respiratoires chroniques : la Maladie Pulmonaire Obstructive Chronique (MPOC), la Fibrose Pulmonaire Idiopathique (FPI) et la Fibrose Kystique (FK), principalement médiée par la voie NF-B. De plus, cette étude a révélé un dimorphisme sexuel dans l’expression du CMH I chez des donneurs sains ainsi que chez les patients atteints de MPOC et de FPI, avec des tendances opposées dans les deux maladies. Les analyses d’expression différentielle de gènes suggèrent une implication du stress oxydatif dans la régulation différenciée du CMH I entre hommes et femmes. Ces travaux représentent une avancée significative dans la compréhension des mécanismes régulant le CMH I dans les CEP, ainsi que des facteurs influençant la diversité de son expression. Les variations d’expression du CMH I dans les CEP pourraient jouer un rôle majeur dans la pathogenèse des maladies respiratoires et dans la susceptibilité individuelle à différentes affections. Ces découvertes ouvrent la voie à une meilleure compréhension de la physiologie pulmonaire, des maladies respiratoires, et à des approches thérapeutiques plus ciblées et personnalisées. / Respiratory diseases consistently rank among the top ten causes of global mortality every year. The continuous exposure of the pulmonary epithelium to airborne particles and microorganisms partly explains this vulnerability. This situation creates an immunological dilemma for the organism: it must produce an adequate immune response to protect the respiratory epithelium while limiting inflammation that threatens its integrity. CD8+ T lymphocytes play an essential role in immunosurveillance against infected or tumor cells. Their swift activation hinges on the widespread expression of the major histocompatibility complex class I across all nucleated cells. Our laboratory discovered in 2020 that Lung Epithelial Cells (LECs) exhibit shallow levels of MHC I expression. This discovery prompted critical inquiries into the efficacy of pulmonary immune surveillance, crucial given the lungs' heightened susceptibility to various ailments such as infections, cancers, and chronic illnesses. This thesis aims to explore the mechanisms regulating MHC I expression in LECs under normal and pathological conditions to understand the implications of its expression variations on respiratory health. The first study that will be presented examines MHC I regulation in mice's LECs during inflammation. These works highlighted the ability of LECs to significantly increase their expression of MHC I in response to an inflammatory challenge. The molecules involved in this regulation were identified using transgenic mouse models, including IFN through STAT1, STAT2, and NLRC5 factors. Additionally, these analyses revealed an association between increased MHC I expression and a significant decrease in genes essential for the integrity of the pulmonary epithelium, emphasizing a delicate balance between defense and integrity maintenance. In a second study, analyses of single-cell RNA sequencing confirmed the low expression of MHC I in human LECs. These results also demonstrated a significant increase in its expression in LECs from patients with three types of chronic respiratory diseases: Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD), Idiopathic Pulmonary Fibrosis (IPF), and Cystic Fibrosis (CF), principally mediated by the NF-B pathway. Furthermore, this study highlighted a sexual dimorphism in MHC I expression in healthy donors as well as in patients with COPD and IPF, with opposite directions in the two diseases. Differential gene expression analysis suggests an involvement of oxidative stress in the differentiated regulation of MHC I between men and women. Our comprehensive analyses offer profound insights into the intricate regulatory mechanisms governing MHC I expression in LECs and shed light on the factors contributing to its heterogeneous expression. These variations in MHC I expression levels could significantly influence the pathogenesis of respiratory disorders and individual susceptibilities to diverse respiratory ailments. These works pave the way for a better understanding of pulmonary physiology and respiratory diseases and toward more personalized therapeutic management of chronic respiratory alignments.

