La leucémie aigüe myéloïde est un cancer hautement létal notamment parce que le taux de rechutes est élevé, ce qui traduit l’importance du développement de nouvelles thérapies. Ces dernières peuvent tirer avantage du fait que les cellules leucémiques peuvent exprimer des antigènes qui ne sont pas exprimés par les tissus sains, soit les antigènes spécifiques aux tumeurs (TSA). À cet effet, nos collaborateurs ont découvert une source importante « d'aberrantly expressed TSA » (aeTSA) dans les régions non codantes de l’ADN. Ces aeTSA sont présentés par les molécules de CMH I et plusieurs ont provoqué la réactivité des lymphocytes T (LTs) in vitro. En plus d'être spécifiques aux cellules cancéreuses, ces aeTSA sont partagés entre plusieurs patients ce qui fait d'eux des cibles intéressantes dans le cadre d’immunothérapies. Sachant que c’est le récepteur de cellules T (TCR) qui confère la spécificité aux LTs, le but est d'isoler et de caractériser des TCR anti-aeTSA en vue de leur utilisation comme outils thérapeutiques. Pour ce faire, l’expansion de LTs CD8+ naïfs provenant de donneurs sains a été réalisée grâce à une co-culture avec des cellules dendritiques autologues chargées avec l'aeTSA d’intérêt. Les LTs CD8+ spécifiques du aeTSA ont été triés à l’aide d'un marquage dextramères et l’ARN a été isolé afin de réaliser le séquençage du TCR. Ce dernier a révélé que le répertoire de TCR anti-aeTSA est nettement oligoclonal, facilitant l'identification des séquences des chaînes α et β des clonotypes les plus abondants. En revanche, les répertoires de TCR anti-LMP2 426-434 (antigène viral) et anti-WT1 37-45 (antigène associé aux tumeurs) étaient plus diversifiés. De plus, des tests d'avidité fonctionnelle réalisés à l'aide d'ELISpot en concentrations décroissantes de peptides ont révélé que l'avidité fonctionnelle des LTs qui reconnaissent les aeTSA est similaire à celle du peptide LMP2 426-434, ce qui suggère que les aeTSA stimulent des réponses T de hautes avidités. Ensuite, la délétion du TCR endogène a été réalisée à l'aide de la technique CRISPR-Cas9, montrant plus de 90% d'efficacité. À des fins d'optimisation de protocoles, le TCR 1G4 spécifique de NY-ESO-1 a été introduit dans le locus TRAC et, simultanément, le knock-out de la chaîne α du TCR endogène a été réalisé afin de limiter les mésappariements et la compétition entre ces deux TCR. Les prochaines étapes seront d’introduire le gène codant pour le TCR spécifique d'aeTSA dans des LTs et de vérifier que les cellules éditées sont réactives envers ces aeTSA. Finalement, ce projet pourrait ouvrir la voie au ciblage d'aeTSA à l’aide de l’ingénierie du TCR pour rediriger un grand nombre de LTs envers les cellules leucémiques. / Acute myeloid leukemia is a highly lethal cancer for which effective immunotherapies are actively sought. These immunotherapies can take advantage of the fact that leukemia cells can express antigens that are not expressed by healthy tissues, namely tumor-specific antigens (TSA). In this regard, our collaborator's team has discovered an important source of aberrantly expressed TSA (aeTSA) in the non-coding regions of DNA. These aeTSAs are presented by MHC 1 molecules and can elicit T cells reactivity in vitro. In addition to being specific to cancer cells, these aeTSAs are shared between several patients, which makes them interesting targets in the context of immunotherapies. Knowing that the T cell receptor (TCR) is responsible for T cells specificity, the goal is to isolate and characterize anti-aeTSA TCRs for their use as therapeutic tools. To this end, we expanded aeTSA-specific T cells from naive CD8+ T cells obtained from healthy donors through co-culture with autologous dendritic cells loaded with the relevant aeTSA. The aeTSA-specific CD8+ T cells identified by dextramer staining were sorted for RNA extraction TCR sequencing. Amplicon sequencing reveals that the expanded anti-aeTSA TCR repertoire is markedly oligoclonal, facilitating the identification of dominant TCR α and β chains. In contrast, the anti-LMP2 426-434 (viral antigen) and anti-WT1 37-45 (tumor-associated antigen) TCR repertoires were more diverse. In addition, functional avidity tests, performed using ELISpot in decreasing concentrations of peptides, revealed that the functional avidity of T cells recognizing aeTSA is similar to LMP2 426-434 peptide, suggesting that aeTSAs stimulate high-avidity responses. Then, endogenous TCR knock-out was performed using the CRISPR-Cas9 technique, showing more than 90% efficiency. For protocol optimization purposes, the 1G4 TCR specific for NY-ESO-1 was introduced into the TRAC locus and, simultaneously, the knock-out of the α chain of the endogenous TCR was achieved in order to limit mismatches and competition between these two TCRs. The next steps will be to introduce the gene coding for the aeTSA-specific TCR into T cells and to validate that the edited cells are reactive toward these aeTSAs. Ultimately, this project could pave the way for targeting aeTSAs using TCR engineering to redirect large numbers of T cells toward leukemic cells.

