Proefschrift Universiteit van Amsterdam. / Met een samenvatting in het Nederlands.

Chaque année, la grippe provoque des centaines de milliers de décès dans le monde. Dans le cas d’infections sévères, il a été démontré que la génération excessive de molécules inflammatoires telles que les cytokines et les chimiokines, la sécrétion d’espèces réactives dérivées de l'oxygène ainsi que l’afflux massif de cellules immunitaires innées et adaptatives dans les voies respiratoires contribuent à la génération de dommages pulmonaires aigus et contribuent à l'immunopathologie reliée à l’infection. Tenant compte de ce fait, le défi actuel dans le traitement de la grippe est de contrôler la réponse inflammatoire tout en inhibant la réplication virale afin de permettre à l'organisme de se défendre contre les infections sévères à l'influenza. Des études récentes ont montré que l’activation du récepteur nucléaire PPARγ par ses ligands, tel que la 15d-PGJ[indice inférieur 2], diminuait l’inflammation pulmonaire et améliorait la survie des souris infectées avec des doses létales du virus influenza. Mis à part ses effets sur PPARγ, le ligand 15d-PGJ[indice inférieur 2] est aussi connu pour activer le facteur nucléaire antioxydant Nrf2. Il a été montré que Nrf2 réduit la réplication du virus influenza. Cependant, son mode d'action dans cette fonction nécessite une clarification. De manière intéressante, une étude a montré que Nrf2 réduit l’inflammation pulmonaire en régulant l’expression de PPARγ et ceci dans un modèle murin du syndrome de détresse respiratoire aigu. Les résultats de ces études précédentes mènent à l’hypothèse que les voies de PPARγ et Nrf2 interagissent fonctionnellement et qu'elles sont impliquées dans la réduction de l’inflammation induite lors d'infections sévères causées par l'influenza. L’objectif général de cette étude est donc de mieux comprendre les mécanismes protecteurs de PPARγ et Nrf2 dans la régulation de l’inflammation et la réplication virale suite à une infection par le virus influenza. Nos résultats ont démontré premièrement que le fait de cibler les deux voies moléculaires PPARγ et Nrf2, permet une inhibition significative de l’inflammation et de la morbidité liée à l’infection. Dans un deuxième temps, nos résultats dévoilent le mécanisme antiviral de Nrf2 et démontrent que l’activation de cette voie réduit la réplication du virus influenza d’une façon dépendante de l’expression de l’antiprotéase SLPI.

Les maladies allergiques ont fortement augmenté dans les pays industrialisés depuis les années qui ont suivi la 1ère guerre mondiale. Parmi les hypothèses proposées celle de l’implémentation de l’hygiène dans l’environnement urbain et ses conséquences sur l’exposition aux agents pathogènes a été bien documentée. Comparé à la vie rurale, l’environnement urbain entraine une exposition plus faible aux microbes et à leurs constituants moléculaires tels que les endotoxines et quasi nulle aux parasites intestinaux tels que les helminthes. Au contraire, l’exposition aux allergènes de l’environnement domestique est plus importante.Dans ce travail nous avons investigué certains aspects de la réponse inflammatoire induite par les endotoxines (une molécule pro-inflammatoires des bactéries Gram négatives) et immunitaire associée aux helminthes.1/ L'exposition chronique à l'endotoxine inhalée produit des effets paradoxaux :une protection contre le développement d'allergies IgE-médiées, d'une part, et une réaction inflammatoire des voies aériennes, d'autre part. Comme les régions de la déposition bronchique et alvéolaire pourraient jouer un rôle dans ce processus, nous avons évalué la réponse inflammatoire locale et systémique après exposition à de l'endotoxine par inhalation d'aérosols de particules de dimensions différentes. Les résultats montrent une relation entre la déposition au niveau pulmonaire et l’amplitude de la réponse inflammatoire systémique.2/ Les infections parasitaires ont une relation complexe avec les maladies allergiques. Ces deux pathologies se caractérisent par une réponse immunitaire de type Th2 (impliquant éosinophiles, immunoglobulines E (IgE), interleukine (IL)-4, IL-13,IL-5, …). Cependant, certaines helminthiases protègent des maladies allergiques. Dans cette seconde partie du travail, nous avons étudié la réponse immune induite par une infection chronique par ankylostomes chez l’humain et son évolution après traitement de l’infection. Nous confirmons que la réponse immune au cours de l’infection à ankylostome est caractérisée par une augmentation des cellules T régulatrices (Treg), qui contrôlent l’amplitude de la réponse immune aux helminthes mais montrons pour la première fois que ces Treg ont un phénotype naïf et fortement immuno-suppresseur. Deux semaines après traitement de l’infection on observait également une réponse inflammatoire caractérisée par une majoration de l’IL-6 mais aussi de l’IL-4, cytokine Th2 qui joue un rôle majeur dans la production d’IgE. Ces réponses conjointes (diminution des Treg et réponse inflammatoire de type Th2) pourraient constituer une base physiopathologique pouvant expliquer l’augmentation de la prévalence des sensibilisations allergiques après traitement d’une helminthiase. Nous montrons également que l’infection par helminthes s’accompagne d’une production d’IgE reconnaissant de nombreux allergènes dont les acariens de la poussière de maison, un des allergènes respiratoires les plus fréquents et fortement inducteur d’asthme. Le mécanisme expliquant la production de ces IgE spécifiques des acariens n’est pas