De nombreuses études suggèrent que l'inflammation joue un rôle important dans l'initiation et le développement du processus d'athérosclérose. Certains individus, tels que les résistants à l'insuline, les obèses et les diabétiques, présentent un niveau d'inflammation chronique plus élevé que les individus en santé et sont plus à risque de développer une maladie cardiovasculaire (MCV). D'autre part, le phénomène postprandial est considéré comme un processus athérogène. En effet, les individus ayant une lipémie postprandiale exagérée, capable d'induire une réponse inflammatoire, sont plus susceptibles de souffrir de MCV. Le présent mémoire porte sur l'étude des variations postprandiales des cytokines inflammatoires chez des individus en santé et, plus précisément, sur les différences sexuelles dans les variations plasmatiques des marqueurs inflammatoires interleukine-6 (IL-6), facteur de nécrose tumoral alpha (TNF-a) et protéine C-réactive (CRP) suite à l'ingestion d'un repas riche en lipides. Une augmentation significative des concentrations plasmatiques d'IL-6 a été notée en période postprandiale chez les deux sexes, mais était plus importante chez la femme comparativement à l'homme. De plus, une baisse transitoire des concentrations plasmatiques de TNF-a a été observée autant chez l'homme que chez la femme tandis que la concentration plasmatique de CRP est demeurée stable suite à l'ingestion du repas. Ces résultats suggèrent qu'il existe des différences dans le profil inflammatoire des hommes et des femmes suite à un repas riche en lipides et que l'augmentation de l'inflammation lors de cette période pourrait contribuer à augmenter le risque de MCV.

Certains marqueurs inflammatoires augmentent en concentration chez les sujets avec maladie coronarienne athérosclérotique. Le système inflammatoire pourrait également être modifié par un effort exhaustif prolongé (marathon) ou l'activité physique régulière. L'impact d'un exercice court et intense sur l'activation du système inflammatoire, chez les sujets sains d'âge mûr, sans évidence d'ischémie myocardique, n'est pas bien défini, tout comme l'évaluation de leur condition vasculaire. Chez ces sujets, une épreuve d'effort maximale sur tapis roulant a causé l'augmentation de ces marqueurs et médiateurs inflammatoires : protéine C-réactive (CRP), interleukine-6 (IL-6), interleukine-18 (IL-18) et myeloperoxydase (MPO). Pour la première fois, il est démontré que l'exercice bref et intense activerait significativement le système inflammatoire, chez des sujets matures asymptomatiques sans évidence d'ischémie à l'exercice. Immédiate et transitoire, cette réaction suggère une réponse physiologique de l'organisme. Dans un deuxième temps, des mesures échographiques vasculaires estimant la fonction endothéliale et l'épaisseur de l'intima-média carotidienne ont été prises, lesquelles contribueront aux connaissances portant sur la condition vasculaire et viennent compléter notre investigation sur le portrait inflammatoire du sujet sain d'âge mûr.

Le maintien de la masse musculaire est étroitement lié à la balance entre la synthèse et la dégradation des protéines. L'exercice physique est un puissant régulateur de la balance protéique et plus particulièrement l'exercice en résistance. S'intéresser à la balance protéique après un exercice s'inscrit dans une compréhension des mécanismes cellulaires et moléculaires conduisant aux phénomènes d'hypertrophie et/ou d'atrophie musculaire. Nos travaux mettent en évidence que l'hypertrophie obtenue dans le muscle FDP après 10 semaines d'un entraînement en résistance chez le rat, est en lien avec l'activation chronique de la voie IL-6/STAT3 après chaque exercice aigu, en partie au sein du pool de cellules satellites activées. En phase proliférative, les cellules dont la voie de signalisation STAT1/STAT3 est activée, répriment l'expression des facteurs myogéniques comme MyoD et retournent ainsi à l'état quiescent, concourant à augmenter le pool de réserve. Ces mécanismes participent à la synthèse protéique par l'apport de nouveau matériel génétique au sein des fibres musculaires conduisant à une augmentation de leur surface de section ainsi qu'à leur conversion phénotypique avec l'entraînement. L'exercice en résistance favorisant la protéolyse, nos travaux ont cherché à caractériser les systèmes protéolytiques (autophagique-lysosomal, ubiquitine-protéasome) impliqués dans la balance protéique post-exercice. Les marqueurs moléculaires étudiés (activités enzymatiques du protéasome et de la cathepsine L, expression protéique et génique de LC3B, des E3 ligases…) ne permettent pas d'expliquer clairement les +30% de protéolyse obtenus une heure après des contractions excentriques sur muscle EDL isolé de rat en condition à jeun. Des perspectives d'étude des systèmes des calpaines, des caspases et/ou des métalloprotéases matricielles sont alors à envisager. / The maintain of muscle mass is closely controlled by protein synthesis and degradation balance. Physical activity and mainly resistance exercise is a powerful stimulus to positive muscle protein balance. To understand how protein balance is regulated after exercise, cellular and molecular mechanisms leading to muscular hypertrophy and/or atrophy have to be elucidated. Our works point out that FDP muscular hypertrophy after 10 weeks of resistance training in rat is partly due to the chronically activation of IL-6/STAT3 signaling pathway, occurring in the activated satellite cell pool, after each single exercise bout. Once activated and engaged in the myogenic program, cells in which STAT1/STAT3 signaling pathway is activated, could downregulate MyoD and return to a quiescent state, leading to increase satellite cell reserve's pool. These events participate to enhance protein synthesis by the incorporation of new genetic material into muscle fiber leading to increase their cross sectional area and phenotypic shift after training. As resistance exercise increases proteolysis, our works attempt to characterize the proteolysis systems (lysosomal-autophagic, ubiquitin-proteasome) involved in protein balance after exercise. The molecular markers measured ( chymotrypsin-like and cathepsin L activities, protein and gene expressions of LC3B, E3 ligases…) could not explain the +30% of proteolysis obtained one hour after resistance eccentric contractions on EDL muscle of starved rats. Further studies based on calpains, caspases and metalloproteinase activities and/or expressions should bring us valuable information.

Les maladies cardiovasculaires représentent un important problème de santé publique à travers le monde. Parmi ces pathologies, l’infarctus du myocarde (IM) a fait l’objet de nombreux essais visant à diminuer sa sévérité. Néanmoins peu ont remporté leur pari. Cet échec peut avoir plusieurs composantes parmi lesquelles la méconnaissance de la complexité des mécanismes moléculaires impliqués. Notre compréhension de l’IM a cependant été nettement améliorée grâce à des méthodes utilisées pendant les dernières décennies et qui consistaient à étudier séparément un nombre limité d’acteurs moléculaires impliqués dans un mécanisme simple et linéaire. Cependant, l’échec des essais cliniques basés sur ces approches réductionnistes ont montré leurs limites. L’émergence de la biologie des systèmes, ces dernières années, a stimulé les recherches visant à mieux intégrer et comprendre la nature complexe et stochastique des réseaux moléculaires et leur dynamique dans la progression des pathologies. L’objectif général de cette thèse a consisté en le développement et l’amélioration de méthode d’analyses et de combinaison des données spatio-temporelles issus d’expériences réalisées sur un modèle d’infarctus du myocarde chez la souris. L’objectif scientifique visait à caractériser les principaux signaux dynamiques au cours de la séquence d’ischémie-reperfusion. A cet effet, nous avons tout d’abord développé une chaîne de méthode utilisant la clarification d’organe et la microscopie de fluorescence permettant de quantifier, en 3 dimensions, la zone du myocarde soumise au choc oxydant lors de la reperfusion. Dans une seconde partie, nous avons développé une nouvelle chaîne analytique pour caractériser la dynamique d’expression des transcrits. Appliquée aux animaux contrôles (soumis à la chirurgie et l’anesthésie), nous mettrons, grâce à cette chaîne de méthode, le rôle majeur de la voie de l’interleukine 6 dans le développement de la réponse immunitaire et nous concluons ainsi sur la nécessité de réaliser une analyse dynamique du modèle expérimental pour caractériser sa réponse à l’échelle moléculaire et éviter toute surinterprétation de la réponse à l’IM / Cardiovascular diseases represent a major health burden worldwide. According to the World Health Organization, 17 million people are dying each year by heart diseases which account to 31% of total deaths globally. Among these diseases is myocardial infarction (MI). Several efforts have been made to decrease the associated mortality rates but unfortunately, only few has succeeded to date. This failure is contributed to several factors, among them is the misunderstanding of the mechanism responsible for the progression of the disease.Our understanding of the MI pathology has been greatly improved by the approaches that have been widely used in the previous decades, relying mainly on studying molecules/pathways separately. However, this knowledge was not enough to make a difference clinically. Therefore, deciphering the interconnections between molecules has become an urge for better understanding of the diseases’ progression. In this regard, the work in this doctoral thesis involves different aspects of the MI pathology. The general aim of this work is to improve the dynamic analytical approach using systems biology tools, where new mechanistic