La réponse immunitaire de type humorale se déclenche suivant certaines infections virales et bactériennes de même que suivant une immunisation. Au niveau cellulaire, ce type de réponse favorise la formation de petites structures, nommées centres germinatifs (CG), qui se développeront dans les organes lymphoïdes secondaires (OLS) tels que la rate et les ganglions. Ces CG sont orchestrés par la présentation des antigènes étrangers par les cellules dendritiques et les cellules dendritiques folliculaires (FDC), aux cellules T et B respectivement, ainsi que par des interactions complexes survenant entre ces lymphocytes T et B. Suivant ce processus, les lymphocytes B quittant les CG se différencieront soient en plasmocytes sécréteurs d’anticorps de fortes affinités ou en cellules B mémoires qui assureront une protection lors d’une seconde exposition face à un antigène étranger ayant précédemment été rencontré. Plusieurs évidences suggèrent que la qualité de la réponse humorale est influencée par des variants génétiques. Par exemple, des études quantifiant les titres d’anticorps suivant la vaccination ont observé que ces titres variaient en fonction de différents groupes ethniques. Toutefois, malgré ces évidences, la contribution de la génétique quant à la variation des aspects cellulaires de la réponse humorale demeure incomplète. En utilisant douze lignées de souris génétiquement éloignées, nous avons donc évalué l'impact de la variabilité génétique sur les aspects cellulaires de cette réponse humorale, et ce, à l'état d'équilibre et suivant l’immunisation avec un antigène étranger. Pour ces deux conditions, nous avons quantifié, par cytométrie en flux, le nombre ainsi que la composition cellulaire (cellules B, plasmocytes et cellules T auxiliaires folliculaires) des CG contenus dans plusieurs OLS ainsi que dans la moelle osseuse des différentes lignées de souris. Après immunisation, le positionnement cellulaire au sein des CG de la rate a également été évalué par immunofluorescence. Nos résultats indiquent que le nombre et la taille des CG après immunisation ainsi que la composition cellulaire de ces CG à l’état d’équilibre et suivant l’immunisation varient entre les différentes lignées de souris à l’étude. Comme les douze lignées de souris ont été soumises aux mêmes conditions, ces résultats suggèrent que les variants génétiques, étant différents d’une lignée de souris à une autre, sont responsables des variations que nous avons observées au niveau des aspects cellulaires de la réponse humorale. Ce projet permettant de mieux comprendre l’impact de la variabilité génétique sur certains aspects de la réponse humorale pourrait ultimement mener à une amélioration des approches vaccinales chez les individus répondant moins bien à un certain type de vaccination. / The humoral immune response is triggered following certain viral and bacterial infections as well as following immunization. At the cellular level, this type of response promotes the formation of small structures, called germinal centers (GC), which develop into secondary lymphoid organs such as the spleen and lymph nodes. These GC are orchestrated by the presentation of foreign antigens by dendritic cells and follicular dendritic cells (FDC), to T and B cells respectively, and by subsequent interactions between these T and B lymphocytes. Following this process, B cells leaving the GC will differentiate into high-affinity antibody-secreting plasma cells or memory B cells that will provide protection upon a second exposure to a previously encountered foreign antigen. There is some evidence to suggest that the quality of the humoral response is influenced by genetic variants. For example, studies quantifying antibody titers following vaccination have observed that these titers vary across different ethnic groups. However, despite this evidence, the contribution of genetics to the variation of the cellular aspects of the humoral responses remains incomplete. Using twelve genetically divergent mouse strains, we therefore evaluated the impact of genetic variability on the cellular aspects of this humoral response at steady state and following immunization with a foreign antigen. For these two conditions, we quantified, by flow cytometry, the number as well as the cellular composition (B cells, plasma cells and T follicular helper cells) of the GC contained in several SLO and in the bone marrow of the different mouse strains. After immunization, cell positioning within the GC of the spleen was also assessed by immunofluorescence. Our results indicate that the number and size of GC after immunization as well as the cellular composition of these GC at steady state and following immunization vary between the different mouse strains studied. As the twelve mouse strains were subjected to the same conditions, these results suggest that the genetic variants, being different from one mouse strain to another, are responsible for the variations that we observed in the cellular aspects of the humoral response. This project, which allows us to better understand the impact of genetic variability on some aspects of the humoral response, could ultimately lead to an improvement in vaccine approaches in individuals who respond less well to a certain type of vaccination.

Les lymphocytes T (LT) CD8 sont un sous-type de cellules immunitaires qui participent à l’élimination des certains agents infectieux et de cellules tumorales. La capacité de réponse des LT CD8 est dépendante de leur état de différenciation. Lors d’une réponse immunitaire, les LT CD8 spécifiques à l’agent infectieux sont activés, se différencient et prolifèrent en LT effecteurs (LTE) qui participent à l’élimination de l’agent pathogène. Les LTE peuvent être distingués en effecteurs de courte durée de vie (SLEC), terminalement différenciés et éliminés par apoptose après l’infection, et en précurseurs des cellules mémoires (MPEC) qui survivent et génèrent les LT mémoires (LTM). Par contre, lors d’une infection chronique ou d’une réponse antitumorale, la persistance antigénique et inflammatoire induisent l’épuisement des LT CD8, soit un état de différenciation caractérisé par des fonctions effectrices et prolifératives diminuées ainsi qu’une forte expression de récepteurs inhibiteurs (RI). Afin d’améliorer les thérapies vaccinales, les traitements antitumoraux et les thérapies lors des infections chroniques, il est important de mieux comprendre la différenciation des LT CD8. Nous avons étudié le rôle de NR4A3 dans la différenciation des LT CD8 chez la souris. NR4A3 est un récepteur nucléaire et un facteur de transcription (FT) dont l’expression est rapidement induite par une stimulation antigénique, mais dont le rôle dans les LT CD8 n’a pas été encore déterminé. Nous avons émis l’hypothèse que l’expression de NR4A3 dans ces cellules suite à une stimulation antigénique contrôle leur différenciation. Premièrement nous avons étudié le rôle du NR4A3 dans la différenciation des LT CD8 lors d’une infection aiguë et avons déterminé que la délétion de NR4A3 dans les LT CD8 augmente la différenciation MPEC, la génération des LTM et la production