Chronic kidney disease (CKD) is associated with a complex state of immune dysfunction characterised by immune depression, which predisposes CKD patients to infections, and by immune activation resulting in inflammation, which is associated with cardiovascular disease among these patients. It has been suggested that regular moderate exercise may enhance immune function and exert anti-inflammatory effects. However, such effects are still unclear in CKD. Therefore, we investigated the effects of acute and regular (1-month and 6-months) moderate intensity aerobic exercise (walking) on measures of immunity and inflammation in pre-dialysis CKD patients. A single bout of walking exercise induced an overall immune and inflammatory response that was comparable to that observed in healthy individuals, with no indication of harmful effects to patients underlying state of immune dysfunction. Acute exercise induced a normal pattern of mobilisation of immune cells. Concerning immune cell function, acute exercise had no effect on T lymphocyte and monocyte activation, while it actually improved neutrophil responsiveness to a bacterial challenge in the recovery period. In addition, acute exercise induced a systemic anti-inflammatory environment, evidenced by the marked elevation in plasma IL-10 levels after exercise, which was most likely mediated by the observed increase in plasma IL-6 levels. Regular walking exercise exerted anti-inflammatory effects, with no apparent detrimental effects to patients immune and inflammatory status. Regular exercise led to improvements in the systemic inflammatory status (ratio of pro-inflammatory IL-6 to anti-inflammatory IL-10 cytokine levels) that were accompanied, and most likely mediated, by the observed down-regulation of T lymphocyte (only evident at 6-months) and monocyte activation. In addition, a reduction in IL-6 production in PBMC and whole blood cultures was also observed (only assessed at 1-month). Regular exercise had no effect on circulating immune cell numbers and neutrophil degranulation responses. These findings provide compelling evidence that walking exercise is safe from an immune and inflammatory perspective and has the potential to be an effective anti- inflammatory therapy in pre-dialysis CKD patients.

Le rejet d’allogreffe dépend de la reconnaissance d’antigènes d’histocompatibilité étrangers par le système immunitaire du receveur. En l'absence de thérapies immunosuppressives, la réaction inflammatoire éventuelle conduit à la destruction rapide du tissu transplanté. Le rôle critique joué par les lymphocytes T CD4+ dans le rejet aigu d'allogreffe est bien établi. Cependant, les contributions respectives des lymphocytes CD4+ Th1 et Th2 dans la réaction de rejet sont controversées. Alors que le rôle des cellules Th1 dans la pathogénèse du rejet est bien établi, l'hypothèse que les cellules Th2 favorisent l'acceptation de la greffe est invalide puisque ces cellules sont capables de déclencher des voies alternatives de rejet. En effet, la fonction effectrice des lymphocytes Th2 a été démontrée dans beaucoup de modèles de rejet de greffe ou de tumeur, et dans la maladie du greffon contre l'hôte. Les caractéristiques principales du rejet de type Th2 sont sa dépendance envers la production d'IL-4 et d'IL-5, le recrutement d'éosinophiles au site du rejet, et son inhibition par les lymphocytes T CD8+ alloréactifs. Les éosinophiles activés exercent leur activité cytotoxique par la libération de plusieurs molécules cytotoxiques comme l’EDN, l’ECP, la MBP et l’EPO. Ces molécules sont probablement responsables de la capacité des éosinophies à affecter la perméabilité vasculaire et à induire des dégâts tissulaires dans les organes rejetés. L'interleukine 9 (IL-9) est une cytokine produite par les lymphocytes T qui joue un rôle important dans les voies effectrices Th2. Dans la littérature, l’IL-9 est fortement associée au développement de