information is decoded. Firstly, in a 3D heart model, we propose a chain of methods using clarified mouse heart and fluorescence microscopy to molecularly characterize the area at risk in the myocardium of IR and cardioprotected mice based on its redox state. In addition, we aim to develop a new analytical approach using dynamical large-scale transcriptomic data for characterizing the dynamic transcripts expression. Applying this approach on a control mouse model (mice subjected to anesthesia and surgical interventions), we show that Il-6 is a major mediator of the activated inflammatory reaction. In conclusion, this analytical approach highlights the necessity of the sapatio-temporal analysis to characterize the molecular events occurring in response to MI

Le criblage virtuel est largement employé pour la recherche de nouveaux médicaments.La sélection de structures pour les méthodes de criblage virtuel basées sur la structure reste problématique. Nous avons montré que les propriétés physico-chimiques du site de liaison, critères simples et peu coûteux en temps de calcul, pouvaient être utilisées pour guider celle-ci.L’évaluation des méthodes de criblage virtuel, critique pour vérifier leur fiabilité, repose sur la qualité de banques d’évaluation. Nous avons construit la NRLiSt BDB, n’incluant que des données vérifiées manuellement et prenant en compte le profil pharmacologique des ligands. Une étude à l’aide du logiciel Surflex-Dock montre qu’elle devrait devenir la base de données de référence, pour l’évaluation des méthodes de criblage virtuel et pour rechercher de nouveaux ligands des récepteurs nucléaires. L’application d’un protocole hiérarchique de criblage in silico/in vitro, a permis d’identifier de nouveaux composés inhibiteurs de l’IL-6, potentiellement utilisables dans le traitement de la polyarthrite rhumatoïde. Les résultats in vitro devront être confirmés par des tests in vivo. / Virtual screening is widely used in drug discovery processes.Structure selection in structure-based virtual screening methods is still problematic. We showed that simple and “low cost” binding site physico-chemical properties could be used to guide structure selection.The evaluation of virtual screening methods, necessary to ensure their reliability, relies on benchmarking databases quality. We created the NRLiSt BDB, gathering only manually curated data and taking into account ligands pharmacological profiles. A study using Surflex-Dock showed that the NRLiSt BDB should become the reference, both for the evaluation of virtual screening methods and for the identification of new ligands of the nuclear receptors.The use of a in silico/invitro hierarchical approach screening allowed to identify new IL-6 inhibitors, that could be used in rheumatoid arthritis treatment. In vitro results should be confirmed in vivo.

Le criblage virtuel est largement employé pour la recherche de nouveaux médicaments.La sélection de structures pour les méthodes de criblage virtuel basées sur la structure reste problématique. Nous avons montré que les propriétés physico-chimiques du site de liaison, critères simples et peu coûteux en temps de calcul, pouvaient être utilisées pour guider celle-ci.L’évaluation des méthodes de criblage virtuel, critique pour vérifier leur fiabilité, repose sur la qualité de banques d’évaluation. Nous avons construit la NRLiSt BDB, n’incluant que des données vérifiées manuellement et prenant en compte le profil pharmacologique des ligands. Une étude à l’aide du logiciel Surflex-Dock montre qu’elle devrait devenir la base de données de référence, pour l’évaluation des méthodes de criblage virtuel et pour rechercher de nouveaux ligands des récepteurs nucléaires. L’application d’un protocole hiérarchique de criblage in silico/in vitro, a permis d’identifier de nouveaux composés inhibiteurs de l’IL-6, potentiellement utilisables dans le traitement de la polyarthrite rhumatoïde. Les résultats in vitro devront être confirmés par des tests in vivo. / Virtual screening is widely used in drug discovery processes.Structure selection in structure-based virtual screening methods is still problematic. We showed that simple and “low cost” binding site physico-chemical properties could be used to guide structure selection.The evaluation of virtual screening methods, necessary to ensure their reliability, relies on benchmarking databases quality. We created the NRLiSt BDB, gathering only manually curated data and taking into account ligands pharmacological profiles. A study using Surflex-Dock showed that the NRLiSt BDB should become the reference, both for the evaluation of virtual screening methods and for the identification of new ligands of the nuclear receptors.The use of a in silico/invitro hierarchical approach screening allowed to identify new IL-6 inhibitors, that could be used in rheumatoid arthritis treatment. In vitro results should be confirmed in vivo.