de cytokines. La régulation de la différenciation des LT CD8 par NR4A3 est transcriptionnelle et, lors des premiers jours postinfection, sa délétion induit un programme transcriptionnel associé avec la différenciation des LTM. De plus, dès les premières heures postactivation, la délétion de NR4A3 favorise l’induction d’un état de chromatine plus ouvert avec une prédiction d’activité augmentée des FT bZIP. Deuxièmement, nous avons étudié le rôle de NR4A3 lors d’une réponse immunitaire antitumorale au cours d’une thérapie cellulaire adoptive (ACT) sous traitement d’anti-PD-L1 (ligand d’un RI) où la meilleure fonctionnalité et persistance des LT CD8 NR4A3 déficients ont été mises à l’épreuve. Ainsi, l’ACT avec des LT CD8 NR4A3 déficients augmente la survie de souris porteuses de tumeurs et les lymphocytes T infiltrants les tumeurs (TIL) NR4A3 déficients sont moins terminalement épuisés et présentent des plus fortes proportions et nombres cellulaires intra-tumoraux. Le profil transcriptomique au niveau de cellules uniques a révélé que les TIL NR4A3 déficients favorisent la génération de progéniteurs distincts et des populations fonctionnelles associées avec le traitement anti-PD-L1. En conclusion, NR4A3 est un régulateur de la fonction et la différenciation des LT CD8 dont l’activité pourrait être modulée afin d’améliorer les stratégies de vaccination ou les thérapies cellulaires. / CD8 T cells are an immune cell population involved in the clearance of different types of infections and the elimination of tumor cells. The response capacity of CD8 T cells depends on their differentiation state. During an immune response, antigen-specific CD8 T cells are activated, differentiate and proliferate into effectors that participate in elimination of the pathogen. Among the pool effectors, there are short-lived effector cells (SLEC) that are terminally differentiated and die by apoptosis after the infection clearance, and the memory precursors effector cells (MPEC) that survive to give rise to memory CD8 T cells. However, during chronic infection or an anti-tumor immune response, antigen persistence and inflammation induce CD8 T cell exhaustion, which is a differentiation state characterized by decreased effector functions and proliferative capacity and an increased expression of inhibitory receptors (IR). Thus, to be able to increase the efficiency of CD8 T cells following vaccination, in the context of antitumoral or during treatment against chronic viral infections, it is important to better understand CD8 T cell differentiation. We studied the role of NR4A3 in CD8 T cell differentiation in mice. NR4A3 in a nuclear receptor and transcription factor (TF), which expression is rapidly induced following antigenic stimulation, but the role of its induction in CD8 T cells was not yet identified. We propose that NR4A3 expression in CD8 T cells following antigenic stimulation controls their differentiation. First, we studied the role of NR4A3 in CD8 T cell differentiation during acute infection and determined that its deletion increases MPEC differentiation, memory generation, and cytokines production. NR4A3 regulates CD8 T cell differentiation at the transcriptional level, and its deletion induces a memory-related transcriptional program early during the immune response (day three post-infection). Moreover, a few hours following the CD8 T cell activation, NR4A3 deletion increased chromatin accessibility, particularly to bZIP TF. Secondly, we studied the role of NR4A3 during the antitumoral response in the context of adoptive cell therapy (ACT) and cotreatment with anti-PD-L1 (ligand of an IR), during which we tested the increased functionality and persistence of NR4A3 deficient cells. ACT with NR4A3-deficient cells increases the survival of tumor-bearing mice. In addition, NR4A3 deficiency increased the frequency of tumor-infiltrating lymphocytes (TILs) and decreased T cell exhaustion. Single-cell transcriptional profile of TILs revealed that NR4A3 deficiency induces the generation of a transcriptionally distinct progenitor population and an increase in functional populations associated with the anti-PD-L1 treatment. To conclude, NR4A3 is a new regulator of CD8 T cell differentiation and function whose activity regulation could increase the efficiency of vaccinations and cell therapy treatments.

Les infections virales peuvent demeurer latentes pendant plusieurs décennies et se réactiver pendant des périodes d’immunosuppression. Les receveurs de greffes hématopoïétiques sont particulièrement susceptibles compte tenu de l’immunosuppression importante qui est nécessaire pour prévenir le rejet ou la maladie du greffon contre l’hôte, souvent pendant des périodes prolongées. La plupart de ces infections ne peuvent pas être traitées avec des médicaments antiviraux, et lorsque c’est possible, les traitements peuvent amener de la résistance. L’injection de cellules T spécifiques contre les virus provenant de donneurs sains est un traitement efficace pour traiter ces infections virales potentiellement mortelles ou les cancers qu’elles causent. Cependant, la persistance de ces cellules est limitée en partie par la stimulation antigénique chronique qui cause l’épuisement des cellules T. En éliminant les membres de la famille de récepteurs orphelins NR4A, qui favorisent l’épuisement et limitent la différenciation en cellules mémoires durables, notre but est de rendre ces cellules transférées plus persistantes et efficaces. Nos données à ce jour montrent que l’élimination du récepteur NR4A3 n’ altère pas la différenciation mémoire ni la production de cytokines effectrices. Cependant, l’absence de NR4A3tend à amener une diminution le l’expression du marqueur d’épuisement Tim-3, ce qui suggère que l’on peut prévenir l’épuisement et ainsi améliorer les thérapies cellulaires en ciblant les membres de la famille des récepteurs NR4A. / Viral infections can lay dormant for decades only to reactivate in periods of immune suppression. Transplant recipients are particularly susceptible to these infections as they require intensive immunosuppression to prevent rejection or graft-versus-host-disease, often for the rest of their life. Most of these infections cannot be treated with currently available antiviral medications and those that do can develop resistance. Virus-specific T cells (VSTs) are a treatment that uses expanded T cells to treat these infections by infusing donor cells into patients with life-threatening viral infections and cancers. However, these cells have a limited lifespan in part due to chronic antigen stimulation causing T cell exhaustion and lack of persistence. By knocking out members of the NR4A family of orphan receptors, which favour exhaustion and limit differentiation into long-lasting memory cells, we aim to make these transferred cells more persistent and effective. NR4A3 knockout did not alter memory differentiation or effector cytokine production but did result in a trend towards decreased expression of the exhaustion marker Tim-3, which indicates that targeting members of this family may improve clinically translatable cellular therapies.

