Les syndromes auto-inflammatoires (AIS) sont des affections héréditaires caractérisées par une inflammation récurrente et une hypersécrétion de cytokines par les cellules immunitaires innées. Les faibles taux de détection de mutations, la ressemblance des symptômes auxmaladies rhumatismales auto-immunes systémiques (SARD) et l’absence d’information sur les cytokines anormalement sécrétées par chaque individu compliquent le diagnostic, menant à un traitement inapproprié et à des complications graves. Nous avons émis l’hypothèse que la sécrétion de cytokines par les leucocytesdu sang périphérique depatients AIS suspectés pourrait orienter le diagnostic et le traitement parbiothérapie. Le plasma, les cellules mononucléées du sang périphérique (PBMC) et les neutrophiles polymorphonucléaires (PMN) ont été isolés chez des donneurs sains, des patients SARD et des patients AIS suspectés. Les PBMC et les PMN ont été stimulés avec différents activateurs de l’inflammation et les concentrations de cytokines ont été analysées par dosage multiplex. Les concentrations de cytokines détectées dans le plasma étaient similaires entreles trois groupes. En réponse à l'activation des inflammasomes NLRP1/3, NOD1/2, AIM2 et pyrin, les PBMC et les PMN despatients AISont sécrété plus d’IL-1α, d’IL-18, d’IFNγ et d’IL-12 que les cellules des patients SARD et des contrôles sains. Une analyse détaillée des cytokines sécrétées par les leucocytes sanguins de chaque patient AIS a montré que certains patients sécrétaient une quantité excessive d’IL-1α ou d’IL-1βen absence de l’antagoniste IL-1RA, suggérant que des antagonistes de l’IL-1 pourraient être utilisés, alors que d'autres patients ont sécrété des concentration sélevées d'IFNγ, d'IL-12 et d'IL-18, soulignant l'utilité des inhibiteurs desjanus kinases, d’anti-IL-12/IL-23 ou d’anti-IL-18, présentement en cours de développement. Cette étude démontre que les analyses de la sécrétion de cytokines par les leucocytes sanguins fournissent un aperçu de l’environnement pro-inflammatoire anormal, en plus d’être un indicateur potentiel d’options de biothérapie pour les patients AIS suspectés. / Autoinflammatory syndromes (AIS) are inherited conditions characterized by recurrent inflammation and hypersecretion of cytokines byinnate immune cells. Diagnosis and treatments are challenging as detection of mutations rates is low, symptoms are reminiscent of other autoimmune diseases, especially Systemic Autoimmune Rheumatic Diseases (SARDs), and the cytokines abnormally secreted by each individual are unknown. Thus, patients can be misdiagnosed, leading to inappropriate treatment andsevere complications. We hypothesized that the secretion of cytokines by peripheral blood leukocytes of suspected AIS patients could guide the diagnosis and treatment to the most suitable biotherapy. Plasma, peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) and polymorphonuclear neutrophils (PMNs) were isolated from healthy controls, SARD patients and suspected AIS patients. PBMCs and PMNs were stimulated with well-known immune activators and levels of cytokines were analyzed by multiplex assays. On the one hand, cytokine levels detected in the plasma were similar between healthy donors, SARD patients and suspected AIS patients. On the other hand, PBMCs and PMNsfrom AIS patients secreted more IL-1α, IL-18, IFNγand IL-12than cells from SARD patients or healthy controlsin response to NLRP1/3, NOD1/2, AIM2 and pyrin inflammasome activation. Detailed analysis of the cytokines secreted by PBMCs and PMNs from each suspected AIS patient showed thatsome suspected AIS patientssecreted excessive IL-1αor IL-1βin the absence of the antagonist IL-1RA, suggesting blockers of IL-1 could be used as biotherapeutic approach. Cellsfrom other suspected AIS patients secreted high levels of IFNγ, IL-12 and IL-18, pointing to the usefulness of treatments such as janus kinase inhibitors, the anti-IL-12/IL-23 antagonist and/or the novel anti-IL-18 in clinical development. This study demonstrates that analyses of cytokine secretion by blood leukocytes can provide an overview of the abnormal pro-inflammatory environment, in addition to being a potential indicator for biotherapy treatment options for patients with suspected AIS.

