Le chitosan est un polysaccharide linéaire dérivé de la chitine formé de monomères de glucosamine et de N-acétyl-D-glucosamine. Utilisé comme implant dans un nouveau modèle de régénération du cartilage qui est basé sur la technique de la microfracture, ce biopolymère induit un recrutement massif des neutrophiles humains (PMN) en plus d'améliorer significativement la réparation du cartilage hyalin par rapport aux autres techniques actuellement utilisées en médecine régénérative. Ce projet de maîtrise avait pour objectif premier de définir le phénotype des PMN en présence de chitosan 80M. une préparation déacétylée à 80% qui est utilisée dans le modèle de régénération présenté. Puisque le degré de déacétylation est une caractéristique structurelle importante qui confère en partie au chitosan ses effets biologiques, deux préparations de chitosan ont été utilisées afin de comparer les phénotypes obtenus (80M et 95M). L'étude a démontré que le chitosan 80M est chimiotactique pour les PMN contrairement au chitosan 95M. De plus, les PMN ne produisent pas de réactifs toxiques de l'oxygène et ne libèrent pas le contenu de leurs granules en présence de chitosan, contrairement aux agonistes classiques tels que le fMLP ou le LPS. Ces résultats suggèrent que le chitosan aurait un effet positif sur les PMN en empêchant ces cellules d'être néfastes suite à l'utilisation de leurs armes antimicrobiennes, ce qui permettrait ainsi d'avoir une meilleure réparation du cartilage.

Le neutrophile est un type cellulaire de l'immunité innée essentiel à la gestion de perturbations homéostatiques impliquant des agents pathogènes. Il nettoie le site d'une réaction inflammatoire de ses débris et y combat les agents infectieux via la phagocytose, la dégranulation et l'explosion oxydative. De plus, il peut produire et relâcher une quantité importante de médiateurs lipidiques et peptidiques. Ces molécules ont pour rôle la génération d'un environnement inflammatoire propice à la résolution d'une perturbation homéostatique, ce qui inclut l'activation et le recrutement d'autres types cellulaires du système immunitaire. Parmi les médiateurs lipidiques que le neutrophile peut produire, on retrouve les prostanoïdes, qui sont issus d'une cascade de synthèse initiée par une enzyme appelée cyclooxygénase (COX). Récemment, un partenaire d'interaction fut trouvé pour la COX. À l'aide du test de levures à double hybride, il fut démontré qu'une protéine appelée nucléobindine (Nue) pouvait interagir avec les deux isoformes de cyclooxygénase existants (la COX-1 et la COX-2). La Nue est une protéine potentiellement multifonctionnelle dont le rôle n'est pas encore établi. La présente étude vise à déterminer si une interaction COX2/Nuc est possible en milieu intracellulaire et, advenant le cas, à en préciser la fonction. / The neutrophil is a cell type of innate immunity that is essential in the management of homeostatic imbalances involving pathogens. It cleans the site of an inflammatory reaction of its debris and gets rid of infectious material via phagocytosis, degranulation and oxydative burst. Moreover, it can release an important quantity of bioactive lipids and peptide mediators which ail have for common objective the creation of an inflammatory environment conducive to the resolution of a homeostatic perturbation. In fulfilling their duty, these molecules will, amongst other things, recruit and activate other cell types of the immune System. The bioactive lipid class of mediators includes the prostanoïd family generated from an enzymatic cascade initiated by an enzyme called cyclooxygenase (COX). Recently, an interaction partner was found for COX. The yeast two-hybrid assay, revealed that a protein named nucleobindin (Nue) could interact with both isoforms of cyclooxygenase (COX-1 and COX-2). Nue is a potentially multifunctional protein that has yet to be assigned a definitive role. Using the human neutrophil as an experimental model, the present study assesses the possibility and consequences of a COX-2/Nuc interaction in the intracellular environment.

Le neutrophile est une cellule caractérisée par sa «plasticité» qui, dans des conditions pathologiques, lui permet d'acquérir des nouvelles fonctions qui sont impliquées dans la pathogenèse des maladies inflammatoires chroniques comme dans l’arthrite auto-immune (AAI). Les études suggèrent que le neutrophile peut être impliqué dans la résorption osseuse qui accompagne la maladie. Pour mieux analyser cette possibilité, nous avons mis des neutrophiles en présence d’un cocktail de cytokines présentes dans l’AAI afin d’analyser la modulation des gènes liés à la différenciation en cellule de type ostéoclaste. Les résultats ont démontré que le neutrophile est capable d’acquérir de nouvelles fonctions en présence de cytokines, notamment des fonctions importantes dans l’orchestration du système immunitaire et la réponse inflammatoire. Le neutrophile est également une source de molécules permettant la résolution de l’inflammation, notamment l’élafine, ce qui pourrait être un agent thérapeutique prometteur dans les maladies inflammatoires chroniques comme l’AAI. / The plasticity of neutrophils is a very useful property that in pathological conditions allow these cells to acquire new functions involved in the pathogenesis of chronic inflammatory diseases such as autoimmune arthritis (AIA). Studies suggest that neutrophils may be involved in bone resorption accompanying chronic inflammatory diseases. To better analyze this possibility, we have exposed neutrophils to a cocktail of cytokines present in AIA and studied their transcriptome to decipher the modulation of genes related to the differentiation into an osteoclast cell type. The results demonstrated the ability of neutrophils to acquire new functions when exposed to cytokines, including important functions involved in the orchestration of the immune system and inflammatory response. We also demonstrate that the neutrophil is a source of molecules involved in the resolution of inflammation, especially elafin, which seems to be a promising therapeutic agent in chronic inflammatory diseases and perhaps in AIA.

