Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2004. / Sur la p. de t. 2A apparaît en indice. Bibliogr.: f. 86-96. Publié aussi en version électronique.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2003. / Bibliogr.: f. 89-104. Publié aussi en version électronique.

Le tabagisme demeure le principal contributeur au développement de plusieurs maladies, tel que la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC). La MPOC est caractérisée par un déclin des fonctions pulmonaires progressif et peu réversible associé à une inflammation chronique, surtout neutrophilique. Alors que les neutrophiles sont cruciaux pour la défense de l'hôte, le dogme général stipule que l'inflammation pulmonaire induite par l'exposition à la fumée de cigarette est responsable de la destruction pulmonaire. Toutefois, cette thèse propose que les neutrophiles et les processus de l'immunité innée sont plutôt bénéfiques dans le maintien de l'homéostasie pulmonaire en contexte tabagique. Premièrement, nous avons évalué le rôle des neutrophiles dans la régulation de l'inflammation et l'homéostasie du surfactant chez des souris exposées à la fumée de cigarette. Puisque le tabagisme endommage le surfactant pulmonaire, nous avons investigué l'internalisation du surfactant par les neutrophiles. En incubant les cellules du lavage bronchoalvéolaire (LBA) avec du surfactant fluorescent ou en administrant du surfactant marqué par voie intranasale chez des souris exposées à la fumée de cigarette, nous avons observé que les neutrophiles internalisent le surfactant in vitro et in vivo. Afin d'explorer l'impact de l'absence des neutrophiles sur la réponse inflammatoire et sur l'homéostasie du surfactant en contexte tabagique, nous avons administré un anticorps qui déplète les neutrophiles (anti-Gr-1 ou anti-Ly6G) chez les souris. Nous avons constaté que les souris déplétées de leurs neutrophiles pendant l'exposition ont des niveaux plus élevés de cytokines inflammatoires et de protéines de surfactant dans le LBA. De plus, leurs macrophages alvéolaires expriment davantage d'ARNm de Mmp12 qui code pour une métalloprotéinase liée à l'emphysème. Nos résultats démontrent que les neutrophiles participent à la clairance du surfactant et semblent jouer un rôle important dans la régulation de la réponse inflammatoire en contexte tabagique. Notre deuxième objectif visait à investiguer l'impact du statut tabagique sur l'efficacité d'un traitement biologique et l'adaptation pulmonaire à la fumée de cigarette. Alors que l'impact du statut tabagique n'est pas toujours considéré dans les études cliniques en MPOC, quelques études ont observé que l'efficacité des traitements biologiques diffère entre les fumeurs actifs et les ex-fumeurs. En utilisant un modèle d'exposition à la fumée de cigarette répétée, nous avons démontré qu'il existe une adaptation pulmonaire à la fumée de cigarette, menant à une diminution de la neutrophilie et des niveaux de cytokines dans le LBA. Toutefois, l'administration d'un anticorps neutralisant l'IL-1α pendant l'exposition interfère avec cette adaptation et décale la réponse inflammatoire suite à une cessation tabagique (recrudescence de la neutrophilie, augmentation des niveaux de cytokines et augmentation de l'expression de Mmp12). À l'inverse, l'administration du même traitement pendant la cessation tabagique améliore ces paramètres. En tout, ces données indiquent que l'inhibition des voies centrales à la réponse inflammatoire, tel qu'avec l'anti-IL-1α, pendant l'exposition interfère avec l'adaptation alors que le traitement pendant la cessation tabagique encourage la résolution et le retour à l'homéostasie. Finalement, nous voulions atténuer l'inflammation pulmonaire sans interférer avec la défense de l'hôte via l'administration d'un peptide antimicrobien en contexte tabagique. Puisque l'inhibition de la réponse inflammatoire peut augmenter la susceptibilité aux infections chez les patients MPOC, nous avons testé l'efficacité du peptide antimicrobien human β-defensin 2 (hBD-2) à moduler la réponse inflammatoire sans interférer avec la clairance bactérienne en contexte tabagique. Chez les souris exposées à la fumée de cigarette, l'administration de l'hBD-2 a diminué la neutrophilie et la signalisation pro-inflammatoire pulmonaire (analyse biopuce). De plus, dans un modèle d'exacerbation où des souris exposées à la fumée de cigarette ont été infectées avec une bactérie, on note une charge bactérienne moins élevée chez les souris traitées avec l'hBD-2 alors que l'infiltration des neutrophiles est aussi diminuée. Ces données suggèrent que l'hBD-2 pourrait être étudié chez les fumeurs et les patients MPOC puisqu'elle module la neutrophilie tout en supportant la défense de l'hôte. En conclusion, les résultats présentés suggèrent fortement que les neutrophiles et l'immunité innée jouent un rôle complexe, mais crucial, dans le maintien de l'homéostasie pulmonaire en contexte tabagique. Ainsi, dans le développement de thérapie pour la MPOC qui vise la neutrophilie, il faut prendre