L’obésité est une pathologie complexe d’origine multifactorielle qui constitue un facteur de risque indépendant de maladies métaboliques dont le diabète de type 2. L’inflammation chronique qui accompagne l’obésité semble d’ailleurs contribuer au développement de la résistance à l’insuline. Ainsi, il a été montré que l’induction de iNOS, enzyme importante lors des réponses immunitaires, dans les tissus et cellules cibles de l’insuline était impliquée dans la pathogenèse de la résistance à l’insuline associée à l’obésité. Les résultats présentés dans cet ouvrage permettent d’approfondir les connaissances concernant l’implication de cette enzyme dans les troubles métaboliques ainsi que d’identifier des cibles cellulaires potentielles pouvant servir à contrecarrer les effets délétères associés à celle-ci. Dans la première étude, nous avons observé que le resvératrol pouvait inhiber l’induction de iNOS et la production de NO dans le muscle et le tissu adipeux des souris traitées avec l’endotoxine LPS. Ces effets ont été reproduits dans des modèles in vitro. Nous avons pu également déterminer que l’inhibition de iNOS par le resvératrol impliquait l’activation de la voie de l’AMPK plutôt que celle de SIRT1 dans les cellules musculaires. Dans la deuxième étude, nous avons généré des souris MYOnos2-KO, HEPnos2-KO et ADPnos2-KO, modèles dans lesquels l’expression de iNOS est invalidée spécifiquement dans les myocytes striés, les hépatocytes et les adipocytes respectivement. Nous avons pu remarquer que l’invalidation de iNOS dans les myocytes, les hépatocytes et les adipocytes ne semble pas suffire à contrer les effets délétères d’une diète obésogène sur la sensibilité à l’insuline ou la tolérance au glucose. Par contre, l’invalidation de iNOS dans les adipocytes semble améliorer le métabolisme lipidique. Finalement, dans notre troisième étude, nous avons pu démontrer que iNOS pouvait être induite dans des cellules adipeuses d’origine humaine et que l’expression de cette enzyme, dans le tissu adipeux, corrélait négativement avec les niveaux d’adiponectine plasmatique chez les sujets de la cohorte étudiée. L’ensemble de nos études nous permet de proposer des cibles plus spécifiques visant l’inhibition de iNOS ainsi que de contribuer à la compréhension du rôle potentiel de cette protéine dans le développement des troubles métaboliques chez l’homme. / Obesity is a complex pathology, with a multifactorial origin, as well as an independent risk factor for metabolic diseases such as type 2 diabetes. It has been suggested that obesity-associated chronic inflammation contributes to the development of insulin resistance. It has been shown that iNOS, an important enzyme involved in immune responses, has been implicated in the pathogenesis of obesity-associated insulin resistance. Results presented here contribute to better understand the implication of this enzyme in metabolic disorders and thus identify potential cellular targets that might counteract deleterious effects associated with its induction. In the first study, resveratrol was shown to inhibit iNOS induction as well as NO production in muscle and adipose tissue of LPS-treated mice. These effects were recapitulated in vitro. We have also demonstrated that iNOS inhibition by resveratrol involves AMPK but not SIRT1 activation in muscle cells. In the second study, we generated MYO-nos2-KO, HEPnos2-KO and ADPnos2-KO mice, where iNOS expression was specifically invalidated in myocytes, hepatocytes and adipocytes respectively. We have observed that iNOS deletion in myocytes, hepatocytes and adipocytes was not sufficient to counteract obesogenic-diet deleterious effects on insulin sensitivity and glucose tolerance. However, iNOS specific deletion in adipocytes seems to improve lipid metabolism. In our third chapter, we have shown that iNOS could be induced in adipose cells of human origin and that its expression in adipose tissue, was negatively correlated with plasma adiponectin levels of the subjects of the study. Overall, our results allow us to propose more specific targets where iNOS inhibition might be beneficial. Likewise, the results presented here contribute to the understanding of the potential role of this protein in the development of human metabolic disorders.

Le système nerveux central est constamment patrouillé par des leucocytes afin d’y assurer une protection contre les agents pathogènes et un maintien de l’homéostasie. L’objectif principal de cette thèse était de caractériser la cascade biomoléculaire responsable du recrutement de leucocytes dotés d’une morphologie particulière dite « en bâtonnets » dans le système vasculaire cérébral lors de différentes conditions neuroinflammatoires, soit l’exposition à la toxine pertussique (PTX) et dans l’encéphalomyélite autoimmune expérimentale (EAE). Un premier mécanisme de recrutement, identifié dans un modèle d’endotoxémie au lipopolysaccharide (LPS), ne permettait pas d’expliquer le recrutement de leucocytes observé dans les deux conditions neuroinflammatoires. Nous avons ainsi voulu caractériser ce mécanisme alternatif. Dans le cadre de cette thèse, nous avons identifié la nature des leucocytes bâtonnets recrutés à la vasculature cérébrale dans les conditions neuroinflammatoires comme étant des neutrophiles. Nous avons également mis en lumière un mécanisme de recrutement alternatif propre à la PTX et à l’EAE reposant sur l’interleukine 6 (IL-6), l’intégrine aM, la molécule d’adhésion ICAM-1 et la chimiokine CXCL1 et menant à l’adhésion du neutrophile à la vasculature cérébrale. L’identification de la voie de signalisation impliquée dans l’activation endothéliale par l’IL-6 et contribuant au recrutement des leucocytes bâtonnets à la vasculature cérébrale a permis d’observer l’expression du récepteur IL6Ra sur l’endothélium cérébral, mais les données préliminaires concernant son implication dans le développement pathologique sont peu concluantes. Cette thèse contribue à identifier un mécanisme de recrutement de neutrophiles effecteurs en conditions neuroinflammatoires et propose la chimiokine CXCL1 comme cible thérapeutique potentielle dans le traitement de maladies neuroinflammatoires comme la sclérose en plaques. / The central nervous system (CNS) is constantly patrolled by leukocytes in order to protect tissue against pathogens and maintain homeostasic conditions. The main objective of this thesis was to characterize the biomolecular cascade responsible for leucocyte recruitment to the cerebral vasculature, during two neuroinflammatory conditions: pertussis toxin (PTX) exposure and experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE). These leukocytes, presenting a particular "rod-shaped" morphology, have been first reported during examination of peripheric immune response in the central nervous system following induction of endotoxemia by lipopolysaccharide (LPS) administration. In the framework of this thesis, we first looked to characterize the identity of the rod-shaped leukocytes recruited to the brain vasculature during these neuroinflammatory conditions, which revealed to be mainly constitued of neutrophils. Starting with the hypothesis of a recruitment mechanism similar to the one induced by LPS, we uncovered the existence of an alternative mechanism of rod-shaped leukocytes recruitment that relies on interleukin 6 (IL-6), aM integrin, ICAM-1 adhesion molecule and CXCL1 chemokine during the two neuroinflammatory conditions. We sought to identify the molecular pathway responsible for cerebral endothelium activation that promote rod-shaped leukocytes to the CNS vasculature. These works allowed to confirm expression of IL-6Ra receptor on CNS vasculature but preliminary data regarding the involvement of classic IL-6 pathway in endothelium are inconclusives. This thesis contributes to identify a mechanism of neutrophil recruitment during neuroinflammatory contexts and suggests CXCL1 chemokine as a potential therapeutic target in the treatment of neuroinflammatory pathologies like multiple sclerosis.

Les polynucléaires neutrophiles sont les premières cellules à infiltrer les tissus en réponse à des facteurs chimiotactiques lors d'une réaction inflammatoire. Leur recrutement vers les tissus inflammés et l'activation de leurs fonctions sont régulés par des médiateurs qui ont la propriété d'élever les niveaux d'AMPc intracellulaire, tels que les prostaglandines E2 (PGE2) ou l'adénosine. L'objectif principal de cette étude était de caractériser les mécanismes de signalisation intracellulaire qui permettent d'expliquer l'inhibition par PGE2 de l'activation des neutrophiles humains stimulés par un facteur chiomiotactique d'origine bactérienne, le fMLP. Les travaux expérimentaux présentés dans cette thèse montrent que PGE2 réduit notablement l'accumulation de PtdIns(3,4,5)P3: un second messager primordial pour la chimiotaxie et la production de radicaux oxygénés stimulées par le fMLP, en bloquant le recrutement de la PI3-Ky vers les sous-unités G(3y libérées par l'activation du récepteur au fMLP (FPR). La principale conséquence de la réduction de la génération de PtdIns(3,4,5)P3 par PGE2 est la diminution du recrutement à la membrane des principaux effecteurs de la PI3-Ky qui sont les sérine/thréonine kinases Akt et PDK1, les tyrosine kinases Tec ainsi que les petites GTPases Rho et Arf. Le recrutement à la membrane de la PKCa stimulé par le fMLP est également réduit en présence de PGE2. Rho A, Arf et les isoformes classiques de PKC étant les trois principaux facteurs d'activation de la PLD, nos résultats montrent que le mécanisme d'inhibition de la PLD par PGE2 réside principalement dans la diminution du recrutement à la membrane de ses trois cofacteurs d'activation. Les effets inhibiteurs de PGE2 sont transmis dans le neutrophile par l'intermédiaire des récepteurs EP2 qui stimulent la formation d'AMPc intracellulaire et nous avons montré que l'activation de la PKA par la voie EP2 est impliquée dans l'inhibition de l'activation de la PI3-Ky et de ses effecteurs par PGE2. Nos travaux ont également permis de mettre en évidence un mécanisme alternatif d'activation d'Akt par le fMLP en présence de PGE2 ou d'adénosine, caractérisé par une dissociation entre la phosphorylation activatrice d'Akt et son recrutement à la membrane. Ces travaux permettent de mieux comprendre l'effet modulateur de PGE2 sur les fonctions des neutrophiles humains.

