Le suivi des changements dans les populations de cellules immunitaires tels que les lymphocytes, monocytes et cellules dendritiques (DC) au cours de maladies infectieuses comme le virus de l'immunodéficience humaine (VIH) chez l'homme ou son équivalent chez le singe (VIS) est crucial. Grâce aux récentes avancées technologiques en cytométrie en flux, il est maintenant possible de mesurer et d'analyser simultanément jusqu'à 14 paramètres individuels à l'échelon cellulaire. L'objectif de ce travail consiste en la mise au point de 2 panels multicouleurs de 12 anticorps permettant d'analyser simultanément les principales populations de cellules immunitaires, respectivement chez l'humain et le macaque rhésus. Au terme de ce travail, il est maintenant possible de mesurer précisément tous les principaux acteurs du système immunitaire, à savoir les lymphocytes T CD4+ et T CD8+, les lymphocytes B, les cellules NK et NKT, les sous-populations de monocytes, et toutes les sous-populations de cellules dendritiques connues à ce jour, en utilisant une approche multiparamétrique de cytométrie en flux. Ce protocole d'analyse est réalisé sur du sang total, il est rapide, il n'implique pas de technique d'isolation cellulaire, et requiert une quantité minimum de sang. De plus, l'analyse de chaque population cellulaire est plus précise grâce à une contamination minimum entre les populations séparées. L'intérêt de ce travail est d'étudier les interactions entre les différentes populations de cellules immunitaires durant l'infection par VIH chez l'homme, ou VIS chez le singe ou potentiellement d'autres maladies, et en particulier de mieux comprendre le rôle important que les cellules dendritiques jouent dans la progression de ces maladies.

A degradable/polar/hydrophobic/ionic (D-PHI) polyurethane with properties intended to promote tissue regeneration in a small diameter peripheral artery vascular graft was evaluated for cell biocompatibility and growth. Films were cast in polypropylene 96 well plates for monocyte/endothelial cell (EC) co-culture in vitro studies and porous scaffold discs were implanted in an in vivo subcutaneous mouse model. After 7 days in culture the co-culture demonstrated cell adhesion and growth, low esterase activity (a measure of degradative potential and cell activation), no detectable release of pro-inflammatory cytokine (tumour necrosis factor -α) but measurable anti-inflammatory interleukin (IL)-10. The EC and the co-culture expressed the EC biomarker CD31, whereas the monocyte monoculture did not. Cytokine array analysis of the in vivo characterization of D-PH supported an anti-inflammatory phenotype of cells at the site of the implant. Levels of IL-6 significantly decreased over time while IL-10 was significantly higher at 6 weeks post implant. TNF-α levels did not change significantly from 24 hours onwards, however the trend was towards lesser amounts following the initial time point. Histological analysis of the explanted scaffolds showed excellent tissue ingrowth and vascularization. A live/dead stain showed that the cells infiltrating the scaffolds were viable. Both the in vitro and in vivo results of this thesis indicate that D-PHI is a good candidate material for tissue engineering a peripheral artery vascular graft.