connu. Il pourrait s’agir d’une production polyclonale, par présentation facilitée par les IgE ou par réactivité croisée avec des antigènes parasitaires. Ces IgE n’induisaient ni sensibilisation cutanée (tests allergiques cutanés positifs), ni symptomatologie clinique et n’étaient pas capables d’induire de dégranulation des mastocytes in vitro après stimulation allergénique. Par ailleurs, ces IgE spécifiques ne reconnaissaient ni les allergènes majeurs ni des déterminants carbohydrates de type N-glycan.En conclusion, notre travail de thèse met en lumière des mécanismes potentiels par lesquels l’exposition aux agents microbiens environnementaux peut moduler les réponses immunes et protègent potentiellement des maladies allergiques. / Doctorat en Sciences médicales (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les espèces de Plasmodium induisent une réponse immunitaire spécifique, qui stimulent la libération de cytokines et entraînent des réponses protectrices ou pathologique. Dans les modèles murins, ses réponses dépendent des combinaisons de la souche de souris et de l’espèce Plasmodium utilisés. Les souris C57BL/6 infectées, avec un nombre relativement faible de Plasmodium chabaudi AS, expérimentent une infection qui n’est pas fatale et une résistance à l'infection associée avec une réponse inflammatoire forte qui implique l'interleukine-12 et l'activation précoce des cellules T CD4+ avec une production élevée de IFN-γ et TNF-α. Cette réponse pro inflammatoire est par la suite contrôlée par l'IL-10 qui mène au contrôle et à la résolution de l'infection. Cependant, les souris qui succombent à l’infection développent la parasitémie fulminante et une infection mortelle. La cause des différences de résolution n'est pas bien comprise, bien que les principaux composants de protection et les réponses immunitaires pathologiques sont bien connus. Cette étude utilise le modèle de Plasmodium chabaudi dans le souris C57BL/6, pour: 1) comparer la résolution de l'infection et de la pathologie entre le P. chabaudi AS qui est relativement non virulentes et la plus virulentes de P. chabaudi CB; 2) déterminer si les différences dans la réplication des parasites, charge parasitaire ou les réponses immunitaire de l'hôte contribuent a des différences pathologiques; 3) ) chercher à déterminer ce qui mène les différences dans la réponse immunitaire de l'hôte. P. chabaudi CB provoque une infection plus sévère chez les souris C57BL/6 par rapport à P. chabaudi AS, avec une mortalité de ±40% endéans 12 jours et une moyenne des pics de 50% par rapport à 30% observé dans des souris infectées avec P. chabaudi AS. Aucune différence n’a été observé entre la charge corporelle des parasites durant les infections de P. chabaudi AS comparée a celle de P. chabaudi CB. Un taux élevé de cellules NK a été constaté dans les rate des souris infectées par P. chabaudi AS au niveau maximum de parasitémie, tandis que le taux des cellules NK dans les rates des souris infectées par P. chabaudi CB est resté constant tout au long de l'infection. Par conséquent, la poussée du taux des cellules NK contribue a l’infection non virulente des clones P. chabaudi AS. Ceci est du à la capacité cytolytique des cellules NK ainsi qu’à la production des IFN- γ. Le nombre de lymphocytes T CD4+ présents dans les rates des souris C57BL/6 infectées par P. chabaudi CB était inférieur a celui des lymphocytes T CD4+ présent dans les rates des souris infectées par P. chabaudi AS ; 1 fois moins de cellules T CD4+l'IFN-γ+ et 2 fois moins de cellules l'IL-10 +T CD4+ ont été observés. Une analyse plus approfondie a illustré que les cellules l'IL-10+ IFN-γ+ T CD4+ sont plus fréquentes chez les souris infectées par P. chabaudi AS. L'absence des cellules d'IL-10+ IFN-γ+ T CD4+ chez les souris infectées par P. chabaudi CB contribue à la pathologie, parce que ces cellules limitent les réactions inflammatoires mortelles et améliorent la perte de poids, l'hypothermie et l'anémie, en régulant l'immunopathologie. Les différences observées dans les réponses immunitaires ne sont pas contrôlées par l'interaction des parasites spécifiques tel que glycophosphatidylinositol avec TLR2, mais plutôt par l'IFN-α/β. Bien qu’ IFN-α/β n’ont pas été détecté dans le plasma, des niveaux plus élevés d'IFN-α/β d'ARNm transcrits ont été trouvés dans la rate de C57BL/6 infectées par P. chabaudi CB au cinquième jour d’infection. Le manque d’IFN-α/βR limite la pathologie et l’infection P. chabaudi CB virulentes sans affecter les infections P. chabaudi AS non virulentes. / Plasmodium species induces a specific immune response, stimulating the release of cytokines, resulting in either protective or pathological responses. In mouse models, this is depended on mouse strain or parasite combination used. C57BL/6 infected with relatively low numbers of Plasmodium chabaudi AS pRBC experience a non-lethal infection and resistance is associated with robust inflammatory responses that involves IL-12, early activation of CD4+Th1 cells with production of high levels of IFN-γ and TNF-α, this pro-inflammatory response is subsequently controlled by IL-10 leading to control and resolution of infection. However, mice that succumb to infection develop fulminant parasitaemia and increase mortality. The cause of the differences in infection outcome is not well understood, although the principal components of protective and pathological immune responses are well known. Using the model of Plasmodium chabaudi in C57BL/6, this study addresses the following; 1) compares the course of infection