La parodontite chronique est une maladie infectieuse des tissus de soutien de la dent, entraînant une perte d'attache et une résorption osseuse. Elle résulte d'un déséquilibre entre le biofilm sous-gingival et la réponse inflammatoire de l'hôte. Le modèle de sang complet permet de recréer des conditions apparentées à celles présentes dans la poche parodontale. Utilisant ce modèle stimulé par le lipopolysaccharide (LPS) de Porphyromonas gingivalis, il nous a été permis de démontrer que la tétracycline, la doxycycline et la tétracycline modifiée chimiquement (CMT-3) peuvent inhiber la production d'importants médiateurs proinflammatoires. En comparant les réponses de patients atteints de parodontite et de sujets sains dans le modèle de sang complet stimulé par le LPS, nous avons pu établir que le taux d'accroissement de la production de cytokines et de métalloprotéinases matricielles était plus important chez le premier groupe, laissant supposer une réaction immune plus importante de leur part.

Même si l’impact anti-inflammatoire du cannabis et de ses extraits plus ou moins purifiés est bien caractérisé, le rôle des deux principaux endocannabinoïdes (2-arachidonoyl-glycérol et arachidonyl-éthanolamide) dans la régulation de l’inflammation demeure intriguant. En effet, les endocannabinoïdes exercent des effets pro- et anti-inflammatoires qui s’expliquent partiellement par leur métabolisme complexe. Par exemple, le 2 arachidonoyl-glycérol et l’arachidonyl-éthanolamide peuvent être métabolisés par la cyclooxygénase-2 en prostaglandine E2-glycérylester et éthanolamide respectivement, dont les impacts sur les neutrophiles sont inconnus. Puisque les fonctions des neutrophiles sont affectées par la prostaglandine E2, nous voulions tester l’impact de la prostaglandine E2-glycérylester et de la prostaglandine E2 éthanolamide sur les fonctions des neutrophiles. La présente étude montre que contrairement à la prostaglandine E2-éthanolamide, la prostaglandine E2-glycérylester inhibe les fonctions des neutrophiles humains. Cette inhibition est due à l’activation des récepteurs EP2 et EP4 et à l’activation subséquente de la protéine kinase dépendante de l’AMP cyclique. / Even though the anti-inflammatory impact of cannabis and its less or more purified extracts are well characterised, the functions of the main endocannabinoids (2-arachidonoyl-glycerol and arachidonyl-ethanolamide) in the regulation of inflammation are still intriguing. In fact, endocannabinoids exert pro- and anti-inflammatory effects which are, in part, explained by their complex metabolism. For example, 2-arachidonoyl-glycerol and arachidonyl-ethanolamide can both be oxidized by the cyclooxygenase-2 enzyme into prostanglandin E2-glycerylester and –ethanolamide respectively, whose effects on neutrophils are still unknown. Since neutrophils functions are affected by prostaglandin E2, we wanted to test the impacts of prostanglandin E2-glycerolester and prostanglandin E2-ethanolamide on neutrophil functions. The present study shows that, unlike prostanglandin E2-ethanolamide, prostanglandin E2-glycerolester inhibits human neutrophils functions. This inhibition is caused by the activation of EP2 and EP4 receptors and the subsequent activation of cyclic AMP-dependant protein kinase.