Nous avons mis en évidence la présence des phagocytes exprimant le lysozyme dans les Plaque de Peyer chez l’Homme et montré que, comme chez la souris, elles sont principalement localisées dans le SED et sont distinctes des cDC. Dans un deuxième temps, nous avons étudié dans les PP de souris la fonction des différentes populations de phagocytes nouvellement caractérisées. Nous avons en particulier étudié l’impact de la détection d’un acide nucléique d’origine virale par les phagocytes en utilisant un agoniste synthétique du TLR7 : le R848. Bien que TLR7 soit exprimé par les cellules dérivées de monocytes et les DC plasmacytoïdes mais pas par les cDC, nous avons mis en évidence un processus d’activation rapide des cDC impliquant le TNF. Celui-ci conduit à une migration des cDC depuis les villosités adjacentes au dôme vers les IFR et à une forte augmentation de l’expression du CMH-II, des molécules co-stimulatrices ainsi que des gènes dépendants de l’interféron. L’activation du TLR7 induit également une forte expression de la sous unité p40 de l’IL-12 par les LysoDC et certains macrophages. De manière intéressante, nous avons également observé une forte expression d’IL-12 p40 par les LysoDC et certains macrophages peu de temps après le sevrage. Cela nous a conduits à étudier le rôle de cette cytokine dans la mise en place de la réponse immunitaire mucosale. Notre étude a donc des répercussions sur la compréhension des mécanismes conduisant à la mise en place de la réponse immunitaire mucosale en réponse à l’implantation du microbiote intestinal peu de temps après la naissance. / In this study, we first showed that lysozyme expressing cells are found in human PP and share features with their mouse counterpart, such as location and origin. Then, we investigated the behaviour of mouse PP phagocytes upon TLR7 stimulation, using the small synthetic agonist, R848. In PP TLR7 is expressed by monocyte derived cells and plasmacytoid DC, but not by cDC. Nevertheless, TLR7 stimulation triggers a quick activation of cDC. This activation relies on TNF secretion and leads to a massive migration of cDC from the dome associated villi to the IFR and to an increase of MHCII, co-stimulatory molecules and interferon-stimulated gene expression. Stimulation by TLR7 also induces a massive production of IL12p40 by LysoDC and some macrophages. Interestingly, we observed a similar increase of IL-12 p40 production by LysoDC and macrophages shortly after weaning. We thus investigated the impact of Il-12 p40 secretion on the development of the mucosal immune response. Therefore, our study provides clues on the mechanisms involved in the establishment of the mucosal immune response following microbiota colonization.

Les monocytes détectent des signaux métaboliques circulants qu’ils traduisent en signaux immunologiques. ils infiltrent les tissus inflamés et sont également les précurseurs des macrophages. Dans l’obésité, la fréquence, le nombre, le phénotype et la fonctionnalité des sous populations de monocytes (CD14++CD16- [CM], CD14++CD16+ [IM] et CD14+CD16++ [NCM]) sont spécifiquement modulés. Le phénotype des monocytes est pro-inflammatoire avec une plus forte réponse à la stimulation de TLR4 et de TLR8. Nos travaux suggèrent une capacité migratoire accrue des CM et des IM. La comparaison du transcriptome des sous populations chez des sujets obèses et des témoins, révèle une signature spécifique de chaque sous population montrant un plus fort impact de l’obésité sur les CM. Ils soutiendraient l’inflammation en modulant des gènes impliqués dans la signalisation cellulaire. Ils migreraient avec les IM vers les tissus inflamés. Les NCM resteraient plus longtemps dans la circulation où leur fonction de « patrouilleurs » serait accrue. Les gènes les plus modulés par les CM et les IM, respectivement Clusterine et CDGSH iron sulfur domain 1 sont des ponts entre la réponse immunitaire, le métabolisme et la réponse au stress. L’étude des « tops » gènes dont l’expression est la plus fortement modulée et des fonctions les plus probablement modulées révèle que le métabolisme des monocytes serait modifié dans l’obésité. Ce travail ouvre des perspectives concernant : 1) une éventuelle composante auto-immune de l’inflammation de bas grade et 2) des relations entre des modifications du métabolisme des monocytes et leur fonctionnalité. / Systemic inflammation is pivotal in establishing and sustaining the obesity low-grade inflammatory status. Studying monocytes is important because they can detect metabolic cues in the circulation that are then translated into immunological factors. Monocytes infiltrating inflamed tissues are also macrophage precursors. In obesity, frequency, number, phenotype and functionality of the three monocyte-subsets (CD14++CD16- [CM], CD14++CD16+ [IM] et CD14+CD16++ [NCM]) are specifically altered. We observed a pro-inflammatory phenotype of monocytes in obesity with an increased response to TLR4 and TLR8 stimulation. Our work suggests an increased migratory capacity of CM and IM. Comparison of the transcriptome of the three subsets in obese and control subjects shows an increased imprint of obesity on CM. CM could sustain inflammation by modulating genes involved in cell signaling. They most probably migrate with the IM toward inflamed tissues. Whereas, NCM should stay longer in the circulation where their patrolling function could be increased. The most modulated genes by CM and IM, respectively Clusterin and CDGSH iron sulfur domain 1 (CISD1) are bridges between immune response, metabolism and stress response. The analysis of the top modulated genes and of the most probably modulated functions indicates that monocyte metabolism is altered by obesity. We open new paths of research: 1) a possible auto-immune trait of the low grade inflammation and 2) a possible link between altered monocyte metabolism and their functionality.