Le CD154 est une glycoprotéine transmembranaire de type II, appartenant à la famille des facteurs de nécrose tumorale (TNF) et s’exprime d’une façon transitoire à la surface des lymphocytes T activés et des plaquettes. Notre laboratoire a démontré que la forme membranaire devient soluble suite à un clivage enzymatique par les métalloprotéinases (ADAM-10 et ADAM-17). De plus, il a été montré que le CD154 soluble (sCD154) peut aussi être relâché du milieu intracellulaire sans qu’il soit exprimé à la surface cellulaire suite à un clivage enzymatique intracellulaire entre les résidus acide Glutamique 112 (E112) et Méthionine 113 (M113). Les deux formes du CD154, soluble et membranaire, possèdent une structure trimérique nécessaire pour son activité biologique. Son récepteur principal, le CD40, est une glycoprotéine de type I appartenant à la famille des récepteurs des TNFs. Il est exprimé constitutivement à la surface des cellules B, des cellules dendritiques, des macrophages, des basophiles, des plaquettes, ainsi qu’à la surface de certaines cellules non hématopoïétiques telles que les cellules endothéliales, les fibroblastes et les cellules du muscle lisse vasculaire. Outre le CD40, quatre autres récepteurs appartenant à la famille des intégrines, ont été identifiés: l’αIIbβ3, l’α5β1, l’αMβ2, l’αvβ3 et l’α4β1. Les études de notre laboratoire ont démontré que l’interaction du CD154 avec ses récepteurs induit une activation bidirectionnelle, cependant, on a observé que le clivage du CD154 de la membrane cellulaire reste une propriété privilège au CD40. Le travail illustré dans cette thèse consiste à étudier l’inhibition du clivage enzymatique du CD154 et son effet dans la régulation de la réponse immune. Les résultats générés ci-dessous montrent que le CD154 résistant au clivage est un stimulant plus important que sa forme clivable. En effet, la double mutation des résidus E112 et M113 du CD154 abolit sa libération spontanée du milieu intracellulaire ainsi que son clivage de la membrane médié par le CD40 sans affecter sa liaison à ce dernier. Ce mutant s'est avéré capable d'induire une réponse apoptotique plus importante des cellules B, des réponses prolifératives plus prononcées et déclenche la différenciation des cellules B humaines d’une manière plus significative que le CD154-WT. De plus, notre étude met en évidence le développement et la caractérisation d'un anticorps monoclonal (mAb), le Clone 8, capable d'inhiber la libération/le clivage du CD154 à partir des cellules et ainsi de le maintenir à la surface cellulaire et d'augmenter sa puissance en tant qu'activateur des réponses induites par le CD40. Le Clone 8 est capable de lier le CD154 murin et d’inhiber son clivage de la surface cellulaire de la même façon que celle étudiée dans les cellules humaines. Ces travaux vont permettre le passage de cet anticorps bloquant le clivage du CD154 au stade des essais cliniques afin de mettre en place un nouveau traitement efficace pour les maladies auto-immunes et le cancer. / CD154 is a type II transmembrane glycoprotein belonging to the tumor necrosis factor superfamily (TNF), that is transiently expressed on the surface of activated T cells and platelets. We have demonstrated that this membrane form becomes soluble following an enzymatic cleavage by metalloproteinases (ADAM-10 and ADAM-17). CD154 also exists in a soluble form originating from a direct release of an intracellular processing without being expressed on the cell surface. This fragment is the result of an intracellular enzymatic cleavage between the residues Glutamic acid at position 112 (E112) and Methionine at position 113 (M113). Both soluble and membrane-bound forms of CD154 occur as non-covalently-linked homotrimers a property conveying to CD154 its biological activity. Its main receptor, CD40, is a type I glycoprotein belonging to the TNF receptor family. It is constitutively expressed on the surface of immune and non-immune cells including B cells, dendritic cells, macrophages, basophils, endothelial cells, fibroblasts, and vascular smooth muscle cells. CD154 was also shown to bind other receptors: αIIbβ3, α5β1, αMβ2, αvβ3 and α4β1 integrin. We have shown that the interaction of CD154 with its receptors induces bidirectional activation, however, only CD40 was capable of inducing the cleavage of CD154 from T cell surface. Our results here consist in studying the inhibition of the enzymatic cleavage of CD154 and its effect in the regulation of the immune response. Our data show that the cleavage resistant CD154 is a more potent stimulant than its cleavable form. Indeed, the double mutation of residues E112 and M113 of CD154 abolishes its spontaneous release from the intracellular milieu as well as its cleavage from the membrane. This mutant was found to be able to induce a stronger apoptotic response from B cells, induce more pronounced proliferative responses and trigger human B cell differentiation in a more significant way than CD154-WT. In addition, our study highlights the development and characterization of a monoclonal antibody (mAb), Clone 8, capable of inhibiting the release/cleavage of CD154 from cells and thus maintain it on the cell surface and increase its potency as an activator of CD40-induced responses. Clone 8 binds murine CD154 and inhibit its cell surface cleavage in the same way that in human cells. This study will allow the passage of this antibody blocking the cleavage of CD154 to the stage of clinical trials to develop a novel tool to treat diseases in which CD154 is implicated.