l’éosinophilie tissulaire. Dans notre première étude, nous avons analysé le rôle joué par l'IL-9 dans le rejet d'allogreffe bm12 par des souris B6 (pour C57BL/6), un modèle dans le lequel une simple disparité au niveau de la molécule du CMH de classe II favorise une réaction inflammatoire de type Th2. Dans ce modèle, de faible alloantigénicité, les greffes cardiaques bm12 survivent presque indéfiniment dans les receveurs B6 (>60 jours). Nos expériences ont été conçues afin de savoir si l’expression de l’IL-9 au niveau de la greffe pouvait modifier la survie de greffes cardiaques exprimant les alloantigènes bm12. Nous avons ainsi montré que la production locale d’IL-9 induit le rejet des allogreffes cardiaques exprimant l’alloantigène I-Abm12 (survie <30jours). Aucun des organes transgéniques pour l’IL-9 n’a survécu plus de 30 jours alors que des greffes non transgéniques ne furent pas rejetées (>50 jours). L’analyse histologique des allogreffes cardiaques transgéniques pour l’IL-9 montre une infiltration cellulaire dense du myocarde. La composante principale de cet infiltrat est la présence de nombreux éosinophiles. Pour étudier la contribution des cytokines de type Th2, comme l’IL-4 et l’IL-5, dans le rejet des cœurs transgéniques pour l’IL-9, nous avons sélectivement bloqué ces cytokines lors du processus de rejet. Le traitement avec des anticorps neutralisant l’IL-4 bloque complètement le rejet induit par l’IL-9 et permet la survie à long terme des allogreffes cardiaques. Au point de vue de l’histologie ces greffes ne montrent ni infiltration leucocytaire ni artériopathie. Afin de déterminer si l’infiltration éosinophilique induite par l’IL-9 provient de l’activité directe de l’IL-9 ou est le résultat de la sécrétion d’IL-5, un traitement avec un anticorps anti-IL-5 a été appliqué aux receveurs d'allogreffe cardiaque. Ce traitement augmente la survie de la majorité des allogreffes et modifie de manière marquée la composition de l’infiltrat cellulaire en prévenant le recrutement des éosinophiles. De manière intéressante, les cœurs transgéniques pour l’IL-9 qui survivent indéfiniment après le traitement anti-IL-5 arborent une importante fibrose. A la différence du cœur bm12, la peau bm12 greffée sur un receveur B6 subit un rejet rapide et l'histologie des greffes rejetées révèle la présence d'infiltrats denses à éosinophiles. Notre laboratoire a montré que ce processus de rejet est dirigé par les lymphocytes T CD4+ alloréactifs et que les souris B6 déficientes pour l'IL-5 et la voie de cytotoxicité Fas/Fas-L sont incapables de rejeter des peaux bm12. Nos premiers résultats laissaient supposer un rôle pour l'IL-9 dans notre modèle de rejet de greffes en disparité des molécules du CMH de classe II: premièrement, nous avions observé la production d'IL-9 par les lymphocytes T de type Th2 alloréactifs et deuxièmement, l'ARNm d'IL-9 était fortement exprimé au niveau des allogreffes de peaux rejetées. C’est pourquoi, la survie de peaux bm12, déficientes pour la molécule Fas, greffées sur des receveurs B6 déficients pour l'IL-9 (B6.IL-9-/-) a été comparée avec celle de peaux transplantées sur des receveurs B6. Nous avons montré que, comme les souris B6 normales, les animaux B6.IL-9-/- rejettent leur greffe dans les 15 jours. Donc, contrairement à l'IL-5, l'IL-9 n'est pas essentielle pour le rejet de peau dirigé par les cellules T CD4+ de type Th2 dans notre modèle de disparité des molécules du CMH de classe II. Néanmoins, les allogreffes de peaux, dans notre modèle de disparité des molécules du CMH de classe II, contiennent moins d’éosinophiles lorsqu’elles sont rejetées par des receveurs déficients pour la synthèse d’IL-9 (IL-9-/-). En plus du modèle bm12, nous avons également observé un rôle de l’IL-9 dans un autre modèle de rejet Th2. Il a été montré par notre laboratoire que le rejet d’allogreffes cardiaques Balb/c complètement incompatibles par des souris receveuses