en considération l'importance des fonctions homéostatiques de l'immunité innée afin de préserver les processus de la défense de l'hôte. / Cigarette smoking remains the major contributor to pulmonary and systemic disease burden worldwide. In particular, chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is strongly linked to tobacco smoking and is marked by largely irreversible lung tissue damage and neutrophilic pulmonary inflammation. The general dogma in the field is that inflammatory mediators, reactive oxygen species and proteases secreted by neutrophils during chronic inflammation are at the root of cigarette smoke-induced lung pathology. This thesis argues that neutrophils and the innate immune response play a beneficial role in the maintenance of pulmonary homeostasis during cigarette smoke exposure. Firstly, we sought to evaluate the contribution of neutrophils to pulmonary surfactant and inflammatory homeostasis during cigarette smoke exposure. As phagocytes, we wanted to assess the ability of neutrophils to clear surfactant damaged during cigarette smoke exposure. We treated immune cells from the bronchoalveolar lavage (BAL) fluorescently labeled surfactant or intranasally administered the labeled surfactant in mice and found that neutrophils actively internalize labeled surfactant both in vitro and in vivo in cigarette smoke-exposed mice. Next, we explored the effects of neutrophil depletion on an acute 4-day cigarette smoke exposure model via neutrophil-depleting antibody administration (anti-Ly6G or anti-Gr-1). Neutrophil depletion during cigarette smoking led to dramatically increased pro-inflammatory cytokine and surfactant protein levels in the BAL fluid (BALF). Furthermore, alveolar macrophages expressed elevated levels of Mmp12 mRNA, encoding for a metalloproteinase tightly linked to emphysema. Taken together, these data indicate that neutrophils actively internalize surfactant and seem to play a beneficial role in limiting/resolving the inflammatory response to cigarette smoke exposure. Our second objective was to investigate the impact of treatment timing and smoking status on treatment efficacy in the context of cigarette smoke exposure. Though clinical trials of COPD patients often fail to take smoking status into consideration, some studies have found that the efficacy of biologic treatments and cytokine inhibitors differs greatly based on patient smoking status, favouring either active smokers or ex-smokers. Firstly, we found that repeated exposure to cigarette smoke, where mice were exposed for 2 weeks followed by a 1-week smoking cessation period and then acutely re-exposed for 2 days, led to reduced BAL neutrophilia and cytokine levels compared to mice exposed only for 2 days. Interestingly, we found that administration of anti-IL-1α antibody during cigarette smoke exposure led to delayed inflammation (rebound neutrophilia and increased cytokine levels) as well as elevated Mmp12 expression, while treatment with the same antibody during the smoking cessation period improved these outcomes. These data suggest that neutrophilic inflammation is uncoupled from destructive processes in the lungs and that disruption of the innate immune response via anti-IL-1α during cigarette smoking interferes with pulmonary adaptation; conversely, treatment during smoking cessation effectively hastened inflammatory resolution. Thirdly, we sought to mitigate pulmonary inflammation while supporting host defense during cigarette smoking via treatment with an antimicrobial peptide. Since treatments that mitigate inflammation without interfering with normal host defense would be of great value in COPD, we assessed the effect of the antimicrobial peptide human β-defensin 2 (hBD-2) on the pulmonary response to cigarette smoke exposure. We found that in both acute and chronic mouse models, hBD-2 treatment significantly reduced pulmonary neutrophilia and normalized the expression of several pro-inflammatory signaling pathways in the lungs normally upregulated by cigarette smoke exposure, such as leukocyte migration, as assessed via microarray. To confirm that this reduction in neutrophil count was not associated with increased susceptibility to infection, chronically exposed mice treated with hBD-2 were infected with non-typeable Haemophilus influenzae (NTHi). We found that despite a dramatic reduction in neutrophilia, cigarette smoke-exposed mice administered hBD-2 had reduced bacterial load in the lungs compared to vehicle-treated mice, making it an interesting candidate for future clinical research. In all, the work presented herein strongly suggests that neutrophils and innate immune processes play a crucial role in the maintenance of pulmonary homeostasis during cigarette smoke exposure and that destructive processes in the lungs seem to be uncoupled from pulmonary neutrophilia. Therefore, the development of treatments that specifically target neutrophils should consider the importance of innate immune competence in pulmonary homeostasis and host defense.