and pathology between the relatively avirulent P. chabaudi AS and the more virulent P. chabaudi CB; 2) investigates whether differences in parasite replication, parasite load or host immune responses contribute to differences in pathology; 3) what mediates the differences in host immune response? P. chabaudi CB causes a more severe infection in C57BL/6 compared to P. chabaudi AS, with ±40% mortality within 12 days and mean peak parasitaemia of 50% compared to 30% in P. chabaudi AS infected mice. There was no difference in total body parasite load between the P. chabaudi AS and CB infections. A High number of NK cells was found in the spleen of P. chabaudi AS infected mice at peak parasitaemia, whereas NK cells numbers in spleen of P. chabaudi CB infected mice remained constant throughout infection. Hence, the elevated NK cells contribute to parasite clearance in the avirulent P. chabaudi AS clone, because of its IFN-γ production and cytolytic activity. P. chabaudi CB infected C57BL/6 were found to have reduced number of CD4+T cells in the spleen, with 1-fold decrease in IFN-γ+CD4+T cells and 2-fold decrease in IL-10+ CD4+T cells when compared to CD4+T cells from P. chabaudi AS infected mice. Further analysis showed that IL-10+IFN-γ+CD4+T cells were more prevalent in P. chabaudi AS infected mice. The absence of IL-10+IFN-γ+CD4+T cells in P. chabaudi CB infected C57BL/6 contributes to pathology, because these cells limit lethal inflammatory responses and ameliorate weight loss, hypothermia and anemia, by regulating immunopathology. The differences observed in immune responses are not mediated by interaction of parasite specific GPIs with TLR2, but rather by IFN-α/β. Although IFN-α/β were not detected in plasma, higher levels of IFN-α/β mRNA transcripts were found in the spleen of P. chabaudi CB infected C57BL/6 on day 5. IFN-α/βR deficiency limits virulent P. chabaudi CB infections with no effect on avirulent P. chabaudi AS infections.

Up to now, solid organ transplantation remains the ultimate life-saving treatment for end-stage organ failure. However, transplantation could be complicated by allograft rejection wherein inflammation plays a pivotal role. In this process, inflammation secondary to ischemia/reperfusion and cell necrosis plays the role of adjuvant and enhances the antigen-specific adaptive response ultimately leading to allograft rejection. Therefore, anti-inflammatory strategies have to be developed to dampen inflammation and secondary alloreactivity. Recently, neuroimmune pathways and particularly the cholinergic anti-inflammatory pathway have been described to modulate inflammation in several experimental models as sepsis. The Vagus Nerve, the α7 nicotinic receptor (α7nAChR) and its agonists are specific targets to regulate the inflammatory response in several pathologies.The aim of this work is to investigate the potential protective effect of the cholinergic pathway in solid organ transplantation. In a model of renal ischemia/reperfusion injury induced by bilateral clamping of renal arteries, nicotine protects from renal dysfunction and tubular damages. This protection is associated to a reduction of inflammatory cytokines and neutrophils and is α7nAChR dependent. In a second part, we test the effect of the α7nACh receptor in a model of minor antigen mismatched skin allograft. Mice deficient for the α7nAChR reject earlier the skin allograft compared to α7nAChR +/+ mice and this is associated to higher Th1 and Th17 T cell responses. α7nAChR expressed on T cells is involved in skin allograft rejection as attested by adoptive transfer experiments in Rag H/H mice with either α7nAChR +/+ or α7nAChR H/H alloreactive T cells. The cholinergic pathway by itself or boosted by nicotinic agonists is able to modulate innate as well as acquired immune components involved in allograft rejection. Other agonists or devices used to stimulate the cholinergic pathway are actually developed in order to be more specific and to reduce toxicity. Our results are particularly relevant in human medicine as grafted organs lose their Vagus Nerve endings and their cholinergic regulatory innervation. / Doctorat en Sciences médicales (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Background. The development of non-invasive imaging techniques has been stimulated by the shortcomings of histopathology. Currently the only valid diagnostic technique in dermatology is skin biopsy which remains a painful, invasive intervention for the patient. Moreover, this approach is not always convenient for monitoring and follow-up of a skin disease. Optical imaging technologies could solve these shortcomings as they are fast, precise, repeatable and painless. There are four established non-invasive skin imaging techniques used in daily practice: dermoscopy, high-frequency ultrasound, reflectance confocal microscopy (RCM) and conventional optical coherence tomography (C-OCT). In imaging there is a trade-off between resolution and penetration depth. The former permits the visualization of cells, if the resolution is at least 3 µm. The latter enables the recognition of patterns and structures in deeper layers of the skin if the penetration depth is deeper than 150 µm. New non-invasive techniques using infrared light sources have been developed recently. The technique used in this work is a high-definition optical coherence tomography (HD-OCT).Objectives. The overall aims of this thesis were the feasibility of HD-OCT to visualize in/ex vivo, in real time and in 3-D the cellular and structural morphology