Les médiateurs lipidiques jouent un rôle central dans la régulation de l'inflammation. Ils induisent le recrutement et l'activation des leucocytes au site d'une infection ou d'un danger, en plus de participer à la résolution de l'inflammation, par leurs effets anti-inflammatoires et pro-résolution. Plusieurs enzymes produisent des médiateurs lipidiques, dont les lipoxygénases (LO), qui ont la capacité de métaboliser des acides gras, des endocannabinoïdes et des phospholipides en une grande variété de médiateurs lipidiques bioactifs, tant des médiateurs pro-inflammatoires et des médiateurs anti-inflammatoires. Les LO sont des cibles thérapeutiques dans les maladies inflammatoires chroniques dues à cette grande polyvalence. Plusieurs LO existent chez l'humain, dont la 5-LO et la 15-LO, qui sont toutes les deux exprimées par les leucocytes humains. L'objectif de ce projet était de caractériser la production de médiateurs lipidiques dérivés des LO par les leucocytes. Par LC-MS/ MS, nous avons quantifié les médiateurs lipidiques dérivés des LO produits par les neutrophiles et les éosinophiles. Le projet a été séparé en quatre sections, avec des objectifs spécifiques pour chacune de ces sections. Premièrement, nous avons évalué la production de médiateurs lipidiques par la 15-LO par les neutrophiles et les éosinophiles humains. Nous avons montré que les neutrophiles et les éosinophiles ont la capacité de produire des médiateurs 15-LO-hydroxylés à partir d'acides gras (acide linoléique, acide dihomo-γ-linolénique, acide arachidonique, acide éicosapentaénoique et acide docosahexaénoique), et à partir d'endocannabinoïdes (2-arachidonoyl-glycérol et N-arachidonoyl-éthanolamine). De plus, nous avons décrit la production de deux nouveaux médiateurs dérivés de la 15-LO, soit le 13-HODE-G et le 13-HODE-EA. Nous avons également montré que les éosinophiles produisent des médiateurs 15-LO-hydroxylés par la 15-LO-1, alors que le mécanisme de la production de médiateurs 15-LO-hydroxylés par les neutrophiles n'a pas été identifié. Le deuxième objectif était d'identifier le rôle du LTB₄, un médiateur dérivé de la 5-LO, sur les fonctions des neutrophiles et des éosinophiles humains, et d'évaluer l'impact de sa dégradation. Le LTB₄ est un médiateur pro-inflammatoire qui est très rapidement dégradé par l'enzyme CYP4F3A, exprimée par les neutrophiles, pour former le 20-OH-LTB₄ et le 20-COOH-LTB₄. Nous avons montré que les métabolites du LTB₄ activent les fonctions des neutrophiles et des éosinophiles, mais avec une plus faible intensité que le LTB₄. De plus, ces métabolites inhibent les fonctions LTB₄-dépendantes des neutrophiles et des éosinophiles, en induisant l'internalisation du récepteur BLT₁. Nous avons également identifié un nouvel inhibiteur du CYP4F3A, le PF-4708671. Cet inhibiteur était plus efficace que l'inhibiteur commercial du CYP4F3A, et pourrait servir de base pour le développement d'inhibiteur plus spécifique du CYP4F3A. Le troisième objectif était de comparer les médiateurs lipidiques produits par les éosinophiles humains et murins. Puisque plusieurs modèles murins existent pour l'étude de l'inflammation et le rôle des médiateurs lipidiques, nous avons directement comparé la capacité biosynthétique entre les deux espèces. Nous avons souligné plusieurs différences majeures entre la production de médiateurs lipidiques dérivés des LO par les éosinophiles humains et murins. Par rapport aux éosinophiles humains, les éosinophiles murins produisent majoritairement du LTB₄ (et très peu de LTC₄), produisent plus de 12-HETE (et moins de 15-HETE), et produisent environ 10 fois plus de médiateurs spécialisés dans la résolution. Finalement, le dernier objectif de ce projet était de caractériser la production de médiateurs lipidiques dérivés des LO en contexte d'inflammation aiguë. Puisque ce projet a été effectué en partie pendant la pandémie de COVID-19, nous avons quantifié les médiateurs lipidiques dans les lavages bronchoalvéolaires de patients atteints de la COVID-19 sévère et comparé les niveaux avec des donneurs sains. Nous avons montré que tous les médiateurs lipidiques dérivés des LO ainsi que leurs substrats étaient augmentés chez les patients atteints de la COVID-19 sévère. De plus, presque tous les médiateurs lipidiques corrélaient entre eux, soulignant la présence d'une tempête lipidique, à l'image de la tempête cytokinique présente chez ces patients. En conclusion, ce projet a permis de caractériser la production de médiateurs lipidiques dérivés des LO, et de mieux comprendre comment il est possible de moduler leurs niveaux. L'étude de ces médiateurs est très importante, puisqu'ils jouent des rôles variés et peuvent être synthétisés très rapidement en contexte inflammatoire. Une meilleure compréhension de leur synthèse pourrait permettre le développement de traitement qui modulerait les niveaux de ces médiateurs lipidiques de façon transitoire dans diverses pathologies inflammatoires chez l'homme. / Lipid mediators play a central role in the regulation of inflammation. Some induce the migration and activation of leukocytes at the site of an infection or a danger, while others are involved in the resolution of inflammation, acting as anti-inflammatory and pro-resolving mediators. Many enzymes are responsible for the biosynthesis of these lipid mediators. Lipoxygenases (LO) metabolize fatty acids, endocannabinoids, and phospholipids into both pro- and anti-inflammatory bioactive lipid mediators, making LOs very interesting therapeutic targets for the treatment of chronic inflammation. In humans, there are many LOs, including 5-LO and 15-LO, both enzymes expressed in leukocytes. The main objective of the project was to characterize the production of LO-derived lipid mediators by leukocytes. Using LC-MS/MS, we quantified the production of LO-derived mediators by neutrophils and eosinophils. This project was divided in four sections with specific objectives. First, we characterized the production of 15-LO derived lipid mediators by human neutrophils and eosinophils. We demonstrated that both eosinophils and neutrophils can produce 15-LO-hydroxylated mediators from fatty acids (linoleic acid, dihomo-γ-linolenic acid, arachidonic acid, eicosapentaenoic acid and docosahexaenoic acid), and from endocannabinoids (2-arachidonoyl-glycerol and N-arachidonoyl-ethanolamine). Moreover, we characterized two new 15-LO-derived mediators, 13-HODE-G and 13-HODE-EA. We also showed that eosinophils produced 15-LO-hydroxylated metabolites through 15-LO-1, but the mechanism behind the production of these metabolites by neutrophils has not been defined. The second objective of the project was to identify the role of the 5-LO-derived mediator LTB₄, and the impact of its degradation. LTB₄ is a pro-inflammatory lipid mediator and is rapidly degraded into 20-OH- and 20-COOH-LTB₄ by CYP4F3A, an enzyme expressed in human neutrophils. We showed that LTB₄ metabolites are less effective than LTB₄ at inducing neutrophil functions. Moreover, these metabolites inhibited the LTB₄-dependent neutrophil and eosinophil functions. The metabolites induced the internalization of BLT₁, explaining the inhibition of the LTB₄-dependent functions. We also identified PF-4708671 as a new CYP4F3A inhibitor, that was more potent than the CYP4F3A commercial inhibitor 17-ODYA. PF-4708671 could therefore be used as a template to produce more specific CYP4F3A inhibitors. The third objective was to compare lipid mediator production between mouse and human eosinophils. Mouse models are widely used to investigate inflammatory diseases and the role of lipid mediators. We directly compared the biosynthetic ability of these cells to produce LO-derived lipid mediators. We found major differences in the production of these lipid mediators. Compared to human eosinophils, mouse eosinophils biosynthesized mainly LTB₄ (and almost no LTC₄), more 12-HETE (and less 15-HETE), and around 10 times more specialized pro-resolving mediators. Lastly, the fourth objective was to investigate the LO-derived lipid mediators in the context of acute inflammation. Because part of this project was done during the COVID-19 pandemic, we quantified the LO-derived mediators in the bronchoalveolar lavage fluids of severe COVID-19 patients and compared the levels with healthy donors. We found that all the LO-derived mediators and their substrates were increased in the lung of COVID-19 patients. Moreover, almost all the lipid mediators we quantified correlated with each other, showing that there is a lipid storm in the lungs of severe COVID-19 patients. In conclusion, this project increases the knowledge of LO-derived lipid mediator biosynthesis in neutrophils and eosinophils and on how to modulate their levels. Lipid mediators are complex and can have both pro- and anti-inflammatory effects. A better understanding of the biosynthesis of these lipids is highly important and could lead to the development of new anti-inflammatory therapies modulating their levels.

Trois classes majeures de récepteurs de l’immunité innée sont reconnues pour être impliquées dans la reconnaissance de pathogènes : les Toll-like receptors (TLRs), les Retinoic acid-inducible gene I-like receptors (RLRs) ainsi que les Nucleotide-binding oligomerization domain-like receptors (NLRs). NOD2, un des membres de la famille des NLRs, a été initialement reconnu comme étant impliqué dans la reconnaissance du muramyl dipeptide (MDP), un composé de la paroi de peptidoglycane bactérienne. NOD2 est également connu pour être un facteur de risque associé à plusieurs maladies inflammatoires humaines, en particulier la maladie de Crohn et le syndrome de Blau. Récemment, il a été démontré que NOD2 a également la capacité de reconnaitre des motifs viraux à ARN simple brin, tel que celui du virus de l’influenza du type A. Bien que les fonctions antimicrobiennes de NOD2 soient maintenant supportées par de nombreuses études, son rôle dans la réponse inflammatoire reste à clarifier. Chez les patients atteints de la maladie de Crohn, il n’est pas clair à l’heure actuelle si les mutations dans le gène NOD2 sont liées à une incapacité de contrôler l’élimination bactérienne, ou si l’inflammation résulte d’une non régulation de la réponse inflammatoire. Dans notre laboratoire, nous avons mis en évidence que le traitement avec le MDP peut influencer l’homéostasie immunitaire dans divers modèles inflammatoires chez la souris. Le but de ce travail de recherche fut d’investiguer les populations cellulaires et les éventuels mécanismes sous-jacents à l’activation de la voie NOD2 par le MDP et de déterminer leurs implications dans le contrôle de la réponse inflammatoire, à l’aide de différents modèles murins. Ces études nous ont permis d’approfondir les divers mécanismes potentiels ainsi que les populations cellulaires impliquées dans la réponse immunitaire liée à l’activation de NOD2 par le MDP. Les résultats des études regroupées dans cette thèse soulignent le rôle de la voie NOD2 dans le contrôle de l’inflammation. En effet, nous avons mis en évidence le rôle de NOD2 dans le développement des monocytes patrouilleurs Ly6Clow, des macrophages alvéolaires (MA) ainsi que des lymphocytes T régulateurs (Treg) et leur implication dans la régulation de l’inflammation lors d’une infection par le virus de l’influenza. Ces travaux de recherche ont permis d’accroitre notre compréhension de la voie NOD2 et de son effet bénéfique dans le contrôle de l’inflammation et suggèrent que cela pourrait constituer une cible thérapeutique intéressante pour le traitement de maladies inflammatoires et virales. / Three major classes of innate immunity receptors are known to be involved in pathogen recognition: the Toll-like receptors (TLRs), the Retinoic acid-inducible gene I-like receptors (RLRs), and the Nucleotide-binding oligomerization domain-like receptors (NLRs). NOD2, a member of the NLR family, was initially known to be involved in the recognition of muramyl dipeptide (MDP), a compound of the bacterial peptidoglycan wall. NOD2 is suspected to be associated with inflammatory diseases such as Crohn's disease and Blau's syndrome. Recently, NOD2 receptor was shown to have the capacity to recognize viral single-stranded RNA motifs, such as Influenza A virus. However, although the antimicrobial functions of NOD2 are now supported by numerous studies, its role in the inflammatory response remains to be clarified. In patients with Crohn disease, it is unclear whether the mutations in NOD2 lead to an inability to control bacterial clearance, or if the inflammation results from a non-regulation of the inflammatory response. In our laboratory, we highlighted that MDP treatment could control immune homeostasis in various inflammatory models in mice. The purpose of this work was to investigate the cell populations and the eventual mechanisms underlying the activation of the NOD2 pathway by MDP and determine their implications for controlling the inflammatory response using different murine models. These studies allowed us to deepen the various potential mechanisms as well as the cell populations involved in the immune response linked to the activation of NOD2 by MDP. The results underline the promising role of the NOD2 pathway in the control of inflammation. Indeed, we highlighted the role of NOD2 in the development of Ly6Clow patrolling monocytes, alveolar macrophages and Treg cells and their involvement in the regulation of inflammation, during influenza A virus infection. This work has therefore increased our understanding of the NOD2 pathway and its beneficial effects in the control of inflammation and suggests that it could be an interesting therapeutic target to treat inflammatory and viral diseases

La parodontite est une maladie inflammatoire chronique d'origine bactérienne qui se caractérise par une destruction irréversible des tissus de soutien de la dent. Il est bien reconnu que la salive de sujets atteints de la maladie contient généralement des niveaux plus élevés de médiateurs pro-inflammatoires, de métalloprotéinases matricielles (MMPs) et de sous-produits bactériens toxiques par rapport à celle provenant de sujets sains. Cette étude avait pour objectif de comparer les effets de la salive provenant de sujets sains et atteints de parodontite sévère sur la fonction barrière et la réponse inflammatoire dans des modèles in vitro de l'épithélium buccal. Des échantillons de salive non stimulée provenant de deux groupes de sujets présentant un état de santé gingivale (n = 12) ou une parodontite sévère généralisée (n = 11) ont été stérilisés par filtration. Tous les échantillons salivaires ont été analysés par immunodosage multiplex afin de quantifier et comparer les niveaux d'une variété de cytokines et MMPs considérées comme pertinentes à la parodontite. D'une part, l'effet des échantillons de salive sur l'intégrité de la barrière épithéliale a été évalué en mesurant la résistance électrique transépithéliale (TER) dans un modèle d'épithélium buccal utilisant la lignée cellulaire de kératinocytes B11. D'autre part, des cellules épithéliales de la lignée cellulaire GMSM-K ont été exposées aux échantillons salivaires de chacun des deux groupes de sujets afin de comparer leur capacité à induire la sécrétion d'interleukine-6 (IL-6) et d'interleukine-8 (IL-8) à l'aide d'un dosage immunoenzymatique (ELISA). En comparaison avec les sujets sains, les échantillons de salive provenant