B6.CD8-/- est caractérisé par le recrutement d’éosinophiles dans l’organe rejeté (106). Dans celui-ci, l’ARNm de l’IL-9 est présent pendant le rejet, de même que l’IL-4 et l’IL-5 et les greffes rejetées par des receveurs IL-9-/- contiennent moins d’éosinophiles par rapport à des receveurs contrôles. Les mécanismes par lesquels l’IL-9 induit le recrutement des éosinophiles ne sont pas complètement connus. L’IL-5 est considérée comme la cytokine clé pour le développement de l’éosinophilie. De plus, le rejet aigu des cœurs transgéniques pour l’IL-9 est caractérisé par une infiltration massive d'éosinophiles et est inhibé lors de la neutralisation de l'IL-5. Nous avons entrepris la seconde étude pour investiguer le lien fonctionnel entre l’IL-9 et l’IL-5 dans le rejet d’allogreffe, ce qui permettra de mieux comprendre le recrutement des éosinophiles par l’IL-9. Bien que le rejet ne soit pas inhibé par le manque d’IL-9, les allogreffes rejetées par les souris déficientes en IL-9 contiennent moins d’éosinophiles par rapport à des souris contrôles et présentent une production plus faible d’IL-5 par les cellules T alloréactives. De manière intéressante, la production optimale d’IL-5 après une stimulation allogénique requiert un récepteur à l’IL-9 (IL-9R) fonctionnel sur les cellules répondeuses. De plus, l’infiltration d’éosinophiles induite par l’IL-9 est absente dans des peaux transplantées sur des receveurs déficients pour le récepteur de l’IL-9. Finalement, la production d’IL-5 par des cellules T CD4+ stimulées par l’anti-CD3 est abolie par la neutralisation de l’IL-9. En conclusion, nous pouvons dire que l'IL-9 est capable d'induire un rejet de type Th2, caractérisé par une forte infiltration d’éosinophiles et une dépendance à l'IL-5 et à l'IL-4. Notre étude montre également que l’IL-9 peut agir directement sur les cellules T CD4+ pour induire leur capacité à sécréter de l’IL-5. Cependant, l’IL-9 n’est pas indispensable au processus de rejet Th2 et il est probable que lorsque l’IL-9 est bloquée d'autres cytokines soient capables de compenser son absence. Notre étude permet une meilleure compréhension des voies complexes du recrutement des éosinophiles.

Les lymphocytes T CD4 (LT CD4) jouent un rôle central dans la régulation des réponses immunitaires vis-à-vis des agents infectieux et des vaccins. Cependant, leur différenciation in vivo est encore mal comprise et les caractéristiques des LT CD4 capables de persister à long terme tout en assurant une réponse immunitaire protectrice sont mal définies. L’approfondissement de ces connaissances est indispensable pour le développement de nouveaux vaccins. Pour approcher cette question, nous avons utilisé deux approches expérimentales. La première est un suivi de la différenciation des LT CD4 au cours de la réponse immune primaire chez des sujets vaccinés contre l’hépatite B ; la deuxième est la caractérisation phénotypique et fonctionnelle des LT CD4 mémoires antigène(Ag)-spécifiques pendant la phase d’état. Cette analyse a été réalisée au sein des LT CD4 spécifiques d’Ag vaccinaux, l’Ag de surface du virus de l’hépatite B (HBs) et la toxine tétanique (TT), ainsi que ceux spécifiques des Ag du cytomégalovirus (CMV). Les LT CD4 Ag-spécifiques ont été mis en évidence par cytométrie de flux après marquage intracytoplasmique du ligand du CD40 (CD40L) exprimé en réponse à une stimulation de courte durée par l’Ag. Des expériences basées sur la stimulation par la toxine du syndrome du choc toxique et le marquage du segment Vbeta2 du récepteur des LT ont démontré la bonne sensibilité et spécificité de cette méthode. Le suivi de la réponse primaire chez 11 donneurs jusqu’à plus d’un an après immunisation par le vaccin anti-hépatite B a permis d’établir un modèle de différenciation des LT CD4 Ag-spécifiques in vivo chez l’homme. Nous avons mis en évidence des LT CD4 spécifiques d’un nombre limité de peptides immunodominants de la protéine HBs suggérant une réponse de type oligoclonale. Grâce à l’utilisation d’un cytomètre neuf couleurs, nous avons mené une analyse détaillée de l’hétérogénéité de la population mémoire HBs-spécifique. L’expression du CCR7 permet de distinguer des cellules de type mémoire centrale (LTCM, CCR7+) et effectrice (LTEM, CCR7-) se distinguant notamment par leur capacité à migrer vers les ganglions lymphatiques ainsi que par leurs propriétés fonctionnelles. Nous avons montré l’existence de ces deux sous-populations au sein des cellules HBs-spécifiques mais par opposition à leur définition initiale, ces LTCM sont capables de produire des cytokines effectrices. La proportion importante de LTCM exprimant le Ki67 témoigne d’une activité proliférative persistante in vivo et suggère la capacité de ces cellules à s’auto-renouveler et éventuellement à alimenter le pool des LTEM. La proportion importante de LTCM exprimant la chaîne alpha du récepteur à l’IL-7 (CD127) suggère que ces cellules sont sensibles aux signaux émanant de l’IL-7, une cytokine dont le rôle dans le maintien de la mémoire lymphocytaire T est connu. Compte tenu de la relevance potentielle de ces caractéristiques uniques pour le développement de vaccins et de l’accumulation de travaux montrant l’avantage sélectif des LTCM à conférer une immunité protectrice, nous avons focalisé la dernière partie de ces recherches sur cette sous-population. Une étude transversale des LTCM spécifiques de plusieurs types d’Ag (éliminés (HBs et TT) ou persistants (CMV)) a été menée. Nos résultats montrent une hétérogénéité, variable selon l’Ag, de la capacité de ces cellules à produire des cytokines effectrices et de leur phénotype de différenciation. Cette donnée nouvelle soulève la possibilité que les LTCM soient hétérogènes dans leur capacité à conférer une immunité protectrice. L’acquisition du marqueur KLRG1 par une fraction des LTCM s’associe à une capacité accrue à produire des cytokines effectrices et à une expression élevée du CD127. La possibilité que ces cellules soient particulièrement aptes à conférer une immunité protectrice et durable est discutée, tout comme les mécanismes menant à leur génération et l’intérêt de ces connaissances pour la conception de nouveaux vaccins.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

B-lymphocytes have traditionally been thought to contribute to immunity and autoimmune disease through terminal differentiation into plasma cells that secrete antibody. However, studies in mice and recent clinical studies have demonstrated that genetically altered B-cell function and B-cell-targeted therapies can significantly affect autoimmune diseases that were predominantly thought to be T-cell-mediated. B-cell depletion in mouse models of disease has also led to the identification of alternative B-cell effector functions that regulate normal immune responses and autoimmune disease. This review highlights multiple B-cell effector mechanisms, including the promotion of cellular immunity, the negative regulation of immune responses, and the production of pathogenic antibodies. / Dissertation

The C-type lectin CD161 is expressed by a large number of T lymphocytes, with approximately a quarter of both T cell receptor (TCR)&alpha;&beta;+ and TCR&gamma;&delta;+ T cells expressing this marker. Within CD8+ T cells, a large proportion of these are comprised of Mucosal Associated Invariant T (MAIT) cells, a novel innate-like lymphocyte subset characterised by expression of a semi-invariant TCR together with high levels of CD161 (CD161++). These cells display a phenotype reflective of type 17 CD4+ helper T cells (Th17), which are also hallmarked by CD161 expression. Both MAIT and Th17 cells arise from preprogrammed progenitors, identifiable within umbilical cord blood by expression of CD161. Thus, CD161 appears to identify cells of a pre-determined and distinct phenotype. Whether this reflects a common transcriptional