La dysfonction immunitaire des cellules T est une caractéristique de l’infection chronique par le virus de l'immunodéficience humaine (VIH). Pour évaluer la dysfonction des cellules T non spécifiques au VIH, il est nécessaire d’utiliser une méthode impliquant une activation à la fois générique et médiée par le récepteur des cellules T (TCR). Nous avons créé un système de cellules présentatrices d’antigène artificielles (CPAa) modulable. Ce système se compose d’une bicouche lipidique sur des microbilles de silice (5 um) compatibles avec la cytométrie en flux. Lorsque seul l’anti-CD3 est incorporé, l’activation des cellules T est limitée. L’introduction d’agoniste anti-CD28 a considérablement augmenté l’expression des cytokines et la régulation des marqueurs induits par l’activation. La costimulation CD28 modifie le profil de réponse, favorisant préférentiellement l’expression d’IL-2 par rapport à d’autres cytokines. Le besoin de la costimulation CD28 diffère également entre les populations mémoires de cellules T, les cellules mémoires plus différenciées bénéficiant davantage du CD28. Les cellules T CD4+ et CD8+ stimulées par les CPAa chez les gens infectés par le VIH (GIV) non traités présentent des fonctions effectrices altérées et une dépendance réduite au CD28. Ces fonctions sont encrichies en TNF⍺, IFNγ et CD107a, avec une réduction d’IL-2. La thérapie antirétrovirale normalise partiellement ce profil déformé dans les cellules T CD4+ mais pas dans les cellules T CD8+. Nos résultats montrent des biais intrinsèques aux cellules T qui pourraient contribuer à la dysfonction persistante des cellules T systémiques associée à la pathogenèse du VIH. / T-cell immune dysfunction is a hallmark of chronic human immunodeficiency virus(HIV) infection. To evaluate generalized dysfunction in T cells non-specific for HIV, a method involving both a generic activation and T-cell receptor (TCR) stimulation is necessary. We created a tunable artificial antigen-presenting cell (aAPC) system. This system consists of lipid bilayers on cytometry-compatible silica microbeads (5 um). When only anti-CD3 is incorporated, T-cell activation is limited. Introducing anti-CD28 agonists significantly elevated cytokine expression and upregulation of activation-induced markers. CD28 co-stimulation modulatesthe response profile, preferentially promoting IL-2 expression relative to other cytokines. The requirement for CD28 co-stimulation also differed between T cell subsets as more differentiated memory cells benefited more from CD28. aAPCs-stimulated CD4+ and CD8+ T cells from untreated HIV-infected individuals exhibit altered effector functions and diminished CD28 dependence. These functions are skewed towards TNF⍺, IFNγ, and CD107a, with reduced IL-2. Antiretroviral therapy partially normalizes this distorted profile in CD4+ T cells but not in CD8+ T cells. Our findings show T-cell intrinsic biases that may contribute to persistent systemic T-cell dysfunction associated with HIV pathogenesis.

Les exosomes apoptotiques (ApoExo) sont des vésicules extracellulaires (EVs) dérivées de lésions vasculaires et libérées par des cellules endothéliales (ECs) apoptotiques dont la taille, les protéines, le profil en ARN et l'activité enzymatique sont différents de ceux des corps apoptotiques classiques. Notre groupe a montré que les ApoExos accéléreraient le rejet vasculaire en association avec les anti-LG3 circulants, des auto-anticorps (auto-Ac) dirigés contre le LG3, le fragment 5' du perlécan. Nous avons également démontré le rôle de biomarqueur et le rôle effecteur des anti-LG3 dans les lésions vasculaires rénales, à la fois dans les reins natifs et transplantés. La néphrite lupique (NL) est une manifestation fréquente et grave du lupus érythémateux disséminé (LED). Il n'existe pas de biomarqueurs du dysfonctionnement rénal progressif dans la NL. Nous émettons l'hypothèse que les ApoExos stimulent des cellules B spécifiques qui existent dans le répertoire immunitaire normal et que les conditions pro-inflammatoires prévalant chez les patients atteints de LED, telles que l'activation accrue des récepteurs Toll-like (TLRs), amplifient cette réponse, conduisant à la production d'anti-LG3, un auto-Ac important dans l'établissement de la NL. Des cellules B productrices d’anti-LG3 ont été trouvées dans la cavité péritonéale de souris saines et ont produit des anti-LG3 suite à une stimulation in vitro avec des agonistes des TLR1/2, TLR4, TLR7 et TLR9. Il est intéressant de noter que ces cellules sont absentes de la cavité péritonéale de souris saines ayant reçu une injection d'ApoExos. En explorant l'importance fonctionnelle des TLRs dans le déclenchement d'une réponse auto-immune dans un modèle murin lupique, nous montrons que les agonistes de TLRs connus pour contribuer à la pathogenèse du LED (TLR2, 4, 7 et 9) déclenchent une production significativement plus élevée d'IgM anti-LG3, alors que la stimulation des TLRs qui ne sont pas associés à la pathogenèse du LED (TLR3 et 5) ne le fait pas. L’injection d'ApoExo a également déclenché l'axe auto-immun IL-23/IL-17 (mesuré par ELISA et essai cytokinique), augmenté les cellules B de centres germinatifs spléniques (mesuré par cytométrie de flux), augmenté les taux circulants d’IgG totaux, d’anti-LG3 et d’auto-Ac classiques du LED (mesuré par micropuce et ELISA) par rapport à l’injection de véhicule. Des niveaux élevés d'IgG anti-LG3 circulants sont observés chez les souris prédisposées au LED par rapport aux souris saines (mesurés par ELISA), ainsi qu'une proportion accrue de cellules B1 spléniques et de cavité péritonéale (mesurés par cytométrie de flux) augmentant avec l’établissement de la maladie. Ces observations suggèrent un rôle spécifique des ApoExos dans la modulation de la production d'auto-Ac qui, à son tour, déclenche l'involution microvasculaire importante dans les maladies auto-immunes et le rejet de greffe. Ces observations suggèrent également que les cellules B spécifiques de LG3 peuvent être modulées dans des conditions pro-inflammatoires telles que celles qui prévalent chez les patients atteints de LED, conduisant à la production d'auto-Ac. Une meilleure compréhension de l'impact de ces mécanismes permettra d'améliorer l'identification, la prédiction et la prise en charge de la NL. / Apoptotic exosomes (ApoExo) are vascular injury derived extracellular vesicles (EVs) released by apoptotic endothelial cells (ECs) with distinct size, protein, RNA profile and enzymatic activity from classical apoptotic bodies. Our group showed that ApoExo accelerated vascular rejection in association with circulating anti-LG3, autoantibodies (autoAb) against LG3, the 5’ fragment of the perlecan. We have also unravelled biomarkers and effector roles of anti-LG3 in kidney vascular damage in both native and transplanted kidneys. Lupus Nephritis (LN) is a common and serious manifestation of systemic lupus erythematosus (SLE). Biomarkers of progressive renal dysfunction in LN, are lacking. We hypothesize that ApoExo stimulate specific B cells that exist in the normal immune repertoire and that the pro-inflammatory conditions prevalent in SLE patients, such as increased Toll-like Receptors (TLRs) activation, amplify this response, leading to anti-LG3 production, autoAb of importance in LN development. B cells producing anti-LG3 were found in the peritoneal cavity of healthy mice and produced anti-LG3 AutoAb when stimulated in vitro with TLR 1/2, 4, 7 and 9 agonists. Interestingly, these cells disappeared from the peritoneal cavity of healthy mice infused with ApoExo. ApoExo infusion also triggered circulating IL-23/IL-17 autoimmune axis (measured by cytokines assay), increased splenic germinal centre B cells (measured by flow cytometry), increased total circulating IgG, anti-LG3 and classical autoAb (measured by microarray and ELISA) compared to vehicle infusion. Elevated circulating anti-LG3 IgG levels are found in SLE prone mice compared to healthy ones (measured by ELISA) as well as an increased proportion of splenic and peritoneal cavity B1 cells (measured by flow cytometry). Exploring the functional importance of TLRs in triggering such a response, we show that while TLR agonists known to contribute to SLE pathogenesis (TLR2, 4, 7 and 9) triggered significantly higher IgM anti-LG3 production, stimulation of TLR that are not associated with SLE pathogenesis (TLR3 and 5) did not. These observations suggest a specific role for ApoExo in modulating the production of autoAb which, in turn, trigger microvascular involution of importance in autoimmune diseases and transplant rejection. These observations also suggest that LG3-specific B cells may be modulated under pro-inflammatory conditions such as those prevalent in lupus patients, leading to production of autoAb. A better understanding of the impact of these mechanisms will lead to improved identification, prediction, and management of LN.

L’asthme est répandu chez 250 millions de personnes dans le monde, dont la majorité souffre d’asthme allergique à médiation IgE. La diaphonie neuro-immune a récemment fait l’objet d’études approfondies. La présente thèse comprend des études sur des modèles de souris, y compris nos travaux publiés portant sur l’interaction neurone sensoriel-cellule B, un manuscrit soumis sur l’interaction neurones pruricepteurs vagaux-basophiles, ainsi que nos méthodes de recherche publiées sous forme de chapitre de livre. Dans le chapitre 1, nous avons démontré que la perte de fonction des neurones sensoriels atténuait l’inflammation allergique des voies respiratoires induite par les acariens et l’activation des cellules IgE+ B. Les données in vitro suggèrent que l’activation des lymphocytes B et la production d’anticorps étaient améliorées par la substance P. Dans le chapitre 2, nous avons démontré que les neurones sensoriels vagaux répondent aux pruritogènes, à l’analogue du LPA xy-17, à la β-alanine et à la chloroquine, suggérant que le pruricepteur-comme le comportement de certains neurones sensoriels vagaux, comme le prédisent les récents résultats de séquençage d’ARN unicellulaire. Plus important encore, nous avons démontré que l’oncostatine M est produite par les basophiles sous stimulation basée sur FcεRI et peut sensibiliser plusieurs populations sensorielles vagales, y compris les sous-ensembles jugulaires TRPV1+Tac1+ et MrgprA3+. Enfin, dans le chapitre 3, nous illustrons les méthodes détaillées d’étude des neurones sensoriels vagaux, y compris les approches génétiques et pharmacologiques de perte de fonction, et l’analyse transcriptomique des neurones sensoriels vagaux issus du tri cellulaire activé par fluorescence (FACS). Prises ensemble, nos données suggèrent que les neurones sensoriels peptidergiques participent à l’établissement de l’immunité humorale et que les neurones pruricepteurs vagaux répondent aux médiateurs inflammatoires allergiques, y compris la cytokine amplificatrice des démangeaisons, l’oncostatine M, produite par les basophiles activés par FcεRI. Des études supplémentaires sont nécessaires pour déchiffrer le rôle des neurones pruricepteurs vagaux dans la transmission du signal du tronc cérébral, l’inflammation périphérique et la mécanique pulmonaire globale de l’asthme. / Asthma is prevalent among 250 million people globally, the majority of which feature IgE-mediated allergic asthma. The neuro-immune crosstalk has been under intense study recently. The present thesis comprises studies of mouse models, including our published work focusing on sensory neuron-B cell interaction, a submitted manuscript on vagal pruriceptor neurons-basophil interaction, as well as our research methods published as a book chapter. In chapter 1, we