Bien que les protéines S100A8/A9 et S100A12 exprimées par les neutrophiles ne possèdent pas de peptide signal, elles sont retrouvées dans le sérum de patients souffrant de diverses maladies inflammatoires. Les mécanismes de sécrétion de ces protéines demeurent peu connus ainsi que les agonistes qui favorisent leur sécrétion. Nous avons donc émis l´hypothèse que plusieurs voies de sécrétion alternative ainsi que plusieurs agonistes des neutrophiles pourraient participer à la libération de ces protéines. Dans un premier temps, nous avons étudié les stimuli capables de provoquer la sécrétion de la calprotectine et/ou de la S100A12. Dans une deuxième partie, nous nous sommes intéressés aux signaux et mécanismes alternatifs de sécrétion impliqués dans le relargage de ces protéines. L’ensemble de ces travaux montre la complexité des voies de sécrétion alternatives impliquées dans la sécrétion des protéines S100 et comment ces voies sont influencées par l’activation des neutrophiles par différents agonistes. / Although S100A8/A9 (calprotectin) and S100A12 proteins expressed by neutrophils lack a signal peptide, they are found in the serum of patients with various inflammatory diseases. However, the mechanisms of secretion and the agonists that promote their secretion are still unknown. We hypothesized that several alternative secretory pathways and several agonists of neutrophils may participate in the release of S100A8/A9 and S100A12 protein. Initially, we studied the stimuli inducing the secretion of calprotectin and / or S100A12. In a second part, we were interested in signals and alternative mechanisms of secretion involved in the release of the calprotectin and S100A12. In conclusion, this study shows the complexity of alternative secretion pathways involved in S100 secretion and that these pathways are influenced by the activation of neutrophils by various agonists.

La goutte est une arthrite particulièrement douloureuse due à une réponse immunitaire contre des cristaux d’urate monosodique (MSU). Le neutrophile est un leucocyte qui contribue grandement à la perpétuation de l’inflammation lors d’une crise de goutte. Avant d’être recrutés au site d’inflammation, les neutrophiles rencontrent plusieurs médiateurs pro-inflammatoires, dont la protéine S100A9. Nous montrons ici que S100A9 accentue plusieurs réponses effectrices des neutrophiles humains aux MSU, notamment la production de dérivés réactifs de l’oxygène (ROS), la sécrétion de CXCL8/IL-8 et d’IL-1β et la glycolyse. S100A9 augmente également la mobilisation intracellulaire de calcium du neutrophile en plus d’augmenter la phosphorylation des tyrosines, la phosphorylation des sérines des substrats de la PKC, d’AKT et de la p38. Nous avons identifié un des mécanismes par lesquels S100A9 contribue à la pathogenèse de la goutte ainsi que les voies de signalisation impliquées dans ce phénomène qui sont des cibles thérapeutiques potentielles pour cette maladie. / Gout is the common and painful type of inflammatory arthritis. It is caused by an immune response against monosodium urate crystals (MSU) that form in the affected joint. Neutrophils are the most abundant leukocytes in the gout joint and play a key role in perpetuating inflammation during a gout flare. During their recruitment to the site of inflammation, neutrophils are exposed to several pro-inflammatory mediators such as S100A9. Although blocking S100A9 dampens MSU-induced inflammation, the role of this protein in the pathogenesis of gout remains incompletely characterized. We identified a novel role for S100A9 in MSU-induced inflammation, the priming of neutrophils towards MSU activation. We provide evidence for the ability of S100A9 to enhance several effector functions of human neutrophils triggered by MSU including the production of reactive oxygen species (ROS), the secretion of CXCL8/IL-8 and IL-1β as well as glycolysis. As for intracellular signaling, S100A9 increases the mobilisation of calcium, induces tyrosine phosphorylation of intracellular proteins as well as serine phosphorylation of PKC, AKT and p38 kinase. In summary, we report for the first time that S100A9 acts as a priming agent during MSU-induced inflammation and identify the underlying signaling pathways that could be targeted to treat gout.

Acute allograft rejection remains a major problem in solid organ transplantation, because rejection may lead to acute or chronic loss of graft function. The failure of certain anti-rejection prophylactic treatments suggests that several unexpected pathways might be involved in the rejection process. The aim of our experiments was to investigate the effector mechanisms responsible for skin graft rejection in mice. To adress this question, we took advantage of the possibility to restrict the alloimmune response to isolated allogeneic MHC class II molecules or to isolated minor transplantation antigens, combined with the possibility to study separately the response of CD4+ or CD8+ T cells in mice deficient for Th1 or Th2 cytokines or cytotoxic molecules. We used the bm12 skin graft combination (C57BL/6 H2Kbm12 grafted on C57BL/6 H2Kb) as a model of single MHC class II disparity and the b2microglobulin skin graft model (C57BL/6 b2m+/+ grafted on C57BL/6 b2m-/-) as a model of minor transplantation antigen disparity. Our goal was to engage a limited number of effectors, trying in a second time to block each rejection pathway selectively. We showed that Fas/FasL-mediated CD4+ T cells cytotoxicity, eosinophil recruitment, activation and degranulation induced by Th2 derived cytokines, and CD4-derived IFN-g production are involved in the rejection of grafts bearing either a single MHC class II disparity or b2m-derived minor histocompatibilty antigens. In addition, rejection of MHC class II disparate skin grafts also includes the participation of neutrophils, in particular conditions where the occurrence of the Th2/eosinophil pathway was prevented. Altogether, our data show a multiplicity and a redundancy of the effector pathways participating in allograft rejection. Among the different effectors pathways identified, including effectors from both innate and adaptive immune systems, some act synergistically, whereas others act as alternative pathways, depending of the degree of donor-recipient mismatch.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2003. / Bibliogr.: f. 63-75. Publié aussi en version électronique.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2003. / Bibliogr.: f. [87]-101. Publié aussi en version électronique.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / La transfusion de concentrés de granulocytes (CG) représente une option thérapeutique pour les patients neutropéniques confrontés à des infections potentiellement mortelles résistantes aux agents antimicrobiens. Cette approche vise à augmenter temporairement le nombre de neutrophiles circulants afin de combattre les agents pathogènes. L'une des principales limites de la transfusion de CG réside dans la brève durée de vie des neutrophiles et la diminution rapide de leur efficacité clinique (< 24 h). Cette contrainte accroît la charge logistique des centres de collecte, complique le transport et restreint l'accès à une thérapie cellulaire efficace. Des études ont rapporté que la concentration cellulaire élevée contenue dans les CG entraîne une diminution significative de la viabilité et de la fonction antimicrobienne des cellules après 24 heures. Bien que la dilution 1 pour 8 et l'ajout de solutions additives aux CG aient permis de prolonger ces facteurs jusqu'à 48 heures, ces méthodes n'étaient pas entièrement adaptées à l'utilisation clinique en raison du volume excessif des transfusions. La présente étude a permis de développé une solution additive adaptée à la clinique, permettant de maintenir la viabilité des neutrophiles pendant 48 heures. Cette solution, composée principalement d'une solution additive pour globules rouges (AS-3) ainsi qu'une pour plaquettes (Plasma-Lyte) supplémentée de tampons et d'albumine (Alburex), a réussi à étendre l'activité antimicrobienne des neutrophiles, dont la phagocytose et la production intracellulaire d'espèces réactives de l'oxygène (ROS), jusqu'à 72 heures. Même la fonction la plus touchée par l'entreposage, à savoir la migration, a été maintenue pendant au moins 24 heures. Cependant, après 24 heures, on observe une augmentation significative de la production de ROS extracellulaires en présence de cette solution, ce qui pourrait avoir des conséquences négatives pour le receveur. Si, lors de l'entreposage, l'on tient compte des autres types cellulaires, comme les globules rouges et les plaquettes, et du délai de traitement du sang de 16 à 24 heures nécessaires pour la préparation de CG à partir du pool de leucocytes résiduels, cette solution ne semble pas suffisante pour prolonger la conservation des neutrophiles. Une éventuelle amélioration des conditions d'entreposage des CG pourrait garantir l'efficacité thérapeutique des produits sanguins destinés à la transfusion, malgré les délais de production et de transport qui peuvent parfois excéder 24 heures. / Transfusion of granulocyte concentrates (GCs) represents a therapeutic alternative for neutropenic patients with life-threatening infections resistant to antimicrobial treatments. This approach offers temporary antimicrobial protection by increasing the circulating neutrophil count. The main limitations of GC transfusion is the short shelf-life of neutrophils and the rapid decline in their clinical efficacy (< 24 h). This constraint increases the logistical burden on collection centers, complicates transport and restricts access to effective cell therapy. Previous studies have reported that the high cell concentration contained in CGs leads to a significant decrease in cell viability and antimicrobial function after 24 h. While dilution 1-in-8 and supplementation of GCs with additive solutions was successful in prolonging these factors for up to 48 h, these methods were not entirely suitable for clinical use due to excessive transfusion volume. The present study developed an additive solution specifically adapted for clinical use, allowing neutrophil viability to be maintained for up to 48 hours. The present study developed an additive solution specifically adapted for clinical use, allowing neutrophil viability to be maintained for up to 48 hours. This solution, composed mainly of a red blood cell additive solution (AS-3) and platelet additive solution (Plasma-Lyte) supplemented with buffers and albumin (Alburex), successfully extended the antimicrobial activity of neutrophils, including phagocytosis and intracellular production of reactive oxygen species (ROS), for up to 72 hours. Even the most affected function, e.g. migration, was maintained for at least 24 hours. However, after 24 hours, there was a significant increase in extracellular ROS production in the presence of this solution, which could have negative consequences for the recipient. If other cell types, such as red blood cells and platelets, are considered during storage, along with the 16 to 24-hour blood processing time required to prepare GCs from the residual leukocyte pool, this solution does not appear to be sufficient to prolong neutrophil preservation. Improving GC storage conditions could guarantee the therapeutic efficacy of blood products intended for transfusion, despite production and transport times that can sometimes exceed 24 hours.

Les granulocytes neutrophiles sont les cellules immunitaires les plus abondantes dans l'organisme. Elles constituent notre première ligne de défense contre les infections microbiennes. Les personnes neutropéniques sont à haut risque de mortalité en cas d'infections microbiennes graves. Lorsque les traitements antimicrobiens standards sont inefficaces, les patients peuvent recevoir une transfusion de concentré de granulocytes (CG) pour rétablir temporairement un nombre de neutrophiles en circulation permettant d'éradiquer l'infection. Au Canada, les CG sont préparés par Héma-Québec à partir de donneurs stimulés avec une dose de prednisone augmentant le nombre de neutrophiles en circulation. Aux États-Unis le G-CSF sert d'agent de stimulation des donneurs. Les neutrophiles sont récoltés par leucaphérèse et certifiés pour la transfusion selon le nombre de neutrophiles récoltés. Or, ce critère ne reflète pas la viabilité et l'état fonctionnel des cellules transfusées. Notre étude compare la viabilité, le phénotype et les fonctions antimicrobiennes des neutrophiles obtenus des CG dérivés de prednisone et de G-CSF. La prednisone mobilise des neutrophiles matures avec une phagocytose augmentée mais le nombre de neutrophiles est souvent proche de la limite transfusable. Le G-CSF augmente considérablement le nombre de neutrophiles récoltés, dont près de la moitié sont immatures, en plus d'abaisser la chimiotaxie et d'augmenter la production de cytokines. D'après nos résultats, la durée d'entreposage des CG est le paramètre le plus critique pour le maintien de la viabilité et des fonctions antimicrobiennes des neutrophiles, particulièrement pour ceux dérivés du G-CSF alors que la leucaphérèse a un effet négligeable sur les deux types de CG. L'amélioration des processus de fabrication, d'entreposage des CG et leur certification avec un critère fonctionnel permettra de maintenir la viabilité et les fonctions des neutrophiles et d'assurer leur efficacité in vivo. / Neutrophil granulocyte are the most abundant immune cells in the organism. They constitute our first line of defence against invasive pathogens. Neutropenic patients with life-threatening infections can be transfused with granulocyte concentrates (GCs) to temporarily restore a sufficient number of circulating neutrophils to eradicate infection. In Canada, GC are prepared by Héma-Québec from donors pre-treated with a unique dose of prednisone enhancing the number of circulating neutrophils. In the U.S, G-CSF is used as mobilizing agent in the donors. Neutrophils are collected by leukapheresis and certified for transfusion according to the number of neutrophils collected. This criterion, however, does not reflect the viability and the functional capacity of the transfused cells. Our study compare the viability, the phenotype and antimicrobial functions of neutrophils from prednisone and G-CSF-derived GCs. Prednisone mobilizes mature neutrophils with enhanced phagocytosis although the number of collected neutrophils is sometimes below the required transfusion dose of 1 x10¹⁰ granulocytes per unit. G-CSF significantly increases the number of collected neutrophils, though almost half are immature, along with decreasing chemotaxis and increasing cytokine production. According to our results, storage duration is the most critical parameter for the preservation of neutrophils viability and antimicrobial functions, particularly for G-CSF-derived GC neutrophils whereas leukapheresis had negligible effect for both type of GCs. The improvement of GCs supply chain and storage as well as certification based on a functional criterion will allow to preserve the viability and effector functions of neutrophils and guaranty GCs in vivo efficacy.