programme, developmentally induced within these cells, and further whether this extends to other CD161 positive T cells, was examined here by mRNA microarray analysis. This analysis identified a shared transcriptional signature and common innate-like function of all CD161 expressing T lymphocytes, and independent of TCR expression or lineage. Furthermore, a population of CD8+ T lymphocytes expressing lower levels of CD161 which overlap phenotypically with CD161++CD8+ MAIT cells was identified by both mRNA microarray analysis and mass cytometry (CyTOF); the CD161+CD8+ T cell population. TCR repertoire analysis, flow cytometry and cell culture experiments were utilised to investigate the origin of this subset, and its phenotype and function in both health and disease investigated in depth. This revealed a pre-programmed, tissue-resident memory population with potent effector functions. Both CD161++ MAIT and CD161+CD8+ T cells expressed high levels of the drug efflux pump MDR1, previously described to confer drug resistance to certain malignant cells. The significance of expression of this pump was hence investigated to determine its potential affect on the success of a variety of clinical therapies.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le syndrome de Gougerot-Sjögren (SGS) est une maladie auto-immune systémique. Il se caractérise principalement par une infiltration lymphocytaire des glandes salivaires (GS) et lacrymales responsable d’une sécheresse buccale et oculaire. Par ailleurs,les Toll-like récepteurs (TLR) endosomaux – notamment le TLR9 qui reconnait l’acide désoxyribonucléique (ADN) microbien mais aussi, dans certaines conditions, l’ADN du soi –s’avèrent être importants pour l’activation des lymphocytes B (LB) lors du lupus, une maladie proche du SGS. Nos travaux montrent que la stimulation du TLR9 chez les LB transitionnels,des LB immatures fraichement émigrés de la moelle osseuse, favorise leur différenciation selon la voie des LB de la zone marginale, et entraine la sécrétion d’auto-anticorps. L’analyse des LB infiltrant les GS lors du SGS révèle que ce phénomène pourrait être impliqué dans la physiopathologie de cette maladie. De plus, nous montrons que LL37, un peptide produit dans les GS, pourrait participer à l’activation du TLR9 des LB transitionnels. Enfin, nous avons mis en évidence une inattendue expression du TLR9 à la surface des LB. Si l’étude des conséquences fonctionnelles de cette localisation reste à poursuivre, elle semble avoir un effet négatif sur la stimulation du TLR9 endosomal. En conclusion, ces résultats suggèrent que leTLR9 puisse être une nouvelle cible thérapeutique lors du SGS. / Primary Sjögren’s syndrome (pSS) is a systemic autoimmune disease. It is mainly characterized by B cell and T cell infiltration in lacrimal and salivary glands (SG) responsible for eye and mouth dryness. In addition, endosomal Toll-like receptors (TLR) – especially TLR9 which recognizes microbial deoxyribonucleic acid (DNA) and also, under certain conditions, self DNA – are important for B cell activation during lupus, a disease close topSS. Our work shows that TLR9 stimulation on transitional B cells, immature B cells freshly emigrated from bone marrow, promotes their differentiation into marginal zone B cell pathway and drives to auto-antibodies production. Analysis of infiltrating B cells in pSS SG reveals that this phenomenon might be involved in the pathogenesis of the disease.Furthermore, we show that LL37, a peptide produced in the SG, could participate in TLR9activation of transitional B cells. Finally, we demonstrated an unexpected TLR9 expression on B cell surface. If the functional consequences of this localization remain to be more precisely evaluated, it seems that cell surface TLR9 has a negative effect on endosomal TLR9 stimulation. In conclusion, these results suggest TLR9 could be a new therapeutic target incase of pSS.