demonstrated that loss of function of sensory neurons dampened house dust mite-induced allergic airway inflammation, IgE+ B cell activation. In vitro data suggests that the B cell activation and antibody production were enhanced by substance P. In chapter 2, we demonstrated that vagal sensory neurons respond to pruritogens, the LPA analog xy-17, β-alanine, and chloroquine, suggesting the pruriceptor-like behavior of some vagal sensory neurons, as predicted by recent singlecell RNA sequencing results. Most importantly, we demonstrated that oncostatin M is produced by basophils under FcεRI-based stimulation, and can sensitize multiple vagal sensory populations, including the jugular TRPV1+Tac1+ and MrgprA3+ subsets. Finally, in chapter 3, we illustrate the detailed methods for studying vagal sensory neurons, including the genetic and pharmacological loss-of-function approaches, and transcriptomic analysis of vagal sensory neurons yield from fluorescence-activated cell sorting (FACS). Taken together, our data suggests that peptidergic sensory neurons participate in the humoral immunity establishment and vagal pruriceptor neurons respond to allergic inflammatory mediators, including the itch-amplifying cytokine, oncostatin M, produced by FcεRI-activated basophils. Further studies are needed to decipher the role of vagal pruriceptor neurons in brainstem signal transmission, peripheral inflammation, and overall asthmatic lung mechanics.

Le cancer est une maladie qui touche des millions de personnes et ne discrimine pas. La forme de cancer la plus répandue chez les femmes au Canada est le cancer du sein et la deuxième cause de décès par le cancer chez cette population. Les traitements dépendent de plusieurs facteurs dont le stade du cancer, la ménopause, le statut des récepteurs hormonaux et du récepteur HER2 du cancer, etc. Les traitements qui existent sont la chirurgie suivie par la radio- et/ou chimiothérapie et l’hormonothérapie. Malgré les nombreuses études et les avancées dans les traitements pour différents cancers, plusieurs patients ont des cancers du sein qui sont réfractaires aux traitements disponibles. Une alternative naissante est l’utilisation de virus oncolytiques, c’est-à-dire des virus qui ciblent spécifiquement les cellules cancéreuses et laissent intact les cellules saines. Malheureusement, certains cancers demeurent réfractaires aux traitements avec virus oncolytiques. Ceci nous amène donc à regarder plus en détail des facteurs de l’environnement tumoral qui pourraient prédire la susceptibilité virale et engendrer des résultats positifs. C’est dans cette perspective que nous avons découvert que l'estrogène, précisément l’estradiol, rend les cellules cancéreuses qui en expriment le récepteur plus sensible au virus oncolytique VSV (virus de la stomatite vésiculaire). Cependant, nous ignorons toujours si d’autres hormones peuvent également moduler l’action de VOs. Nous émettons donc l’hypothèse que, comme l’estrogène, d’autres hormones vont affecter l’efficacité des VOs et qu’il serait possible de manipuler ces interactions pour améliorer la réponse au traitement. Notre étude nous permettra de concevoir des stratégies thérapeutiques améliorées pour les patients atteints du cancer du sein. L’importance de cette étude est que jusqu’à présent l’impact des hormones sur l’efficacité des virus oncolytiques reste un sujet inexploré. Nous allons déterminer l’effet de différents niveaux d’hormones sur la réplication et l’effet oncolytique de VSV. Ceci nous donnera ainsi la possibilité et les connaissances d’améliorer la sélection des patients pour le traitement et la conception d’une nouvelle génération de virus oncolytiques perfectionnés. / Cancer is a disease that affects millions of people across the world. The most common cancer in Canadian women is breast cancer and it also represents the second cause of death by cancer in this same group. The treatment depends on multiple factors including the stage of the cancer, menopause status, hormone receptor status, HER2 receptor status, etc. The available treatments for breast cancer are surgery followed by either radiation or chemotherapy as well as endocrine therapy. Despite numerous studies and advances in the treatment of different cancers, many patients’ cancer still remains refractory to these treatments. An exciting new alternative treatment is the use of oncolytic viruses. An oncolytic virus is a virus that can specifically target cancer cells all while leaving healthy normal cells intact. However, many cancers remain refractory to treatment with oncolytic viruses. There was thus a need to investigate different factors or the tumor microenvironment that may predict viral susceptibility and obtain positive outcomes. In this vein, it was found that estrogen (specifically estradiol), a hormone found in the body, can render cancer cells that express its receptor more sensitive to oncolytic virus infection by VSV (vesicular stomatitis virus). In spite of that, we are unaware if there are other hormones capable of modulating the actions of oncolytic viruses. Our hypothesis is that, like estrogen, other hormones will affect the efficacy of oncolytic viruses and that it will be possible to manipulate these interactions with the goal to improve treatment response. Our research will allow the conception of enhanced therapeutic strategies for patients with breast cancer. The importance of this study is that as of now the interplay between hormones and oncolytic viruses remains unexplored. We will determine the effects of hormone levels on viral replication and oncolytic ability of VSV. This knowledge will allow for a greater selection of patients for which oncolytic virus treatment will have a positive outcome. Additionally, it will allow for the development of a new generation of perfected oncolytic virus platforms.