Même si l’impact anti-inflammatoire du cannabis et de ses extraits plus ou moins purifiés est bien caractérisé, le rôle des deux principaux endocannabinoïdes (2-arachidonoyl-glycérol et arachidonyl-éthanolamide) dans la régulation de l’inflammation demeure intriguant. En effet, les endocannabinoïdes exercent des effets pro- et anti-inflammatoires qui s’expliquent partiellement par leur métabolisme complexe. Par exemple, le 2 arachidonoyl-glycérol et l’arachidonyl-éthanolamide peuvent être métabolisés par la cyclooxygénase-2 en prostaglandine E2-glycérylester et éthanolamide respectivement, dont les impacts sur les neutrophiles sont inconnus. Puisque les fonctions des neutrophiles sont affectées par la prostaglandine E2, nous voulions tester l’impact de la prostaglandine E2-glycérylester et de la prostaglandine E2 éthanolamide sur les fonctions des neutrophiles. La présente étude montre que contrairement à la prostaglandine E2-éthanolamide, la prostaglandine E2-glycérylester inhibe les fonctions des neutrophiles humains. Cette inhibition est due à l’activation des récepteurs EP2 et EP4 et à l’activation subséquente de la protéine kinase dépendante de l’AMP cyclique. / Even though the anti-inflammatory impact of cannabis and its less or more purified extracts are well characterised, the functions of the main endocannabinoids (2-arachidonoyl-glycerol and arachidonyl-ethanolamide) in the regulation of inflammation are still intriguing. In fact, endocannabinoids exert pro- and anti-inflammatory effects which are, in part, explained by their complex metabolism. For example, 2-arachidonoyl-glycerol and arachidonyl-ethanolamide can both be oxidized by the cyclooxygenase-2 enzyme into prostanglandin E2-glycerylester and –ethanolamide respectively, whose effects on neutrophils are still unknown. Since neutrophils functions are affected by prostaglandin E2, we wanted to test the impacts of prostanglandin E2-glycerolester and prostanglandin E2-ethanolamide on neutrophil functions. The present study shows that, unlike prostanglandin E2-ethanolamide, prostanglandin E2-glycerolester inhibits human neutrophils functions. This inhibition is caused by the activation of EP2 and EP4 receptors and the subsequent activation of cyclic AMP-dependant protein kinase.

Le tabagisme demeure le principal contributeur au développement de plusieurs maladies, tel que la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC). La MPOC est caractérisée par un déclin des fonctions pulmonaires progressif et peu réversible associé à une inflammation chronique, surtout neutrophilique. Alors que les neutrophiles sont cruciaux pour la défense de l'hôte, le dogme général stipule que l'inflammation pulmonaire induite par l'exposition à la fumée de cigarette est responsable de la destruction pulmonaire. Toutefois, cette thèse propose que les neutrophiles et les processus de l'immunité innée sont plutôt bénéfiques dans le maintien de l'homéostasie pulmonaire en contexte tabagique. Premièrement, nous avons évalué le rôle des neutrophiles dans la régulation de l'inflammation et l'homéostasie du surfactant chez des souris exposées à la fumée de cigarette. Puisque le tabagisme endommage le surfactant pulmonaire, nous avons investigué l'internalisation du surfactant par les neutrophiles. En incubant les cellules du lavage bronchoalvéolaire (LBA) avec du surfactant fluorescent ou en administrant du surfactant marqué par voie intranasale chez des souris exposées à la fumée de cigarette, nous avons observé que les neutrophiles internalisent le surfactant in vitro et in vivo. Afin d'explorer l'impact de l'absence des neutrophiles sur la réponse inflammatoire et sur l'homéostasie du surfactant en contexte tabagique, nous avons administré un anticorps qui déplète les neutrophiles (anti-Gr-1 ou anti-Ly6G) chez les souris. Nous avons constaté que les souris déplétées de leurs neutrophiles pendant l'exposition ont des niveaux plus élevés de cytokines inflammatoires et de protéines de surfactant dans le LBA. De plus, leurs macrophages alvéolaires expriment davantage d'ARNm de Mmp12 qui code pour une métalloprotéinase liée à l'emphysème. Nos résultats démontrent que les neutrophiles participent à la clairance du surfactant et semblent jouer un rôle important dans la régulation de la réponse inflammatoire en contexte tabagique. Notre deuxième objectif visait à investiguer l'impact du statut tabagique sur l'efficacité d'un traitement biologique et l'adaptation pulmonaire à la fumée de cigarette. Alors que l'impact du statut tabagique n'est pas toujours considéré dans les études cliniques en MPOC, quelques études ont observé que l'efficacité des traitements biologiques diffère entre les fumeurs actifs et les ex-fumeurs. En utilisant un modèle d'exposition à la fumée de cigarette répétée, nous avons démontré qu'il existe une adaptation pulmonaire à la fumée de cigarette, menant à une diminution de la neutrophilie et des niveaux de cytokines dans le LBA. Toutefois, l'administration d'un anticorps neutralisant l'IL-1α pendant l'exposition interfère avec cette adaptation et décale la réponse inflammatoire suite à une cessation tabagique (recrudescence de la neutrophilie, augmentation des niveaux de cytokines et augmentation de l'expression de Mmp12). À l'inverse, l'administration du même traitement pendant la cessation tabagique améliore ces paramètres. En tout, ces données indiquent que l'inhibition des voies centrales à la réponse inflammatoire, tel qu'avec l'anti-IL-1α, pendant l'exposition interfère avec l'adaptation alors que le traitement pendant la cessation tabagique encourage la résolution et le retour à l'homéostasie. Finalement, nous voulions atténuer l'inflammation pulmonaire sans interférer avec la défense de l'hôte via l'administration d'un peptide antimicrobien en contexte tabagique. Puisque l'inhibition de la réponse inflammatoire peut augmenter la susceptibilité aux infections chez les patients MPOC, nous avons testé l'efficacité du peptide antimicrobien human β-defensin 2 (hBD-2) à moduler la réponse inflammatoire sans interférer avec la clairance bactérienne en contexte tabagique. Chez les souris exposées à la fumée de cigarette, l'administration de l'hBD-2 a diminué la neutrophilie et la signalisation pro-inflammatoire pulmonaire (analyse biopuce). De plus, dans un modèle d'exacerbation où des souris exposées à la fumée de cigarette ont été infectées avec une bactérie, on note une charge bactérienne moins élevée chez les souris traitées avec l'hBD-2 alors que l'infiltration des neutrophiles est aussi diminuée. Ces données suggèrent que l'hBD-2 pourrait être étudié chez les fumeurs et les patients MPOC puisqu'elle module la neutrophilie tout en supportant la défense de l'hôte. En conclusion, les résultats présentés suggèrent fortement que les neutrophiles et l'immunité innée jouent un rôle complexe, mais crucial, dans le maintien de l'homéostasie pulmonaire en contexte tabagique. Ainsi, dans le développement de thérapie pour la MPOC qui vise la neutrophilie, il faut prendre en considération l'importance des fonctions homéostatiques de l'immunité innée afin de préserver les processus de la défense de l'hôte. / Cigarette smoking remains the major contributor to pulmonary and systemic disease burden worldwide. In particular, chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is strongly linked to tobacco smoking and is marked by largely irreversible lung tissue damage and neutrophilic pulmonary inflammation. The general dogma in the field is that inflammatory mediators, reactive oxygen species and proteases secreted by neutrophils during chronic inflammation are at the root of cigarette smoke-induced lung pathology. This thesis argues that neutrophils and the innate immune response play a beneficial role in the maintenance of pulmonary homeostasis during cigarette smoke exposure. Firstly, we sought to evaluate the contribution of neutrophils to pulmonary surfactant and inflammatory homeostasis during cigarette smoke exposure. As phagocytes, we wanted to assess the ability of neutrophils to clear surfactant damaged during cigarette smoke exposure. We treated immune cells from the bronchoalveolar lavage (BAL) fluorescently labeled surfactant or intranasally administered the labeled surfactant in mice and found that neutrophils actively internalize labeled surfactant both in vitro and in vivo in cigarette smoke-exposed mice. Next, we explored the effects of neutrophil depletion on an acute 4-day cigarette smoke exposure model via neutrophil-depleting antibody administration (anti-Ly6G or anti-Gr-1). Neutrophil depletion during cigarette smoking led to dramatically increased pro-inflammatory cytokine and surfactant protein levels in the BAL fluid (BALF). Furthermore, alveolar macrophages expressed elevated levels of Mmp12 mRNA, encoding for a metalloproteinase tightly linked to emphysema. Taken together, these data indicate that neutrophils actively internalize surfactant and seem to play a beneficial role in limiting/resolving the inflammatory response to cigarette smoke exposure. Our second objective was to investigate the impact of treatment timing and smoking status on treatment efficacy in the context of cigarette smoke exposure. Though clinical trials of COPD patients often fail to take smoking status into consideration, some studies have found that the efficacy of biologic treatments and cytokine inhibitors differs greatly based on patient smoking status, favouring either active smokers or ex-smokers. Firstly, we found that repeated exposure to cigarette smoke, where mice were exposed for 2 weeks followed by a 1-week smoking cessation period and then acutely re-exposed for 2 days, led to reduced BAL neutrophilia and cytokine levels compared to mice exposed only for 2 days. Interestingly, we found that administration of anti-IL-1α antibody during cigarette smoke exposure led to delayed inflammation (rebound neutrophilia and increased cytokine levels) as well as elevated Mmp12 expression, while treatment with the same antibody during the smoking cessation period improved these outcomes. These data suggest that neutrophilic inflammation is uncoupled from destructive processes in the lungs and that disruption of the innate immune response via anti-IL-1α during cigarette smoking interferes with pulmonary adaptation; conversely, treatment during smoking cessation effectively hastened inflammatory resolution. Thirdly, we sought to mitigate pulmonary inflammation while supporting host defense during cigarette smoking via treatment with an antimicrobial peptide. Since treatments that mitigate inflammation without interfering with normal host defense would be of great value in COPD, we assessed the effect of the antimicrobial peptide human β-defensin 2 (hBD-2) on the pulmonary response to cigarette smoke exposure. We found that in both acute and chronic mouse models, hBD-2 treatment significantly reduced pulmonary neutrophilia and normalized the expression of several pro-inflammatory signaling pathways in the lungs normally upregulated by cigarette smoke exposure, such as leukocyte migration, as assessed via microarray. To confirm that this reduction in neutrophil count was not associated with increased susceptibility to infection, chronically exposed mice treated with hBD-2 were infected with non-typeable Haemophilus influenzae (NTHi). We found that despite a dramatic reduction in neutrophilia, cigarette smoke-exposed mice administered hBD-2 had reduced bacterial load in the lungs compared to vehicle-treated mice, making it an interesting candidate for future clinical research. In all, the work presented herein strongly suggests that neutrophils and innate immune processes play a crucial role in the maintenance of pulmonary homeostasis during cigarette smoke exposure and that destructive processes in the lungs seem to be uncoupled from pulmonary neutrophilia. Therefore, the development of treatments that specifically target neutrophils should consider the importance of innate immune competence in pulmonary homeostasis and host defense.

Le système nerveux central est constamment patrouillé par des leucocytes afin d’y assurer une protection contre les agents pathogènes et un maintien de l’homéostasie. L’objectif principal de cette thèse était de caractériser la cascade biomoléculaire responsable du recrutement de leucocytes dotés d’une morphologie particulière dite « en bâtonnets » dans le système vasculaire cérébral lors de différentes conditions neuroinflammatoires, soit l’exposition à la toxine pertussique (PTX) et dans l’encéphalomyélite autoimmune expérimentale (EAE). Un premier mécanisme de recrutement, identifié dans un modèle d’endotoxémie au lipopolysaccharide (LPS), ne permettait pas d’expliquer le recrutement de leucocytes observé dans les deux conditions neuroinflammatoires. Nous avons ainsi voulu caractériser ce mécanisme alternatif. Dans le cadre de cette thèse, nous avons identifié la nature des leucocytes bâtonnets recrutés à la vasculature cérébrale dans les conditions neuroinflammatoires comme étant des neutrophiles. Nous avons également mis en lumière un mécanisme de recrutement alternatif propre à la PTX et à l’EAE reposant sur l’interleukine 6 (IL-6), l’intégrine aM, la molécule d’adhésion ICAM-1 et la chimiokine CXCL1 et menant à l’adhésion du neutrophile à la vasculature cérébrale. L’identification de la voie de signalisation impliquée dans l’activation endothéliale par l’IL-6 et contribuant au recrutement des leucocytes bâtonnets à la vasculature cérébrale a permis d’observer l’expression du récepteur IL6Ra sur l’endothélium cérébral, mais les données préliminaires concernant son implication dans le développement pathologique sont peu concluantes. Cette thèse contribue à identifier un mécanisme de recrutement de neutrophiles effecteurs en conditions neuroinflammatoires et propose la chimiokine CXCL1 comme cible thérapeutique potentielle dans le traitement de maladies neuroinflammatoires comme la sclérose en plaques. / The central nervous system (CNS) is constantly patrolled by leukocytes in order to protect tissue against pathogens and maintain homeostasic conditions. The main objective of this thesis was to characterize the biomolecular cascade responsible for leucocyte recruitment to the cerebral vasculature, during two neuroinflammatory conditions: pertussis toxin (PTX) exposure and experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE). These leukocytes, presenting a particular "rod-shaped" morphology, have been first reported during examination of peripheric immune response in the central nervous system following induction of endotoxemia by lipopolysaccharide (LPS) administration. In the framework of this thesis, we first looked to characterize the identity of the rod-shaped leukocytes recruited to the brain vasculature during these neuroinflammatory conditions, which revealed to be mainly constitued of neutrophils. Starting with the hypothesis of a recruitment mechanism similar to the one induced by LPS, we uncovered the existence of an alternative mechanism of rod-shaped leukocytes recruitment that relies on interleukin 6 (IL-6), aM integrin, ICAM-1 adhesion molecule and CXCL1 chemokine during the two neuroinflammatory conditions. We sought to identify the molecular pathway responsible for cerebral endothelium activation that promote rod-shaped leukocytes to the CNS vasculature. These works allowed to confirm expression of IL-6Ra receptor on CNS vasculature but preliminary data regarding the involvement of classic IL-6 pathway in endothelium are inconclusives. This thesis contributes to identify a mechanism of neutrophil recruitment during neuroinflammatory contexts and suggests CXCL1 chemokine as a potential therapeutic target in the treatment of neuroinflammatory pathologies like multiple sclerosis.