Les anticorps monoclonaux anti-cytokine ont constitué une révolution dans le traitement des maladies inflammatoires chroniques, mais leur utilisation présente des inconvénients (non réponse, résistance, effets secondaires, coûts élevés).Notre équipe développe une stratégie alternative originale, l’immunisation active à base de peptides de cytokines. Elle a pour but de faire synthétiser, par l’organisme même du patient, des anticorps neutralisant les effets pathogènes dus à l’excès de cytokines.Durant ma thèse, j’ai montré que l’immunisation active contre un peptide dérivé de l’IL-6 murine est protectrice dans un modèle murin de sclérodermie systémique. L’immunisation de singes avec l’équivalent humain entraîne une réduction significative des réactions inflammatoires locales suite à l’induction d’une réaction d’HSR. De plus, l’immunisation active contre deux peptides dérivés de l’IL-1β et de l’IL-23 conduit à la réduction de la sévérité de l’EAE.Ces résultats confortent l’intérêt de cibler les cytokines par l’approche d’immunisation active à base de peptides, qui pourra permettre de diversifier l’offre thérapeutique actuellement disponible. / Monoclonal antibodies have been a revolution for the treatment of chronic inflammatory diseases, but their use shows major drawbacks (non-response, resistance, side effects and prohibitive costs).Our team develops an original alternative strategy: anti-cytokine peptide-based active immunization.The aim of the approach is to make the patient’s own organism produce antibodies capable of neutralizing the pathogenic effects of cytokine overproduction.During my PhD, I have demonstrated that active immunization against an IL-6 murine peptide confers clinical protection in a murine model of systemic sclerosis. Monkeys immunized against the human peptide also showed a significant decrease of local inflammatory reactions following a delayed-type hypersensitivity reaction. Moreover, active immunization against an IL-1β and an IL-23 murinepeptide led to a reduction of the severity of the EAE in mice.These results comfort the interest of anti-cytokine peptide-based active immunization, which should eventually widen the choice of therapeutics available for the patients.

L’objectif de notre travail a été de caractériser le rôle de l’IL-6 dans la différenciation des lymphocytes Tfh et des lymphocytes Th2. Les lymphocytes Tfh ont pour fonction d’aider les lymphocytes B à produire des anticorps indispensables pour nous protéger contre divers pathogènes. Les lymphocytes Th2, quant à eux, sont spécialisés dans l’élimination de parasites extracellulaires tels que les helminthes.<p>Dans un premier temps, nous avons voulu identifier les gènes dont l’expression est induite par l’IL-6, avec comme objectif une meilleure compréhension des mécanismes permettant aux lymphocytes T de se différencier en cellules Tfh.<p>Au cours de notre travail, nous avons identifié le facteur de transcription, MyoR (Myogenic Repressor) comme étant exprimé au sein des lymphocytes T helper et dont l’expression est induite par l’IL-6. Nos observations expérimentales ont démontré que le facteur MyoR n’est pas indispensable pour la différenciation des lymphocytes Tfh, ni pour leur fonction. Cependant, l’expression de l’ARNm codant pour MyoR pourrait être utilisée comme un biomarqueur des cellules Tfh in vitro ou in vivo.<p>Nous avons ensuite caractérisé la réponse immune induite in vivo par des cellules présentatrices d’antigènes issues de souris déficientes pour l’IL-6. Cette approche nous a permis de mettre en évidence le rôle immunosuppresseur de l’IL-6 sur le développement des réponses de type Th2. En effet, nous avons montré que l’injection de BMDCs (Bone Marrow derived dendritic cells) IL-6-/- dans des souris receveuses de type sauvage induisent une réponse Th2 augmentée in vivo.<p>Nos résultats suggèrent que l’inhibition de la réponse Th2 par l’IL-6 in vivo et in vitro pourrait impliquer la présence d’un ou de plusieurs miRNAs.<p>Cette inhibition pourrait être un mécanisme de rétrocontrôle afin d’éviter une exacerbation de la réponse immune Th2. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L'interleukine-6 (IL-6) exerce des propriétés biologiques multiples telles que l'activation des cellules immunocompétentes, l'activation de la réponse inflammatoire et l'hématopoïèse. Produite également par les cellules tumorales, l'IL-6 impacte la prolifération, la différenciation et la survie de ces dernières. L'IL-6 représente donc depuis plusieurs années une cible thérapeutique pertinente. Dans la première partie de ce travail, nous avons exploré une nouvelle piste potentielle pour bloquer l'activité biologique de l'IL-6, en utilisant un antagoniste naturel que notre équipe a identifié dans plusieurs lignées d'adénocarcinomes du rein, à savoir la molécule tronquée tIL-6. Suite à l'évaluation comparée de deux systèmes d'expression (E. coli versus CHO), nous avons retenu les cellules CHO comme source de production de fractions enrichies en tIL-6 par chromatographie de gel d'exclusion. Disposant d'un panel d'adénocarcinomes de rein (ACHN, Caki1, CLB CHA, CLB VER) et d'une lignée érythroleucémique (TF1), l'activité fonctionnelle de tIL-6 in vitro a été étudiée sur (1) la signalisation IL-6 induite, (2) la prolifération cellulaire IL-6 induite, la survie cellulaire et (4) la modulation de l'expression de protéines relevantes de l'apoptose. La molécule tIL-6 bloque la phosphorylation de la tyrosine Tyr705 de STAT3, qui est un des éléments clés de la voie de signalisation de l'IL-6. Nous rapportons également une autre observation nouvelle indiquant que tIL-6 exerce un effet pro-apoptotique sur certaines lignées RCC. Dans la seconde partie de notre étude, l'impact d'un Ac Mo anti IL-6 dans la réversion de la résistance aux cytotoxiques ou à la radiothérapie a été étudié. Nos résultats démontrent que la voie IL-6 ne constituerait pas un mécanisme majeur de résistance / Interleukin-6 (IL-6) plays numerous physiological roles including haematopoiesis, immune response and inflammation, but also plays a role in modulating cell growth, differentiation and survival of tumors cells. The first goal of the present study was to investigate on the potential role of the truncated protein IL-6 (tIL-6) encoded by the spliced IL-6 mRNA discovered in renal carcinoma cells (RCC). The R&D program was designed based on an industrial approach, aiming at reaching the decision stage to enter or not into preclinical development. Firstly two different expression systems were investigated (E. coli versus CHO cell line). The mammalian expression system was selected as the protein source since a recombinant glycosylated tIL-6 with a molecular weight similar to the predicted natural molecule was obtained from enriched fractions following size exclusion chromatography. Secondly by using a cell line panel including renal carcinoma cells (ACHN, Caki-1, CLB CHA, CLB-VER ) and an erythroleucemic cell line (TF1), in vitro tIL-6 functional activity were analyzed on (1) IL-6 induced signaling, (2) IL-6 induced cell proliferation, (3) on cell survival and also (4) on expression of specific set of proteins involved in apoptosis pathways. The truncated IL-6 was found inhibit IL-6 induced STAT3 Tyr705 and to induce apoptosis in some RCC cell lines which could be depending on IL-6 expression. Understanding more precisely the role of natural truncated IL-6 and its impact in cell tumour growth control will be a major issue in the development of innovative approach to antagonize directly or not IL6. The second goal of the present study was to investigate on reversing resistance of cancer cell lines to cytotoxics or ionizing radiations through the use of a monoclonal antibody directed against IL-6. Our data support the fact that IL-6 is not the preponderant actor of cell resistance to cytotoxics and ionizing radiations, which seems to be regulated by a complex network of proteins