Remyelination is a regenerative process that occurs through the formation of myelin sheaths by oligodendrocytes, which are recruited as oligodendrocyte progenitor cells (OPCs) after demyelination in diseases such as Multiple Sclerosis (MS).A key environmental factor regulating OPC differentiation is the fate of myelin debris generated during demyelination. Myelin debris contains inhibitors of OPC differentiation and thus its clearance by phagocytic macrophages is an important component of creating a lesion environment conducive to remyelination. The efficiency of debris clearance declines with age, contributing to the age-associated decline in remyelination. Therefore, understanding the mechanisms of the age-related decline in myelin debris phagocytosis is important for devising means to therapeutically reverse the decline in remyelination. The aim of this study was to determine the functional/molecular differences between young and old phagocytes involved in myelin debris clearance, thereby identifying therapeutically modifiable pathways associated with efficient myelin debris phagocytosis. In this study, we show that expression of genes involved in the retinoid X receptor (RXR) and peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) pathways are decreased with ageing in both myelin-phagocytosing human monocytes and mouse macrophages. Disruption of RXR and PPAR using synthetic antagonists in young macrophages mimics ageing by reducing myelin debris uptake. Macrophage-specific RXR? knockout mice revealed that loss of RXR function in young mice caused delayed myelin debris uptake and slowed remyelination. Alternatively, receptor agonists partially restored myelin debris phagocytosis in aged macrophages. The FDA-approved agonists bexarotene and pioglitazone, when used in concentrations achievable in human subjects, caused a reversion of the gene expression profiles in MS patient monocytes to a more youthful profile and enhanced myelin debris phagocytosis by patient cells. Activation of these pathways also enhances immunoregulatory markers on monocytes from MS patients, further suggesting the regeneration-promoting capacity of activating these pathways in phagocytes. These results reveal the RXR/PPAR pathway as a positive regulator of myelin debris clearance and a key player in the age-related decline in remyelination that may be targeted by available or newly-developed therapeutics.

A degradable/polar/hydrophobic/ionic (D-PHI) polyurethane with properties intended to promote tissue regeneration in a small diameter peripheral artery vascular graft was evaluated for cell biocompatibility and growth. Films were cast in polypropylene 96 well plates for monocyte/endothelial cell (EC) co-culture in vitro studies and porous scaffold discs were implanted in an in vivo subcutaneous mouse model. After 7 days in culture the co-culture demonstrated cell adhesion and growth, low esterase activity (a measure of degradative potential and cell activation), no detectable release of pro-inflammatory cytokine (tumour necrosis factor -α) but measurable anti-inflammatory interleukin (IL)-10. The EC and the co-culture expressed the EC biomarker CD31, whereas the monocyte monoculture did not. Cytokine array analysis of the in vivo characterization of D-PH supported an anti-inflammatory phenotype of cells at the site of the implant. Levels of IL-6 significantly decreased over time while IL-10 was significantly higher at 6 weeks post implant. TNF-α levels did not change significantly from 24 hours onwards, however the trend was towards lesser amounts following the initial time point. Histological analysis of the explanted scaffolds showed excellent tissue ingrowth and vascularization. A live/dead stain showed that the cells infiltrating the scaffolds were viable. Both the in vitro and in vivo results of this thesis indicate that D-PHI is a good candidate material for tissue engineering a peripheral artery vascular graft.