of the skin, secondly the assessment of the capability of this technology to measure in vivo and real time the cutaneous optical properties, and finally the determination of the contribution of this technique to the non-invasive near-infrared imaging technologies. Five specific objectives have been established: i) could cells be observed in their 3-D microenvironment in normal and diseased skin, ii) could we describe morphologic features of cells and structures in normal and diseased skin (m_HD-OCT), iii) could these morphologic features be quantified by optical property analysis (o_HD-OCT), iv) was it possible to perform accurate thickness measurements in normal and diseased skin, and finally v) what was the diagnostic potential of this technique?Methodology. HD-OCT uses a combination of parallel time-domain interferometry, high power tungsten lamp (with Gaussian filter, very low lateral coherence and ultra-high bandwidth (1300 nm +/- 100 nm)), and last but not least, full field illumination with real time focus tracking. A constant homogeneous resolution of 3 µm resolution in all three dimensions is obtained up to a depth of 570 µm. Hence, the system is capable of capturing real time full 3-D images. Moreover, the in vivo assessment of optical properties of the skin is only applicable to OCT when operating in focus-tracking mode, which is the case for HD-OCT. The means to obtain answers to the five specific questions were the comparison of en face HD-OCT images with RCM and HD-OCT cross-sectional images with histopathology and C-OCT. Results. At least 160 line pares were observed by imaging a high resolution phantom with HD-OCT. This suggested a 3 µm lateral resolution. The presence of cells such as keratinocytes, melanocytes, inflammatory cells, fibroblasts and melanophages in their 3-D cutaneous microenvironment in vivo as well as ex vivo has been demonstrated .A qualitative description of structures and patterns in normal and diseased skin could be performed by HD-OCT. Clear structural changes of the epidermis, dermo-epidermal junction, papillary dermis and reticular dermis related to intrinsic skin ageing could be observed. Lobulated structures, surrounded by stretched stromal fibers and arborizing vessels, could be demonstrated in nodular basal cell carcinoma (BCC). The o_HD-OCT of normal and diseased skin could be assessed in vivo. This approach permitted the quantitative assessment of the OCT signal attenuation profiles of normal healthy skin, actinic keratosis (AK) and squamous cell carcinoma (SCC). Differences in signal attenuation profiles could be demonstrated between these three groups. These differences were also observed between BCC subtypes. The slope of the exponential attenuation of the signal in the upper part of the epidermis was very high in benign nevi. The more malignant the lesion the lower the slope. Thickness measurements of epidermis and papillary dermis could be performed by m_HD-OCT, based on a cross-sectional images and their corresponding en face image. More accurate measurements of epidermal and papillary dermal thickness could be performed based on the optical analysis of a skin volume by o_HD-OCT. The diagnostic potential of HD-OCT in comparison with dermoscopy, RCM and C-OCT could be assessed regarding i) melanoma, ii) BCC differentiation from BCC imitators and BCC sub-differentiation and iii) SCC differentiation from AK. A much higher diagnostic potential could be demonstrated for o_HD-OCT in comparison with m_HD-OCT concerning melanoma detection. The diagnostic potential of HD-OCT to discriminate BCC from clinical BCC imitators was moderate. However, HD-OCT seemed to have high potential in sub-differentiation of BCC subtypes: i) it seemed to be the best technique to include and exclude a superficial BCC, ii) the technique appeared to be the best approach to exclude nodular BCC, and iii) HD-OCT looked to be the best technique to include an infiltrative BCC. Finally, HD-OCT has proven to be a powerful method to discriminate AK from SCC.Conclusions. HD-OCT is able to capture real time 3-D imaging with a sufficiently high optical resolution and penetration depth to allow the visualization of cells in and ex vivo in their micro-architectural context. At the same time, HD-OCT permits the recognition of patterns and structures in a sufficiently large volume of skin (1.5 mm³). HD-OCT closes therefore the gap between RCM with a high resolution but low penetration depth and C-OCT with a low resolution but high penetration depth. Moreover, HD-OCT permits, in contrast to RCM and C-OCT, the real time in vivo analysis of optical properties of the skin. HD-OCT seems to be a promising tool for early diagnosis of melanoma, BCC sub-differentiation and differentiation between SCC and AK.Future perspectives. Multicenter validation studies are needed to determine the diagnostic performance of this promising new technology, especially in other clinical settings combining both morphological and optical property analysis. This combined analysis could be a valuable method not only for diagnosis, monitoring and therapeutic guidance of dermatologic diseases but it could also be helpful in the management of non-dermatologic conditions such as diabetic micro-angiopathy, infantile cystinosis or even osteoporosis. / Doctorat en Sciences médicales (Santé Publique) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les eczémas [eczéma allergique de contact (EAC) et l'eczéma atopique (EA)] sont des dermatoses inflammatoires fréquentes des pays industrialisés. Elles