Dans le monde, 58 millions de personnes sont chroniquement infectées par le virus de l'hépatite C (VHC). Depuis 2011, l'introduction des antiviraux à action directe a permis la guérison des infections chroniques chez la majorité des sujets traités (~95 %). Toutefois, les traitements sont coûteux et ne protègent pas contre les réinfections, d'où la nécessité de développer un vaccin prophylactique pour freiner efficacement l'épidémie du VHC. Environ 30% des primo-infections sont éliminées spontanément, représentant une occasion unique d'étudier les corrélats de l’immunité protectrice nécessaires pour le développement d’un vaccin efficace. Dans cette thèse, nous avons procédé à la définition des corrélats de l'immunité protectrice au cours des infections par le VHC primaires et subséquentes aux niveaux transcriptomique, clonotypique et fonctionnel à partir d’une cohorte d’utilisateurs de drogues par injection. Le premier objectif était de caractériser le répertoire de récepteurs des cellules T CD8 spécifique de l'épitope immunodominant et cross-réactif NS3 1073-1081 (CINGVCWTV) restreint par HLA-A2 au cours d’une primo-infection aiguë progressant vers une résolution spontanée ou une infection chronique. Nous avons identifié un ensemble de treize clonotypes publics, indépendamment de l'issue de l'infection. Plusieurs clonotypes publics avaient une longue durée de vie après résolution de l’infection et ont proliféré après réinfection par le VHC. En explorant les bases de données publiques, nous avons identifié plusieurs clonotypes partagés avec d'autres épitopes viraux restreints par HLA-A2, mais ils étaient de faible fréquence et de réactivité croisée limitée, suggérant un rôle limité des lymphocytes T CD8 cross-réactifs au cours de l'infection primaire par le VHC. Le deuxième objectif était de caractériser les signatures transcriptomiques longitudinales des cellules mononucléaires du sang périphérique totaux chez huit sujets ayant spontanément résolu deux infections consécutives par le VHC. Nous avons également comparé ces signatures avec un schéma vaccinal composé d'un vecteur à adénovirus de chimpanzé suivi d'un rappel utilisant la vaccine modifiée Ankara, exprimant tout deux les protéines non-structurales du VHC. Nous avons identifié une signature transcriptomique des plasmocytes au cours d'une réinfection aiguë, absente lors de l'infection primaire et après le rappel du vaccin. La résolution spontanée est associée à une expansion rapide des cellules B mémoires spécifiques de la glycoprotéine E2 chez 3 sujets et à une augmentation transitoire des anticorps neutralisants anti- E2 chez 6 sujets. Parallèlement, il y avait une augmentation de l'étendue et de l'ampleur des lymphocytes T spécifiques du VHC chez 7 sujets. En conclusion, nous avons identifié treize clonotypes publics uniques au VHC qui ont proliféré au cours des infections primaire et secondaire. La faible fréquence des clonotypes cross-réactifs suggère qu'ils ne sont pas des déterminants majeurs de l’issue de l’infection. De plus, nous avons observé une augmentation simultanée des réponses des lymphocytes B et T spécifiques du VHC au stade aiguë précoce, suggérant un rôle des deux bras de l’immunité adaptative dans la clairance de la réinfection du VHC. Nos résultats soutiennent l'idée de combiner deux stratégies vaccinales induisant à la fois une immunité à médiation cellulaire et une immunité humorale visant à prévenir les infections chroniques par le VHC. / Worldwide, 58 million individuals are chronically infected with hepatitis C virus (HCV). Since 2011, the introduction of direct acting antivirals enabled the cure of chronic HCV in the majority of treated subjects (~95%). However, direct-acting antivirals treatments are expensive and do not protect against reinfection, urging the need to develop a prophylactic vaccine to efficiently curb the HCV epidemic. Around 30% of acutely infected individuals will spontaneously clear the infection, representing a unique opportunity to study the correlates of immune protection needed to develop a potent vaccine. In this thesis, we proceeded to define the correlates of protective immunity during primary and sub-sequent HCV infections at the transcriptomic, clonotypic and functional levels using longitudinal peripheral blood mononuclear cells samples collected from a cohort of people who inject drugs (PWID). The first aim was to characterize the CD8 T cell receptor repertoire specific to the immunodominant and cross-reactive HLA-A2 restricted NS3 1073-1081 (CINGVCWTV) epitope during acute HCV in PWID progressing to either spontaneous resolution or chronic infection. We identified a set of thirteen public clonotypes in HCV-infected subjects irrespective of infection outcome. Several public clonotypes were long-lived in resolvers and expanded upon reinfection. By mining publicly available data, we identified several TCR clonotypes shared with other HLA-A2 restricted epitopes, but they were of low frequency and limited cross-reactivity, suggesting that they are not major determinants of infectious outcome. The second aim was to characterize longitudinal transcriptomic signatures using total peripheral blood mononuclear cells, as well as T and B cell recall responses in eight subjects who spontaneously resolved two successive episodes of HCV infection. Furthermore, we compared the transcriptomic signatures of primary and secondary resolving HCV infections, with an HCV nonstructural protein vaccine regimen of recombinant chimpanzee adenovirus 3 vector prime followed by modified vaccinia Ankara boost. We identified a plasma cell transcriptomic signature during early acute HCV reinfection that was absent in primary infection and following HCV vaccine boost. Spontaneous resolution of HCV reinfection was associated with rapid expansion of glycoprotein E2-specifc memory B cells in 3 subjects and transient increase in E2-specific neutralizing antibodies in 6 subjects. Concurrently, there was an increase in the breadth and magnitude of HCV-specific T cells in 7 subjects. In conclusion, we identified thirteen new public CD8+ TCR clonotypes unique to HCV that expanded during acute infection and reinfection. The low frequency of crossreactive TCRs suggests that they are not major determinants of infectious outcome. Moreover, we observed a concurrent increase of HCV-specific B and T cell responses early during acute HCV reinfection at the transcriptomic and functional levels, suggesting a role for both arms of the adaptive immune response in HCV reinfection clearance. Our results support the combined T and B cell-based vaccine strategy aimed at preventing chronic HCV infections.