Le système immunitaire est divisé en deux réponses : innée et adaptative. Dans la réponse adaptative, les principaux acteurs sont les cellules T CD8 et CD4, dont l'activation est médiée par le complexe antigène-récepteur (TCR) et la génération de signaux intracellulaires. L'intensité du signal est contrôlée par l'affinité du ligand impliquant la kinase p56lck et la protéine adaptatrice SLP-76. Les souris dépourvues de SLP-76 sont bloquées dans leur développement thymique, ce qui rend difficile l'évaluation de l'importance de l'adaptateur, dans la fonction des cellules T périphériques. Récemment, le laboratoire Rudd a généré une souris knock-in (KI) avec une forme de SLP-76 mutée au niveau d'un seul résidu, K56, ayant des cellules T périphériques normales. Cette mutation empêche SLP-76 de se lier au complexe de pore nucléaire (CPN). L'objectif de ce mémoire est de comprendre le rôle de SLP-76, plus particulièrement du mutant K56E dans le contrôle de certains aspects de la fonction des cellules T périphériques. K56E sur un fond transgénique OT1, a montré une déficience partielle de la fonction et du métabolisme des cellules T en réponse à des ligands peptidiques d'ovalbumine de poulet, de différentes affinités. Plus précisément, les voies de la glycolyse et de la phosphorylation oxydative en ont été altérées. Dans l'ensemble, l'altération des fonctions et du métabolisme des lymphocytes T chez le mutant K56E confirme l'existence d'un lien entre le SLP-76 et le métabolisme des lymphocytes T, ce qui pourrait avoir des implications importantes dans le développement de thérapies ciblant la fonction des lymphocytes T. / The immune system is divided into two responses: innate and adaptive. In the adaptive response, the main players are CD8 and CD4 T-cells whose activation is mediated by ligation of the antigen-receptor complex (TCR) and its generation of intracellular signals. The strength of signal is controlled by the affinity of the ligand in a process that involves upstream kinases such as p56lck and downstream targets such as the adaptor protein SLP-76. Mice lacking SLP-76 are blocked in thymic development, making it difficult to assess the importance of the adaptor in peripheral T-cell function. Recently, the Rudd lab generated a knock-in (KI) mouse with a form of SLP-76 mutated at a single residue K56 which shows a normal peripheral T-cell compartment. The mutant prevents SLP-76 binding to the nuclear pore complex (NPC). The object of this dissertation is to understand role of SLP-76 and specifically the K56E mutant in the control of aspects of peripheral Tcell function. The K56E mutant on an OT1 TCR transgenic background showed a partial impairment of T-cell function and metabolism in response to chicken ovalbumin peptide ligands of different affinities. Specifically, both glycolysis and oxidative phosphorylation pathways were impaired in response to peptide ligand activation. Overall, the impairment of T-cell function and metabolism in the K56E mutant supports a link between SLP-76 and T-cell metabolism which may have important implications in the development of therapies targeting T-cell function.