sont induites suite au recrutement et à l'activation dans la peau de lymphocytes T spécifiques d'allergènes, qui sont présents dans notre environnement, et qui sont habituellement très bien tolérés par la majoritédes individus exposés. Ce travail de thèse porte sur un aspect novateur de la physiopathologie des eczémas, à savoir : la contribution des lymphocytes T mémoires résidants (LTrm) dans la peau à la chronicité et à la sévérité de ces maladies.Capitalisant sur des modèles précliniques pertinents ainsi que sur des échantillons cliniques prélevés chez les patients, ce travail a permis d'acquérir de nouvelles connaissances : (i) de nombreux LTrm CD8+ spécifiques colonisent les lésions d'eczéma (ii) ils s'accumulent avecla persistance de l'allergène dans la peau, (iii) ils jouent un rôle majeur dans les récidives de la maladie, mais (iv) ils expriment à leur surface divers récepteurs inhibiteurs, tels que PD-1 ou TIM-3, qui empêchent la survenue de réponses allergiques excessives.Ces travaux apportent donc des informations majeures sur la nature unique des LTrm CD8+ spécifiques d'allergènes et des mécanismes qui contrôlent leur réactivation, afin de préserver l'intégrité de la peau et la survenue de réactions chroniques sévères. Le développement des nouvelles stratégies thérapeutiques ciblant la réactivation des LTrm via leurs récepteursinhibiteurs pourrait permettre de restaurer la tolérance chez les individus allergiques / Allergic contact dermatitis (ACD) and atopic dermatitis (AD), also referred to contact or atopic eczema, are frequent skin inflammatory diseases with increasing prevalence and high socioeconomic impact in Western countries. Eczemas are the prototype of skin delayed-type hypersensitivity reactions. Skin lesions are induced by the recruitment and activation in the skin of effector/memory T cells specific for environmental antigens that are innocuous to healthy non-allergic individuals.The aim of this work was to better understand the pathophysiology of eczemas by a comprehensive analysis of the contribution of skin resident memory T cells (Trm) to the chronicity and severity of these diseases.Capitalizing on relevant preclinical eczema models and on clinical samples collected from allergic patients, this work showed that: (i) numerous allergen-specific CD8+Trm colonize the eczema lesion, (ii) they accumulate in the epidermis in response to the long-term persistence of the allergen in the skin, (iii) they are instrumental for the recurrence of eczema, but (iv) theyexpress several inhibitory check point receptors (ICRs, such as PD-1, TIM-3) at their surface, which keep them in check to prevent the development of severe immunopathology.Thus, our work provides important information for considering the unique nature of hapteninduced CD8+ Trm and the mechanisms that prevent their unwanted reactivation and subsequent development of chronic or severe skin allergy. The development of therapeutic strategies targeting the reactivation of skin Trm in situ via their ICRs should open new avenues to restore tolerance in allergic individuals

Currently, in most situations, the autologous immune system is unable to eradicate the residual leukemic burden persisting after chemo-radiotherapy, but a balance can be established between leukemic and immune cells leading to a clinical remission for several months or years. If this balance is broken, a clinical relapse can occur. The high incidence of relapses in human cancers demonstrates the frequent inefficacy of the immune system to control these residual cells. In this context, allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (HSCT) has been proven to be the most effective way to reinforce the immune reaction against leukemia, graft-versus-leukemia (GVL) effect and, so, achieve a definitive eradication of the residual disease in a significant proportion of patients. Indeed, the whole concept of HSCT evolved from an organ transplant concept (to replace a defective ill organ with a new healthy one) to the concept of creating an extraordinary immunotherapeutic platform in which the donor immune system contributes to the eradication of the residual leukemic cells. Thus, the past and present issues remain those of finding the best immunomodulatory modalities to achieve a full engraftment, a powerful GVL effect and no or moderate graft-versus-host disease (GVHD). Different ways to reach this goal, such as post transplant cytokine modulation, specific or global cellular depletion of the graft and post transplant global or specific donor immune cell add-backs, are still extensively studied. Nevertheless, the persistent high relapse rate (RR) observed in leukemia patients after HSCT remains the most important cause of death before transplant-related toxicities. Moreover, since only about 40 to 70% (depending on the ethnic context) of patients with high-risk hematological malignancies, eligible for allogeneic HSCT, have a fully HLA-matched sibling or matched unrelated donor (MUD), a great deal of effort has been invested to make the use of an alternative haploidentical sibling donor feasible. The advantage of this procedure is the immediate availability of a donor for almost all patients. <p>The aim of the work described in this thesis has been to implement a strategy to transplant a patient using a HLA haploidentical donor. The strategy is to try to improve DFS that could be applied both in the autologous or allogeneic context: first, by using nonspecific immune manipulation post transplant and then, by developing specific