Les progresseurs lents du VIH-1 sont de rares sujets asymptomatiques pendant plusieurs années sans thérapie antirétrovirale. Parmi ces sujets à progression lente vers le SIDA, il est possible qu’un sous-groupe perde le contrôle de leur infection après plusieurs années de contrôle. Notre laboratoire a analysé l’expression différentielle de différentes protéines et voies moléculaires associées à la perte de contrôle de l’infection: l’interleukine-32 (IL-32) est une cytokine pro-inflammatoire dont le niveau des isoformes alpha et delta a significativement diminué chez les progresseurs lents lors de la perte de contrôle. Par ailleurs, des études antérieures ont attribué, de façon intrigante, à l’IL-32 aussi bien des propriétés anti-VIH-1 que des propriétés immunosuppressives induisant un environnement propice à la réplication du VIH-1. Ce projet de maitrise s’est penché sur l’implication de l’IL-32 dans la progression de l’infection à VIH-1 avec un accent particulier sur les progresseurs lents. Nous avons principalement mesuré les niveaux d’IL-32 des sujets séropositifs comparativement aux sujets VIH négatif et estimé les fonctions de cette cytokine à travers des études longitudinales et de corrélation. Nous avons observé que l’IL-32 total demeure plus élevé chez les séropositifs comparativement aux sujets VIH négatif. Également, l’infection par le VIH-1 entraine une augmentation du niveau d’IL-32 total. De plus, après une année de thérapie antirétrovirale, les taux plasmatiques d’IL-32 total demeurent significativement plus élevés que ceux des sujets VIH négatif. Comme attendu, le taux d’IL-32 total augmente lors de la perte de contrôle de l’infection chez les progresseurs lents. Une forte concentration plasmatique d’IL-32 total coïncide avec: 1) une augmentation du taux plasmatique de sCD14 et de la cytokine pro-inflammatoire IL-6, 2) une baisse du compte cellulaire CD4 et une augmentation de la charge virale. Un taux plasmatique élevé de CCL5 pourrait prédire une faible concentration d’IL-32 total. L’isoforme alpha de l’IL-32 est plus élevée dans le plasma des sujets VIH négatif tandis que l’IL-32 gamma semble induire un environnement pro-inflammatoire et immunosuppressif. Il ressort à l’issue de ces observations que l’augmentation de l’IL-32 total est associée à la progression de l’infection à VIH-1 et pourrait constituer un biomarqueur permettant d’apprécier le pronostic de cette infection. / HIV-1 slow progressors constitute a rare population of subjects who remain asymptomatic for many years without antiretroviral therapy. Among this population, some individuals will lose control of their infection after several years of immunological control. Our laboratory has analyzed the differential expression profile of various proteins and molecular pathways associated with the loss of control of HIV infection. The pro-inflammatory cytokine interleukin-32 alpha and delta isoforms significantly decreased in slow progressors as they were losing control of their infection. Furthermore, previous studies have attributed to IL-32 both antiviral property against HIV-1 and immunosuppressive properties that can induce an environment conducive to HIV-1 replication. This project addresses the role of IL-32 in HIV-1 disease progression with a particular emphasis on slow progressors. We compared the levels of IL-32 in HIV-1 positive versus HIV-1 negative subjects and evaluated the role of this cytokine using longitudinal studies. We observed that levels of IL-32 remains higher in HIV-positive compared to HIV-negative subjects. Also, HIV-1 infection leads to increased level of IL-32. In addition, after one year of antiretroviral therapy, IL-32 plasma levels remain significantly higher than those of HIV-negative subjects. As expected, the levels of IL-32 increased as slow progressors lost control of their infection. A high plasma concentration of IL-32 predicts: 1) an increase in plasma levels of sCD14 as well as pro-inflammatory cytokine IL-6, 2) a decrease in CD4 cell count and an increase in viral load. High plasma CCL5 predicted a low concentration of IL-32. The alpha isoform of IL-32 is elevated in the plasma of HIV negative subjects while IL-32 gamma appears to induce a pro-inflammatory and immunosuppressive environment. We conclude that increased IL-32 levels are associated with progression of HIV-1 disease and could be used as a biomarker for assessing HIV-1 prognosis.