Malgré les améliorations significatives apportées par la thérapie antirétrovirale à la durée et à la qualité de vie des personnes vivant avec le VIH, elle ne permet pas de complètement éliminer le virus de l’organisme. La persistance du virus est due à l’existence de réservoirs viraux, des cellules infectées de manière latente par le VIH. Ces réservoirs nécessitent un traitement antirétroviral à vie, car le virus réapparait en cas d’interruption du traitement, signifiant que l’immunité des cellules T spécifiques du VIH n’est pas restaurée. Bien que cela soit théoriquement possible, seule une fraction de personne vivant avec le VIH, appelée Contrôleurs Élites, parvient à contrôler le virus en absence de traitement. Pour la majorité des individus, l’infection par le VIH entraîne une évasion virologique ainsi qu’un épuisement et une altération des réponses cellulaires spécifiques au VIH. À ce jour, les stratégies thérapeutiques visant à éliminer les réservoirs viraux ont échoué, en partie en raison de la présence de provirus principalement défectifs dans ces réservoirs. Dans cette thèse, nous avons identifié et caractérisé les provirus défectifs latents du VIH pouvant être transcrits et/ou traduits, ainsi que la relation entre ces réservoirs et les réponses immunitaires spécifique du virus. Dans un premier temps, nous avons montré que bien que défectifs et potentiellement incapable de donner lieu à la réplication virale, ces provirus peuvent être transcrits et traduits soit par réactivation à l’aide d’agents de réversion de la latence, soit de manière spontanée. Ces réservoirs donnent lieu à plusieurs populations de réservoirs, en fonction de la présence ou de l’absence certains gènes viraux. Nous avons déterminé que ces différentes populations sont régies par le profil génomique des cellules infectées. Les provirus identifiés étaient très rarement intacts, mais l’intégrité du génome était associée à la processivité de la transcription et de la traduction. Dans un second objectif, nous avons caractérisé les réponses T CD4+ et CD8+ spécifiques du VIH avant et après le début du traitement antirétroviral. Nous avons observé que les réponses T CD4+ spécifiques étaient comparables pendant l’infection chronique et après le traitement. En revanche, les réponses T CD8+ diminuaient considérablement après l’initiation de la thérapie antirétrovirale. Nous avons également constaté que la taille du réservoir traductionnellement actif pendant le traitement antirétroviral était négativement associée aux réponses T CD8+ spécifiques avant le début de la thérapie, tandis que le réservoir incapable de traduire les protéines du VIH subsistait. Ces observations mettent en évidence le rôle des cellules T CD8+ dans le contrôle de l’infection par le VIH, comme nous l’avons observé chez les Contrôleurs Élites. Nos travaux contribuent à une meilleure compréhension des réservoirs viraux du VIH, qui pourraient potentiellement être impliqués dans l’inflammation chronique et la dysfonction immunitaire associé à la pathogénèse du VIH. / Despite the significant improvement brought by antiretroviral therapy in the duration and quality of life for people living with HIV, it does not completely eliminate the virus from the body. The persistence of the virus is due to the existence of viral reservoirs, which are cells latently infected with HIV. These reservoirs require lifelong antiretroviral treatment because of the viral rebound reoccurring in case of treatment interruption. This suggests that HIV-specific T cell immunity is not restored. Although theoretically possible, only a fraction of people living with HIV, known as Elite Controllers, are able to control the virus in the absence of treatment. For the majority of individuals, HIV infection leads to virologic escape, as well as exhaustion and altered cellular responses to HIV. To date, therapeutic strategies aimed at eliminating viral reservoirs have failed, partly due to the presence of predominantly defective proviruses in these reservoirs. In this thesis, we have identified and characterized latent defective proviruses of HIV that can be transcribed and/or translated. We also have characterized the relationship between these reservoirs and the specific immune responses to the virus. Firstly, we have shown that although defective and potentially replication-incompetent, these proviruses can be transcribed and translated either through reactivation using latency reversal agents or spontaneously. These reservoirs give rise to several populations of reservoirs, depending on the presence or absence of certain viral genes. We have determined that these different populations are governed by the genomic profile of infected cells. The identified proviruses were rarely intact, and genome integrity was associated with the processivity of transcription and translation. Then, we characterized the specific CD4+ and CD8+ T cell responses to HIV before and after the initiation of antiretroviral treatment. We observed that specific CD4+ T cell responses were comparable during chronic infection and after treatment. However, CD8+ T cell responses decreased significantly after the initiation of antiretroviral therapy. We also found that the size of the translationally active reservoir during antiretroviral treatment was negatively associated with the specific CD8+ T cell responses prior to treatment initiation, while the translation-incompetent cells persisted. These observations highlight the role of CD8+ T cells in the control of HIV infection, as observed in Elite Controllers. Our work contributes to a better understanding of HIV viral reservoirs, which could potentially be involved in chronic inflammation and immune dysfunction associated with HIV pathogenesis.