strategies directed against leukemia antigens. Particularly in the allogeneic situation, the aim was to increase the GVL effect without inducing or aggravating the deleterious GVHD. The first part of this thesis described our own clinical results, consisting of three consecutive phase I/II studies, in which we tried to determine the feasibility of giving prophylactic donor lymphocyte infusions (DLI) post transplant and the effect of replacing granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF), typically used to speed up neutrophil recovery, with granulocyte macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF), which is known for its immunomodulatory properties. The slow immune reconstitution in haploidentical transplant is chiefly responsible for the high incidence of early lethal viral and fungal infections, and most probably for early relapses; therefore, we sought to accelerate and strengthen the post transplant immune reconstitution without increasing the GVHD rate. Thus, we have studied the impact of post transplant growth factor administration and of unselected DLI in haploidentical transplant. We have also implemented, in our center, anti-cytomegalovirus (CMV) specific T cell generation and infusion to improve anti-CMV immune reconstitution. Since then, our results have been pooled in a multi-center analysis performed by the European Bone Marrow Transplantation group (EBMT) allowing us to compare our results with those of the entire group. We have also participated in the design of an ongoing study aimed at selectively depleting the graft from alloreactive T cells, and improving post transplant T cell add-backs. In our attempts to generate and expand ex vivo lymphocytes (directed against pathogens (CMV) and leukemia-associated antigens, Wilms' tumor gene 1 (WT1) and to use them in vivo, we found inconsistent results (in the case of WT1) using classical clinical grade dendritic cells (DC) generated and matured in bags, as was the case for the majority of the teams worldwide. This led us to question the full functionality of these DC and we undertook a thorough comparative analysis of DC generated and differentiated in bags and in plates (typical for most pre-clinical studies). This analysis showed us that one cannot transpose pre-clinical studies (using culture plates) directly to clinical protocols (generally using clinical grade culture bags) and that DC generated in bags are functionally deficient. We learned that, if we want to use a DC vaccine to improve the GVL effect in haploidentical transplant, we will have to be careful about the technique by which they are generated. To improve immunotherapeutic approaches, the understanding of the mechanisms underlying tumor tolerance and how to manipulate them is critical in the development of new effective immunotherapeutic clinical trials. This is why we currently focus on how to obtain effective in vivo anti-leukemia immune reactions using an ex-vivo manipulated product to trigger the immunotherapeutic response. More specifically, we are analyzing the impact of regulatory T cell (Tregs) depletion and function for an adequate anti-leukemic immune response. This pre-clinical work aims at improving the outcome of leukemia patients who have relapsed and been put back into second remission and at decreasing the RR after HSCT, especially in the field of haploidentical transplantation. <p>In conclusion, haploidentical transplantation has become a valuable tool. The results are at least similar to those obtained using MUD when performed in the same group of patients. Specific immunomodulation post transplant can affect events such as GVHD and GVL, but clinically we are still at the level of nonspecific manipulations. It is our hope that ongoing pre-clinical work will enable us to perform specific anti-pathogen and anti-leukemia immune manipulation that will favorably influence the patient outcome.<p>/<p><p>Dans la majorité des situations, le système immunitaire autologue est incapable d’éradiquer les cellules leucémiques résiduelles qui échappent à la radiothérapie et à la chimiothérapie, cependant un équilibre peut s’établir entre les cellules leucémiques et immunitaires aboutissant à une rémission pouvant durer plusieurs mois ou années. Si cet équilibre se rompt, une rechute clinique peut se déclarer. Dans ce contexte, il est prouvé que la greffe allogénique de cellules souches hématopoïétiques est le moyen le plus efficace de renforcer les réactions immunitaires contre la leucémie par la réaction du greffon contre la leucémie et ainsi d’obtenir une éradication définitive de la maladie résiduelle chez un nombre significatif de patients. En effet, le concept global de l’allogreffe de cellules souches hématopoïétiques a évolué du concept de transplantation d’organe (remplacement d’un organe malade par un nouvel organe sain) vers celui de créer une extraordinaire plateforme d’immunothérapie à travers laquelle le système immunitaire du donneur contribue à l’éradication des cellules leucémiques persistantes. Donc, la problématique reste celle de trouver les meilleures modalités d’immunomodulation pour achever une prise du greffon, un effet anti-leucémique puissant du greffon, et l’absence ou un minimum d’effet du greffon contre l’hôte. Différentes stratégies existent pour atteindre cet objectif, comme l’utilisation de cytokines pour moduler la reconstitution immunitaire, des déplétions cellulaires globales ou spécifiques du greffon et l’infusion de cellules immunes «globales» ou spécifiques du donneur après greffe. Ces stratégies sont encore largement à l’étude. Néanmoins, la persistance d’un taux de rechute élevé observé chez les patients leucémiques, après allogreffe reste la cause principale de décès, avant celle liée à la toxicité de la greffe. De plus, étant donné que seulement environ 40 à 70% (dépendant de l’origine ethnique) des patients avec une hémopathie à haut risque, éligibles pour une greffe allogénique, ont un donneur familial ou non familial complètement HLA compatible, des efforts importants ont été développés pour rendre faisable l’utilisation de donneurs familiaux alternatifs, haploidentiques. L’avantage de cette approche est l’accès immédiat à un donneur pour quasiment tous les patients.