L’hématopoïèse est un processus actif, ordonné, et hautement régulé faisant intervenir des étapes de prolifération, de différenciation et d’apoptose et permettant la production de toutes les cellules sanguines matures à partir d’un nombre restreint de cellules souches hématopoïétiques. La dérégulation des mécanismes intervenant dans l’hématopoïèse induit le développement d’hémopathies, notamment de leucémies. De nombreux facteurs de transcription et microARN (miARN) ont été identifiés en tant que des régulateurs essentiels à l’établissement des différents lignages hématopoïétiques. Mon travail de thèse a porté sur l’étude du rôle des miARN dans la régulation de la différenciation macrophagique humaine. Nous avons reproduit le processus de différenciation macrophagique in vitro à partir de monocytes issus du sang périphérique traités avec du CSF-1 (colony stimulating factor-1). Suite à l’analyse du profil d’expression des miARN au cours du processus de différenciation, notre projet s’est orienté sur l’étude de miR-142-3p dont le taux d’expression diminue le plus fortement au cours de cette différenciation. Nous avons montré que miR-142-3p forme une boucle d’auto-régulation négative avec EGR2 (early growth response 2), un facteur de transcription connu pour réguler positivement la différenciation macrophagique. Cette boucle est essentielle au bon déroulement de la différenciation. Par ailleurs, nous avons observé une altération de cette boucle de régulation dans les monocytes de patients atteints d’une LMMC (leucémie myélomonocytaire chronique) suggérant que ce mécanisme puisse être impliqué dans la leucémogenèse. Au cours de ce projet, nous avons également initié une étude in vivo via l’utilisation du modèle que représente le Poisson-Zèbre. L’hématopoïèse du Poisson-Zèbre est très similaire à celle des mammifères que ce soit au niveau des populations hématopoïétiques ou des mécanismes de régulation impliqués. L’inhibition de l’expression du miR-142a-3p, homologue du miR-142-3p humain, se traduit par une absence de monocytes et de macrophages au niveau de l’ICM (intermediate cell mass), organe primaire de l’hématopoïèse, ainsi que par une diminution de l’expression de la myéloperoxydase, marqueur des granulocytes chez le Poisson-Zèbre. Ainsi, miR-142-3p semble être un inducteur de la formation des granulocytes et monocytes. / Hematopoiesis is an active process, orderly and highly regulated, involving proliferation, differentiation and apoptosis steps, and allowing the production of mature blood cells from a restricted number of hematopoietic stem cells. Deregulation of mechanisms involved in hematopoiesis leads to the development of leukemias. Many transcription factors and microRNAs (miRNAs) have been identified as essential regulators in the establishment of different hematopoietic lineages. My thesis investigated the role of miRNAs in the regulation of human macrophage differentiation. We examined macrophage differentiation in vitro, from peripheral blood monocytes treated with CSF-1 (colony stimulating factor-1). After the analysis of miRNAs expression profile, our project has focused on the study of miR-142-3p whose expression levels decreased most strongly during macrophage differentiation. We showed that miR-142-3p involved in a negative feedback loop with EGR2 (early growth response 2), a transcription factor known to favor macrophage differentiation. This molecular circuitry is necessary for the normal processus of differentiation. Furthermore, we observed an alteration of this regulation circuitry in monocytes of CMML (chronic myelomonocytic leukemia) patients, suggesting that this mechanism may be involved in leukemogenesis. During this project, we also initiated a study in vivo through the use of the zebrafish model. Zebrafish hematopoiesis is very similar to that in mammals both at the level of hematopoietic populations or regulatory mechanisms involved. The inhibition of miR-142a-3p expression, homolog of the human miR-142-3p, gave rise to an absence of monocytes and macrophages in ICM (intermediate cell mass), the primary organ of hematopoiesis and a decreased expression of myeloperoxidase, a marker of granulocytes in the zebrafish. Thus, miR-142-3p appears to be an inducer of granulocytes and monocytes formation.

Introduction: Axial spondyloarthritis (ax-SpA) is an inflammatory rheumatic disease. It is a unique model of bone remodeling disorders because, although one of the main diagnostic parameters is the rate of bone formation, inflammation present in patients' bodies increases the risk of pathological bone resorption, which can lead to osteoporosis. The processes of pathological resorption in ax-SpA have not been fully investigated, both in the disease as such and in the individual forms of the disease, i.e. non-radiographic (nr-axSpA), radiographic axial spondyloarthritis (r-axSpA) and ankylosing spondylitis (AS). This work deals with the influence of inflammatory serum of patients on the process of osteoclast differentiation from peripheral precursors of patients and healthy donors. Material and methods: Monocytes separated from the peripheral blood of either axSpA patients or healthy donors were stimulated for 14 days in vitro with serum from patients and in parallel with serum of age and sex of the corresponding healthy donors. Osteoclasts were evaluated as multinucleated, TRAP positive cells. Their numbers were statistically processed. Results: The inflammatory serum environment of patients with axSpA stimulated the osteoclastogenesis of axSpA monocytes significantly more (P <0,05) than the...

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京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第24515号 / 医博第4957号 / 新制||医||1064(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 森信 暁雄, 教授 竹内 理, 教授 濵﨑 洋子 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM