La production défectueuse d'IL-12, associée à l'anémie et dysérythropoïèse durant la malaria, semble être causée par le pigment paludique hémozoïne (HZ). Ce dernier inhibe l'expression génique de l'IL-12p40 dans les monocytes humains par un mécanisme dépendant de l'IL-10. Étant donné que plusieurs études ont associé les effets anti-inflammatoires de l'HZ au stress oxydatif et que les oxydants inhibent l'IL-12 par un mécanisme dépendant des espèces réactives de l'oxygène (EROs) et de l'induction de la hème oxygénase-1 (HO-1), nous avons étudié les effets de l'HZ synthétique et de l'hémine (HE) sur la production des EROs et l'induction de la HO-1 dans les macrophages dérivés de la moelle osseuse (BMMps). De manière intéressante, le stress oxydatif dépendant du fer mène à l'induction de la HO-1 via une voie dépendante de la p38 MAP kinase. Puisque cette enzyme semble essentielle pour les effets anti-inflammatoires de l'IL10, les effets de l'HZ synthétique et de l'HE sur la production de cette cytokine dans les BMMps ont été étudiés. De plus, la production d'IL-12p40 et d'IL-12p70 en réponse à une stimulation par LPS ou IFNγ/LPS a été comparée, de même que l'effet du n-Acétylcystéine (NAC) exogène sur ces réponses. Également, l'effet d'inhibiteurs des voies de signalisation en réponse au LPS ou IFNγ/LPS chez des BMMps a été évalué au niveau des réponses d'IL-12p70 et d'IL-10. En contraste à l'HZ, l'HE a été démontré comme étant un fort inducteur de la HO-1 et des EROs. Aucun de ces deux composés riches en fer (CRFs) n'induisait davantage la production d' IL-10 en réponse au LPS, mais ces deux composés diminuaient significativement la production d' IL-12p70 et d'IL-12p40 par les BMMps stimulés avec du LPS ou IFNγ/LPS. De manière intéressante, l'inhibition de la p38 MAP kinase a mené à une chute significative de la production d'IL-10 et à une sécrétion augmentée d'IL-12p70 dans les BMMps témoins et prétraités avec de l'HZ, mais a échoué à restaurer la réponse déficiente d'IL-12p70 en réponse à l'IFNγ et au LPS dans les BMMps traités par HZ et HE. Les effets inhibiteurs de l'HZ et de l'HE sur la production d'IL-12p70 étaient réfractaires au traitement par le NAC. La principale voie impliquant une différence de comportement des BMMps en réponse à l'HZ semble être celle de la MAPK JNK puisqu'un inhibiteur de celle-ci semble contrer au moins partiellement l'effet inhibiteur de l'HZ sur la production d'IL-12p70. Nos résultats suggèrent donc que l'HZ inhibe la production d'IL-12p70 dans les BMMps murins via un mécanisme indépendant de la voie de la p38 MAP kinase et de l'IL-10 mais qui pourrait dépendre d'une augmentation des niveaux de GSH intracellulaires. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Malaria, Stress oxydatif, Hémozoïne, Interleukine-12, Interleukine-10.

Proefschrift Universiteit van Amsterdam. / Auteursnaam op omslag: Fanny Lauw. Met lit. opg. - Met samenvatting in het Nederlands.

Les IL-36α, β et γ sont des cytokines appartenant à la famille de l’IL-1. Elles sont exprimées notamment dans la peau et sont impliquées dans la pathogenèse du psoriasis. Leurs inhibiteurs connus ou hypothétiques l’IL-36Ra et l’IL-38 agissent en limitant l’inflammation. Dans la polyarthrite rhumatoïde (PR) et la maladie de Crohn, l’expression et le rôle de ces cytokines sont encore débattues. Les travaux de cette thèse se consacrent à l’étude du profil d’expression des IL-36 et de leurs inhibiteurs ainsi qu’à déterminer l’impact d’une surexpression de l’IL-38 in vivo et in vitro. La première étude a été réalisée chez les patients atteints de PR en comparaison avec les patients psoriasiques et ceux atteints de maladie de Crohn ainsi que dans les modèles murins correspondants. Cette étude a montré que ces cytokines étaient exprimées majoritairement par les kératinocytes et les macrophages mais possédaient cependant des profils d’expression distincts. Elle a également permis d’identifier un sous-groupe de patients pour lesquelles les IL-36 pourraient avoir un rôle important et pourraient représenter une cible en clinique. La seconde partie de la thèse a permis de montrer un effet anti-inflammatoire d’une surexpression de l’inhibiteur IL-38 dans différents modèles d’arthrite in vivo et dans des macrophages in vitro. Les thérapies basées sur l’inhibition de cytokines ont déjà prouvé leur efficacité en clinique et sont une cible thérapeutique très prometteuse. Cette thèse a pour objectifs d’une part de mieux comprendre la biologie des nouvelles cytokines de la famille de l’IL-1 et d’autre part de participer à la découverte de nouvelles cibles thérapeutiques dans les pathologies inflammatoires chroniques telles que la PR. / IL-36α, β and γ are cytokines belonging to the IL-1 family. IL- 36 are expressed especially in the skin and are involved in the pathogenesis of psoriasis. Their inhibitors (well-known or hypothetical) IL-36Ra and IL-38 act in reducing inflammation. In rheumatoid arthritis (RA) and Crohn's disease, the expression and role of these cytokines need to be elucidated. This thesis is dedicated to the study of IL-36 agonists and antagonists expression profile and the better understanding of in vivo and in vitro impact of IL-38 overexpression. The firts study was conducted in patients with RA in comparison with psoriasis and Crohn's disease patients as well as in the corresponding relevant murine models. This study showed that these cytokines were expressed predominantly by keratinocytes and macrophages but had distinct expression profiles. A subgroup of patients for which the IL-36 could have an important role and may represent a clinical target was also identified. In the second part of the thesis, we demonstrated an anti-inflammatory effect following overexpression of the inhibitor IL-38 in several in vivo arthritis models and in macrophages in vitro. Cytokine neutralization based therapies have already proven effective in the clinic and are still a promising therapeutic target. This thesis aims firstly to better understand the biology of new IL-1 family cytokines and also to participate in the discovery of new therapeutic targets in chronic inflammatory diseases such as RA.

L’asthme est une maladie respiratoire chronique comportant une composante inflammatoire et un remodelage des voies respiratoires. À l’heure actuelle, plusieurs efforts ont été réalisés dans le but d’identifier les gènes associés à l’asthme et susceptibles d’augmenter le risque de développer la maladie ou d’accroître la symptomatologie. Il demeure toutefois important d’intégrer l’environnement pour mieux comprendre comment ces facteurs extrinsèques interagissent et régulent l’expression des gènes associés à l’asthme. L’objectif de ce projet était d’évaluer la méthylation de gènes impliqués dans le mécanisme d’inflammation des voies respiratoires dans le but de déterminer si les modifications épigénétiques pouvaient réguler, du moins en partie, l’expression de ces gènes. Ces gènes ont été choisis sur la base de leur association avec l’asthme et/ou sur la base d’une différence d’expression comparativement aux individus sans asthme ni allergie dans la collection familiale d’asthme allergique du Saguenay–Lac-Saint-Jean. Les résultats ont démontré que le gène du récepteur de type 2 de l’interleukine (IL) 1 (IL1R2), récepteur leurre de l’IL-1, et l’IL-33 (IL33) ont une signature de méthylation spécifique à l’asthme. Le mécanisme de méthylation régule à la hausse l’expression de ces gènes impliqués dans le processus inflammatoire, dans un contexte d’asthme allergique. Considérant la réversibilité de la méthylation de l’ADN, la signature épigénétique de ces gènes constitue donc une cible thérapeutique potentielle. En effet, il serait possible de contrer l’effet pro-inflammatoire d’IL-33 dans les poumons en augmentant la méthylation de ce ligand, et ainsi diminuer ses fonctions dans la réponse immune innée et adaptative dans un contexte d’asthme. En ce qui concerne IL1 et IL1R2, il serait envisageable de bloquer la formation de ce complexe en régulant la méthylation du ligand pour limiter sa contribution à l’inflammation.

Brain damage, occuring in the perinatal period, are associated with several neurodevelopmental pathology, for example cerebral palsy. Those brain lesions arise from hypoxic-ischemic (HI) and infection/inflammation aggressions occuring at a crucial step during the neurodevelopmental period. There are currently no treatment designed to protect the newborn brain and alleviate the neurodevelopmental outcome. The common factor that is induce by both type of aggression is inflammation, and especially the production of pro-inflammatory cytokine, mainly interleukin-1 (IL-1). The association between IL-1 expression and the modulation of brain development is well-known but the causal link between the two is still a controversial manner. This is mainly due to the use of several different experimental model which are not always representative of the clinical reality. To get a better understanding of the role of IL-1 in perinatal brain damage we first characterized, both anatomically and histologically, an experimental model which combined both insults most often encounter in humans, to establish the reliability of the model to the human pathology (i.e. cerebral palsy). Using this model, we then demonstrated the central role of the IL-1 system in the genesis of brain damage. We also showed that the developmental stage corresponding to the preterm human newborn was more susceptible than their adult counterpart since the pro-inflammatory imbalance, in the agonist/antagonist ratio induced by the aggressions, was more obvious at this particular stage of development. This shift of the IL-1 system towards a pro-inflammatory state found in the premature brain was also detected in the placenta after maternal exposure to LPS at the end of gestation. The causal link between the IL-1 system and the neonatal brain damage was confirmed with the use of the IL-1 receptor antagonist (IL-1Ra) administered maternally which increased pups survival and protected them against microgliosis and motor deficits. We showed the therapeuthic potential of the IL-1Ra against both placental and neurodevelopmental defects when administered maternally, at the end of gestation. The implication of the IL-1 system in brain lesions was also studied directly on human newborn brain tissu presenting white matter damages reminiscent of cerebral palsy. Those data correlated with what was obtained using the experimental model showed the pro-inflammatory orientation of the IL-1 system, particularly in lesioned areas of the brain. In conclusion, the work presented in this thesis demonstrated the central role of the IL-1 system in the genesis of perinatal brain damage after exposure to HI and/or infection/inflammation and the therapeuthic potential of the prenatal administration of IL-1Ra.

Les dommages cérébraux survenant durant la période périnatale sont associés à plusieurs pathologies neurodéveloppementales, dont les encéphalopathies néonatales. Ces lésions résultent d’agressions hypoxiques-ischémiques (HI) et infectieuses survenant durant une étape cruciale du développement cérébral. Le seul traitement disponible pour diminuer l’impact de ces agressions sur le neurodéveloppement de l'enfant est l’hypothermie. Les deux types d’agressions ont un facteur commun, l’inflammation, et surtout la production de cytokines pro-inflammatoires telle que l’interleukine (IL)-1. Bien que l'association entre l'expression d'IL-1 et la modulation du développement cérébral soit connue, le lien de cause à effet entre les deux est encore méconnue. Ceci est dû, entre autres, à l'utilisation de nombreux modèles expérimentaux manquant souvent de pertinence avec ce qui est observé en clinique. Dans le but de comprendre le rôle de l’IL-1 dans les dommages cérébraux périnataux du nouveau-né à terme, nous avons fait la caractérisation anatomique et fonctionnelle d’un modèle animal combinant les deux types d’agressions les plus fréquemment rencontrées chez l’humain, afin d’en établir la concordance par rapport à la pathologie humaine. À l’aide de ce modèle, nous avons ensuite démontré que le système de l’IL-1 était au cœur de la pathophysiologie. De plus, nous avons montré que le stade de développement cérébral correspondant au nouveau-né à terme comporte des différences par rapport à l’adulte et au nouveau-né prématuré dans les composantes inflammatoires exprimées et par le type cellulaire exprimant ces composantes. En inhibant le système de l’IL-1, nous avons démontré le lien causal entre l’expression de l’IL-1 et la survenue de dommages cérébraux ainsi que son impact sur la motricité des animaux via l'administration de l'antagoniste du récepteur de l'IL-1 (IL-1Ra). Nous avons démontré le potentiel thérapeutique post-natal de l’IL-1ra administré directement aux animaux lors de l’agression. En conclusion, les travaux présentés dans cette thèse démontrent le rôle central de l’IL-1 dans la genèse des lésions cérébrales périnatales suite à une agression de type HI et infectieuse/inflammatoire ainsi que le potentiel thérapeutique de l'administration post-natal de l'IL-1Ra dans un modèle animal correspondant au nouveau-né à terme.

L’asthme est une maladie inflammatoire chronique des voies aériennes. Chez les individus sensibles, l’inhalation d’allergènes entraine une inflammation pulmonaire se traduisant par des épisodes récurrents de toux, de difficultés respiratoires et une sécrétion de mucus. Des études réalisées chez l’animal ont mis en évidence un rôle crucial des lymphocytes Th2 et des cytokines associées (IL-4, IL-5 et IL-13). Plus récemment, il a été montré que les lymphocytes Th17 participaient à la physiopathologie de l’asthme. La présente étude s’intéresse à une cytokine majoritairement produite par les Th17 : l’IL-22. Différents travaux indiquent que cette cytokine serait impliquée dans l’immunitémucosale où elle exercerait des effets protecteurs ou pro-inflammatoires en fonction du modèle expérimental étudié. En utilisant un modèle murin d’inflammation pulmonaire allergique induite par l’ovalbumine, nous avons montré que l’IL-22 jouait un rôle pro-inflammatoire au cours de l’induction de l’asthme allergique puisque les souris déficientes en IL-22 développent une forme atténuée de la maladie. A l’inverse, nous avons constaté que l’IL-22 avait un effet protecteur dans la phase effectrice, et que cet effet était dépendant de l’IL-17A. Nos travaux mettent donc en lumière une double fonction de l’IL-22 dans l’asthme allergique chez la souris. En parallèle de ce travail, nous nous sommes intéressés au rôle de l’IL-1 et de l’inflammasome NLRP3 dans ce même modèle d’inflammation pulmonaire. Enfin, une troisième étude a permis de mettre en lumière un rôle encore inconnu de l’interleukine-33 dans l’activation des cellules dendritiques au cours de la mise en place de la réponse asthmatique. / Asthma is a heterogenous inflammatory disorder of the airways characterized by chronic airway inflammation, airway hyper-reactivity and by symptoms of recurrent wheezing, coughing and shortness breath. Understanding of the role of allergy and Th2 cells in asthma has benefited from mouse model of allergic asthma. Recently, several studies highlighted Th17 involvement in asthma pathogenesis. In the present study, we investigate the role of IL-22, a Th17-related cytokine, in a mouse model of allergic lung inflammation induced by ovalbumin. First, using IL-22 deficient mice, we demonstrated a pro-inflammatory role of IL-22 during the sensitization phase. In contrast, we observed a protective function of IL-22 during the effective phase. This protective effect of IL-22 seems to be dependent of IL-17. In conclusion, we demonstrate here a dual role of IL-22 in asthma pathogenesis. Since interleukin-1_ is critical for Th17 polarization in human, we also investigated the role of IL-1 signalling and NLRP3 inflammasome in our model of allergic airway inflammation. We showed that NLRP3 inflammasome and IL-1R/IL-1 pathway are critical to induce allergic lung inflammation, even in the absence of adjuvant. Finally, we studied the effect of interleukin-33 on dendritic cells activation and Th2 priming during antigen sensitization and in established asthma.

Proefschrift--Universiteit Leiden, 2003. / Textes en anglais et en néerlandais. Bibliogr. en fin de chap.

Zugl.: Salzburg, Univ., Diss., 2005 / Hergestellt on demand

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