<p>Le but du travail décrit dans cette thèse a été l’implémentation d’une stratégie d’allogreffe utilisant un donneur haploidentique. Le travail vise également à développer de façon plus large des stratégies qui peuvent améliorer le taux de survie sans rechute, non seulement dans le contexte des greffes haploidentiques, mais également dans le cadre des greffes allogéniques en général, ainsi que dans les situations autologues :premièrement, par la manipulation immunitaire non spécifique après greffe et ensuite par le développement de stratégies spécifiques dirigées contre des antigènes leucémiques. En particulier dans la situation allogénique, le but a été d’augmenter l’effet du greffon contre la leucémie sans induire ou aggraver l’effet délétère du greffon contre l’hôte. La première partie de la thèse décrit les résultats cliniques de notre propre protocole de greffe haploidentique, qui a consisté en trois études consécutives de phase I/II. Dans ces études, nous avons voulu déterminer la faisabilité de réaliser des infusions prophylactiques de lymphocytes du donneur après transplantation, et l’impact du remplacement du « granulocyte colony-stimulating factor » (G-CSF), largement utilisé pour permettre une récupération en polynucléaires neutrophiles plus rapide, par du « granulocyte-macrophage colony-stimulating factor » (GM-CSF), lequel est connu pour ses propriétés immunomodulatrices différentes. La reconstitution immunitaire très lente après greffe haploidentique est majoritairement responsable de l’incidence élevée de décès par infections virales et fungiques précoces, et très probablement des rechutes précoces. C’est pourquoi nous avons cherché à accélérer et à renforcer la reconstitution immunitaire post-greffe sans augmenter la fréquence de réaction du greffon contre l’hôte. Nous avons donc étudié l’impact de l’administration de facteurs de croissance et l’infusion de lymphocytes non sélectionnés du donneur en post greffe haploidentique. Nous avons également implémenté dans notre centre, la génération et l’infusion de lymphocytes T spécifiques anti-cytomégalovirus (CMV) afin d’améliorer la reconstitution immunitaire anti-CMV. D’autre part, nos résultats ont été regroupés dans une étude multicentrique menée par le groupe européen de transplantation de moelle osseuse (EBMT), ce qui nous a permis de comparer nos résultats avec ceux de l’entièreté du groupe. Nous avons parallèlement participé à la conception d’une étude actuellement en cours ayant pour but d’améliorer la reconstitution immunitaire après greffe par la déplétion sélective du greffon en lymphocytes T alloréactifs et par l’infusion après greffe de lymphocytes T du donneur également sélectivement déplétés en lymphocytes T alloréactifs. Afin d’optimaliser l’effet anti-leucémique du système immunitaire, nous avons débuté un protocole de vaccination par cellules dendritiques (DCs). Ces cellules dendritiques étaient chargées en lysat de blastes leucémiques dans le cas de patients présentant au diagnostic une leucémie aigue surexprimant l’oncogène 1 de la tumeur de Wilms (WT1). Néanmoins dans nos travaux de génération et d’expansion ex-vivo de lymphocytes T spécifiques de l’antigène WT1, utilisant les DCs de grade clinique, générées et maturées en poches, nous avons rencontré des résultats inconsistants, comme c’était le cas dans la majorité des protocoles cliniques internationaux de vaccination. Nous nous sommes alors posé la question de la fonctionnalité globale de ces cellules et nous avons entrepris une analyse comparative poussée des DCs générées et différenciées en poches ou en plaques. Les DCs générées en plaques sont celles utilisées dans la plupart des travaux précliniques. Cette analyse nous a montré que l’on ne pouvait pas directement transposer les résultats précliniques basés sur des DCs générées en plaques dans des protocoles cliniques basés sur des DCs générées en poches, car ces dernières présentent des déficits fonctionnels importants. Nous avons appris que si l’on voulait utiliser un vaccin à base de cellules dendritiques pour améliorer l’effet du greffon contre la leucémie dans les greffes allogéniques, nous devions être très attentifs quant au protocole utilisé pour la génération de ces vaccins cellulaires. Pour améliorer les approches immunothérapeutiques, la connaissance des mécanismes qui établissent la tolérance tumorale et des façons de manipuler ceux-ci, est critique dans le développement de nouveaux protocoles efficaces. C’est pourquoi nous nous concentrons actuellement sur les conditions nécessaires à l’obtention in vivo d’une réaction immune anti-leucémique efficace lors de l’utilisation d’un produit cellulaire manipulé ex vivo. Plus spécifiquement, nous analysons l’impact de la déplétion en lymphocytes T régulateurs (Tregs) sur la réponse anti-leucémique. Ce travail préclinique a pour but