Le Syndrome Néphrotique à Lésions Glomérulaires Minimes (SNLGM) et la glomérulonéphrite extra membraneuse (GEM) sont deux podocytopathies primitives d'origine immunitaire associant des altérations immunes et des atteintes podocytaires à l'origine d'un syndrome néphrotique. Cependant, bien que l'origine dysimmunitaire soit confortée par de nombreux arguments cliniques, les mécanismes impliqués restent obscurs. Initialement identifié dans les lymphocytes T (LT) de patients en phase de poussée de SNLGM, le gène c-mip est également exprimé dans les podocytes de patients atteints de SNLGM et de GEM, alors qu'il est physiologiquement réprimé. Ainsi, les objectifs de ce travail étaient : 1) appréhender le rôle de c-mip dans le LT d'une part à travers l'étude d'un modèle murin transgénique (Tg), et 2) comprendre la fonction de c-mip au niveau du podocyte grâce au modèle expérimental de GEM humaine induit chez le rat.Le modèle murin Tg Lck-cmip surexprime spécifiquement c-mip dans les LT matures périphériques. Cette surexpression est à l'origine d'un phénotype lymphocytaire altéré marqué par une accumulation de LT naïf, et une inhibition de la synthèse de cytokines de type TH1 et TH2, après une activation T spécifique ex vivo. Cette régulation négative est associée à une accumulation des formes inactives des kinases de la famille des Src et un blocage du recrutement des lipids rafts nécessaire à la formation de la synapse immunologique. Ces résultats suggèrent donc que c-mip est un régulateur négatif de l'activation T impliqué dans la signalisation proximale lymphocytaire et pourrait être impliqué dans l'hyporéactivité lymphocytaire observée chez les patients atteints de SNLGM actif.L'étude de la néphrite de Heymann passive, un modèle expérimental de GEM humaine, montre que l'induction podocytaire de c-mip coïncide avec l'apparition de la protéinurie. Cette surexpression est associée d'une part, à une diminution des taux de synaptopodine qui engendre une diminution de l'activité RhoA, à l'origine d'une désorganisation du cytosquelette podocytaire, et d'autre part à une induction de DAPK (death-associated protein kinase) et ILK (Integrin Linked Kinase) impliquées dans des phénomènes pro-apoptotiques. La cyclosporine A en inhibant l'expression de c-mip restaure les taux de DAPK et ILK ainsi que l'activité RhoA. Ainsi dans le podocyte, c-mip semble impliquer dans les troubles de la signalisation podocytaire aboutissant à une protéinurie néphrotique.C-mip semble donc jouer un rôle crucial dans les perturbations podocytaires et lymphocytaires observées chez les patients atteints de podocytopathies primitives et représente à ce titre une cible thérapeutique.Mots clefs :C-mip, Syndrome Néphrotique à Lésions Glomérulaires Minimes, Glomerulonéphrite Extra Membraneuse, signalisation proximale, lymphocyte T, podocyte, cytosquelette / Minimal Change Nephrotic Syndrome (MCNS) and Membranous Nephropathy (MN) are two primitive immune podocytopathies associating immune alterations and podocyte damage ultimately leading to proteinuria. Although the immune origin of the disease is corroborated by numerous clinical data, the mechanisms involved are still unknown. In previous works by the team, the c-mip protein was found expressed in T lymphocytes (TL) from patients with MCNS relapse, and in podocytes from MCNS and MN patients, while it is physiologically repressed. The aims of the present work were: firstly, to investigate the rôle of c-mip in TL by the study of Lck-cmip transgenic mice (Tg); secondly, to understand c-mip function in podocyte using a rat experimental model of human MN (Heymann nephritis).Transgenic mice overexpressed specifically c-mip in peripheral mature TL. This expression led to an altered TL phenotype characterized by accumulation of naïve LT associated with inhibition of TH1's and TH2's cytokines, after T-specific activation ex vivo. This negative regulation was correlated with an increase in the inactive forms of Src kinases and a blockage of the lipid raft clustering required for immunological synapse formation. These results suggest that (i) c-mip is a negative regulator of the proximal signaling events associated with TL activation involved in proximal signaling and (ii) it could be involved in the TL hyporeactivity described in SNLGM patients.In the study based on passive Heymann Nephritis, the experimental model of MN, the results highlight a correlation between podocyte expression of c-mip and proteinuria. This expression is associated, on the one hand, with a decrease in synaptopodin levels, which generate a decrease of RhoA activity resulting in podocyte cytoskeleton disorganization, and on the other hand with DAPK (Death Associated Protein Kinase) and ILK (Integrin Linked Kinase) induction, known to be involved in pro-apoptotic mechanisms. Cyclosporin A inhibited c-mip expression and restored the basal levels of DAPK, ILK and Rhoa activity. These results suggest that in podocyte, c-mip could be involved in proximal signaling alterations leading to nephrotic proteinuria.In conclusion, c-mip could play a crucial rôle in both the lymphocyte and podocyte alterations observed in patients suffering from primitive podocytopathies, strongly suggesting its potential as a therapeutic target in these disorders.Key words :C-mip, MCNS, MN, proximal signaling, Src kinase, T lymphocyte, podocyte, cytoskeleton