des sujets atteints de parodontite présentaient des niveaux significativement plus élevés en métalloprotéinase matricielle-8 (MMP-8), métalloprotéinase matricielle-9 (MMP-9), IL-8 et chimiokine (motif C-X-C) ligand 1 (CXCL1). Les échantillons salivaires provenant des sujets sains ou atteints d'une parodontite ont affecté la TER ainsi que la sécrétion de cytokines de manière comparable. En général, les échantillons salivaires ont induit une augmentation de la TER et favorisé la sécrétion d'IL-6 et IL-8 dans les modèles utilisés. Indépendamment de la présence ou de l'absence de parodontite, la salive peut augmenter la TER et la sécrétion d'IL-6 et IL-8 dans des modèles in vitro de l'épithélium buccal. / Periodontitis is a chronic inflammatory disease of bacterial origin characterized by irreversible destruction of the tooth-supporting tissues. It is well known that saliva from subjects suffering from the disease generally contains higher levels of pro-inflammatory mediators, matrix metalloproteinases (MMPs) and bacteria-derived toxic products. In this study, we investigated and compared the effects of saliva from healthy and periodontitis subjects on the barrier function and inflammatory response in in vitro models of oral epithelium. Unstimulated saliva samples from two groups of subjects with clinical gingival health (n = 12) and severe generalized periodontitis (n = 11) were filter-sterilized. All saliva samples were analyzed by immunological multiplex to determine the levels of various cytokines and MMPs relevant to periodontitis. On the one hand, the impact of saliva on epithelial barrier integrity was assessed by monitoring the transepithelial electrical resistance (TER) in an oral epithelium model using the keratinocyte cell line B11. On the other hand, oral epithelial cells of the cell line GMSM-K were treated with saliva samples of both groups to determine their ability to induce the secretion of interleukin-6 (IL-6) and interleukin-8 (IL-8), as determined by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Saliva from subjects with periodontitis showed significantly higher levels of matrix metalloproteinase-8 (MMP-8), matrix metalloproteinase-9 (MMP-9), IL-8 and chemokine (C-X-C motif) ligand 1 (CXCL1) compared to saliva collected from periodontally healthy subjects. Saliva samples from healthy and periodontitis subjects affected the TER and cytokine secretion in a similar manner. Saliva from both groups of subjects increased TER and induced IL-6 and IL-8 secretion in the in vitro models used. Independently of the presence or absence of periodontitis, saliva can increase the relative TER as well as the secretion of IL-6 and IL-8 in in vitro models of oral epithelium.

Le virus humain herpès-8 (HHV-8) est un virus oncogene associé au développement de cancers dont le sarcome de Kaposi (KS) et le lymphome primitif des séreuses (PEL). Plusieurs études mettent en évidence l'importance de différents facteurs dont les cytokines pour la survie et la prolifération des cellules tumorales infectées par HHV-8. Les médiateurs lipidiques bioactifs, provenant de l'hydrolyse des phospholipides, jouent un rôle important dans plusieurs formes de cancer en influençant le développement, la progression ainsi que le potentiel métastatique. En effet, la littérature scientifique décrit de plus en plus clairement que l'autotaxine (ATX)/acide lysophosphatidique (LPA) ainsi que la cyclooxygénase-2 (COX-2)/prostaglandine E2 (PGE2) sont intimement liés au développement du cancer. Par conséquent, l'utilisation d'inhibiteurs ciblant la synthèse ou l'action biologique de ces médiateurs lipidiques représente une avenue thérapeutique fort prometteuse. À ce jour, le rôle des médiateurs lipidiques dans la tumorigénèse associée à HHV-8 n'est pas clairement défini. Cette thèse présente donc deux projets directement reliés à la surexpression de d'ATX et de COX-2 suivant une infection par HHV-8. Nos résultats démontrent que l'ATX, une enzyme responsable de la production de LPA, est surexprimée dans les lignées cellulaires, dans l'ascite et les biopsies cutanées provenant respectivement de patients atteints du lymphome primitif des séreuses et du sarcome de Kaposi. L'augmentation de l'activité enzymatique de l'autotaxine in vitro favorise la prolifération et/ou la survie des cellules infectées. Notre étude permet aussi de confirmer l'induction de la COX-2 suivant une infection des cellules endothéliales par HHV-8. De plus, nous avons étudié les effets de la protéine Kl5 d'HHV-8 sur l'expression et la régulation du gène de la COX-2. Nos résultats ont permis de démontrer que la protéine Kl5 induit l'expression du gène de la COX-2 via les facteurs de transcription NFAT et AP-1. L'ensemble des résultats obtenus au cours de mes études de doctorat met en évidence une conséquence importante et spécifique de l'infection par HHV-8 soit l'induction des enzymes permettant la production de lipides bioactifs. Le LPA mène à une augmentation de la prolifération et/ou de la survie des cellules infectées alors que la COX-2 est essentielle à une infection efficace in vitro ainsi qu'au maintient de la latence virale.