d’améliorer le devenir de patients leucémiques qui ont rechutés et ont été mis en seconde rémission, ainsi que de diminuer le taux de rechute après allogreffe, spécifiquement après greffe haploidentique. <p>En conclusion, la transplantation haploidentique est actuellement un outil précieux pour de nombreux patients. Les résultats sont au minimum similaires à ceux qui sont obtenus par les greffes non-familiales HLA identiques lorsqu’elles sont pratiquées dans les mêmes groupes de patients. L’immunomodulation spécifique après greffe peut affecter des événements comme la réaction du greffon contre l’hôte et la réaction du greffon contre la leucémie, mais en pratique clinique nous en sommes encore au niveau de la manipulation aspécifique. Nous espérons que les travaux précliniques actuels vont nous permettre d’appliquer des stratégies spécifiques et d’obtenir une manipulation immune anti-leucémique qui aura une influence favorable significative sur le devenir des patients. / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Il existe dans le règne animal une diversité incroyable de durées de vie allant de quelques jours pour les petits vers gastrotriches à plusieurs centaines d’années pour certains bivalves ou tortues terrestres. Cette étonnante diversité a depuis longtemps questionné les chercheurs en biologie. L’intérêt croissant pour le phénomène de vieillissement, notamment dû à l’augmentation de l’espérance de vie chez l’Homme, a conduit les chercheurs à essayer de comprendre les processus qui déterminent les patrons de longévité et de vieillissement. D’une part, les études biomédicales et biogérontologiques ont contribué à décrire nombres de mécanismes physiologiques et cellulaires à l’origine du vieillissement. Parmi ces mécanismes, le stress oxydant a été identifié comme jouant un rôle majeur, à travers l’accumulation au cours de la vie des dégâts générés par la production de radicaux libres lors d’activités métaboliques aérobies. D’autre part, le développement de théories évolutives du vieillissement a contribué à comprendre l’origine ultime du vieillissement et l’évolution de la diversité des traits d’histoire de vie. Cependant, ces approches, bien que complémentaires, sont longtemps restées imperméables et les travaux intégrant les mécanismes physiologiques tels que le stress oxydant dans une perspective évolutive n’ont connu que de récents développements. Dans cette thèse, nous avons étudié comment des mécanismes tels que le stress oxydant et ses coûts associés lors d’évènements comme la reproduction ou la réponse immunitaire pouvaient jouer un rôle dans l’évolution des patrons de vieillissement chez les oiseaux et les mammifères (i) en étudiant le rôle des antioxydants comme ressources clés dans les compromis adaptatifs entre reproduction et survie en fonction de l’âge, (ii) en étudiant les conséquences à long terme de l’environnement périnatal, (iii) en étudiant le lien entre réponse inflammatoire et patrons de vieillissement et de longévité contrastée entre oiseaux et mammifères, (iv) en s’intéressant plus particulièrement aux mécanismes de régulation immunitaire, soulignant leur rôle crucial pour la fitness des hôtes, et notamment tard dans la vie. Nos résultats soulignent l’importance des contraintes physiologiques liées à la limitation en ressources clés (antioxydants) ou aux dégâts engendrés lors d’activités coûteuses et destructrices et sur les patrons de vieillissements à l’échelle intra et inter-spécifique. / There is an incredible diversity of lifespan in the animal kingdom ranging from a few days for small gastrotrichs worms to several hundred of years for some bivalves or tortoises. This amazing diversity has long questioned biology researchers. The growing interest in the phenomenon of aging, mainly due to the increase in life expectancy in humans, has questioned researchers on processes that determine patterns of longevity and ageing. On the one hand, biomedical and biogerontological studies helped describe numerous cellular and physiological mechanisms related to aging. Among these mechanisms, oxidative stress has been identified as playing a major role, through life-time accumulation of damage generated by production of metabolic free radicals. On the other hand, the development of evolutionary theories of aging has contributed to understanding ultimate origins of ageing and of the diversity of life history traits. However, these approaches, although complementary, have long remained separated and works that integrate physiological mechanisms such as oxidative stress in an evolutionary perspective have known only recent developments. In this thesis, we studied how mechanisms such as oxidative stress and its associated costs produced during reproduction or immune response could play a role in the evolution of patterns of ageing in birds and mammals by (i) studying the role of antioxidants as key resources involved in adaptive trade-offs between reproduction and survival through age, (ii) studying the long-term effects of the early environment, (iii) studying the relationship between inflammatory response and contrasted patterns of ageing and longevity between birds and mammals, (iv) focusing particularly on immune regulatory mechanisms, emphasizing their crucial role in fitness of hosts, especially late in life. Overall, our results highlight the importance of physiological constraints in terms of key resources limitation (i.e. antioxidants) or damage caused during costly and destructive activities and on intra-and inter-specific patterns of ageing.