Le glioblastome (GBM) représente environ 50 % des gliomes, le type de tumeur cérébrale le plus répandu. Sa forte agressivité se traduit par un faible et inquiétant taux de survie médian de 8 mois. La résistance intensive aux traitements actuels du GBM souligne la nécessité d'approches innovantes. Malgré l'essor récent d’immunothérapies ces dernières années, le GBM présente plusieurs attributs qui entravent l’efficacité de ces thérapies. Les cellules Natural Killer (NK) possèdent d’intéressantes propriétés anti-tumorales qui encouragent leur utilisation en tant que source prometteuse de thérapie cellulaire adoptive pour relever les défis posés par le GBM. Ce projet est une collaboration avec Scott McComb (National Research Center, Ottawa), dont l'équipe a développé des vecteurs lentiviraux de récepteurs antigéniques chimériques (CARs) ciblant EGFRvIII et HER2, respectivement exprimés dans 30 % et surexprimés dans 80 % des cas de GBM. Nous proposons d’adapter ces constructions aux domaines activateurs transmembranaires et intracellulaires optimisés pour la signalisation des cellules NK. L’objectif est d'optimiser la stabilité de l'expression CAR dans les cellules NK. Cela permettra d'augmenter durablement l'efficacité et la spécificité de la cytotoxicité cellulaire de cellules cancéreuses EGFRvIII+ et HER2+. Des vecteurs lentiviraux codant pour le rapporteur eGFP sous 5 promoteurs différents ont été produits. Des cellules NK primaires activées ont été modifiées par transduction lentivirale et triées en fonction de l'expression du transgène afin d'enrichir la population de cellules modifiées. Nos données suggèrent que la séquence régulatrice minimale UCOE pourrait conférer à elle seule une expression stable et robuste du transgène dans les cellules NK pendant 12 semaines. Ce promoteur a ensuite été incorporé dans les constructions CAR-NK pour optimiser la stabilité d’expression du CAR. L’efficience des CAR anti-EGFRvIII et des CAR anti-HER2 ont été évaluées in vitro en utilisant la lignée cellulaire U87 dérivée du GBM dans des tests de cytotoxicité. Parmi les constructions sélectionnées, CAR-F269 et sdCAR-HER2-6 ont montré une cytotoxicité significativement améliorée par rapport aux cellules NK non modifiées contre des cibles spécifiques de l'antigène. L'amélioration de la cytotoxicité observée avec sdCAR-HER2-6 était positivement corrélée à l'intensité de l'expression de HER2 dans les cellules cibles. Ce projet représente une preuve de principe qui suggère le potentiel de la thérapie CAR-NK comme une voie prometteuse dans la lutte contre le GBM et d'autres tumeurs solides. / Glioblastoma (GBM) accounts for approximately 50% of gliomas, the most prevalent type of brain tumor. Its high aggressiveness results in a worrying poor median survival rate of 8 months. Intensive resistance to current treatments for GBM highlights the need for innovative approaches. Despite recent growth in immunotherapies, GBM exhibits several hallmarks that hinder effectiveness of such therapies. Natural killer (NK) cells display interesting anti-tumoral properties that encourage their use as a promising adoptive cell therapy source to address the GBM challenges. This project is a collaboration with Scott McComb (National Research Center, Ottawa), whose team developed lentiviral vectors coding for chimeric antigen receptors (CARs) targeting EGFRvIII and HER2, which are respectively expressed in 30% and overexpressed in 80% of GBM cases. We propose to adapt these constructs to transmembrane and intracellular activator domains which are optimized for NK cell signaling. The objective is to optimize the stability of CAR expression in NK cells. This will allow for a sustained increase in killing efficacy and specificity of EGFRvIII+ and HER2+ cells. First, lentiviral vectors encoding the eGFP reporter under 5 different promoters were produced. Activated primary NK cells were modified by lentiviral transduction and sorted for transgene expression to enrich the population of modified cells. Our data suggest that the minimal regulatory sequence UCOE may confer alone a stable and robust transgene expression in NK cells for 12 weeks. The UCOE promoter was then incorporated into CAR-NK constructs to optimize the stability of CAR expression. The efficiency of anti-EGFRvIII CARs and anti-HER2 CARs were evaluated in vitro using the GBM-derived U87 cell line in cytotoxicity assays. Among the screened constructs, CAR-F269 and sdCAR-HER2-6 exhibited significantly enhanced cytotoxicity against antigen-specific targets, in comparison to unmodified NK cells. The enhancement of cytotoxicity observed with sdCAR-HER2-6 was found to positively correlate with the intensity of HER2 expression in the target cells. This project represents a proof of principle that suggests the potential of CAR-NK therapy as a promising avenue of in the fight against GBM.