Les cristaux d'urate monosodique qui précipitent dans les cavités articulaires sont l'agent étiologique de l'arthrite goutteuse. L'interaction directe entre ces cristaux et les neutrophiles humains, les leucocytes les plus abondants de la circulation sanguine, est essentielle pour le déclenchement de la crise de goutte aigüe. Par ailleurs, un élément important de cette pathologie est l'infiltration massive de neutrophiles dans l'articulation touchée, où ils peuvent représenter jusqu'à 95 % des cellules présentes dans le liquide synovial et où ils sont présents dès les étapes précoces de l'inflammation. Les résultats présentés dans ce mémoire montrent que la stimulation de neutrophiles humains avec des cristaux d'UMS mène à l'activation précoce des isoformes classiques des protéines kinases C. Cette activation des protéines kinases C joue un rôle central dans la signalisation en affectant d'une part les protéines tyrosines kinases, particulièrement la kinase Syk, et d'autre part les protéines tyrosines phosphatases, en particulier SHP-1. L'activation des protéines kinases C est nécessaire à la mise en place de plusieurs réponses fonctionnelles des neutrophiles, soit la sécrétion de facteurs chimiotactiques et la dégranulation. En outre, la stimulation de neutrophiles humains par les cristaux d'urate monosodique permet également l'activation de la protéine tyrosine phosphatase SHP-2 pouvant possiblement jouer un rôle positif dans la régulation des éléments de signalisation induits par cette stimulation.

Les polynucléaires neutrophiles sont les premières cellules à infiltrer les tissus en réponse à des facteurs chimiotactiques lors d'une réaction inflammatoire. Leur recrutement vers les tissus inflammés et l'activation de leurs fonctions sont régulés par des médiateurs qui ont la propriété d'élever les niveaux d'AMPc intracellulaire, tels que les prostaglandines E2 (PGE2) ou l'adénosine. L'objectif principal de cette étude était de caractériser les mécanismes de signalisation intracellulaire qui permettent d'expliquer l'inhibition par PGE2 de l'activation des neutrophiles humains stimulés par un facteur chiomiotactique d'origine bactérienne, le fMLP. Les travaux expérimentaux présentés dans cette thèse montrent que PGE2 réduit notablement l'accumulation de PtdIns(3,4,5)P3: un second messager primordial pour la chimiotaxie et la production de radicaux oxygénés stimulées par le fMLP, en bloquant le recrutement de la PI3-Ky vers les sous-unités G(3y libérées par l'activation du récepteur au fMLP (FPR). La principale conséquence de la réduction de la génération de PtdIns(3,4,5)P3 par PGE2 est la diminution du recrutement à la membrane des principaux effecteurs de la PI3-Ky qui sont les sérine/thréonine kinases Akt et PDK1, les tyrosine kinases Tec ainsi que les petites GTPases Rho et Arf. Le recrutement à la membrane de la PKCa stimulé par le fMLP est également réduit en présence de PGE2. Rho A, Arf et les isoformes classiques de PKC étant les trois principaux facteurs d'activation de la PLD, nos résultats montrent que le mécanisme d'inhibition de la PLD par PGE2 réside principalement dans la diminution du recrutement à la membrane de ses trois cofacteurs d'activation. Les effets inhibiteurs de PGE2 sont transmis dans le neutrophile par l'intermédiaire des récepteurs EP2 qui stimulent la formation d'AMPc intracellulaire et nous avons montré que l'activation de la PKA par la voie EP2 est impliquée dans l'inhibition de l'activation de la PI3-Ky et de ses effecteurs par PGE2. Nos travaux ont également permis de mettre en évidence un mécanisme alternatif d'activation d'Akt par le fMLP en présence de PGE2 ou d'adénosine, caractérisé par une dissociation entre la phosphorylation activatrice d'Akt et son recrutement à la membrane. Ces travaux permettent de mieux comprendre l'effet modulateur de PGE2 sur les fonctions des neutrophiles humains.

Le lupus érythémateux disséminé (LED) est une maladie auto-immune chronique à forte composante inflammatoire pour laquelle il n’existe aucun traitement curatif. Les patients qui en sont atteints présentent une pléthore d’auto-anticorps, c’est-à-dire des anticorps reconnaissant des constituants normaux du soi, que le système immunitaire considère par erreur comme étrangers. La présence de ces anticorps mène à la formation de complexes immuns, dont les taux sériques élevés et les dépôts tissulaires détectés chez les personnes lupiques corrèlent avec l’activité de la maladie. Les complexes immuns favorisent également l’activation indue des cellules immunitaires, qui peuvent à leur tour contribuer aux dommages organiques observés chez plusieurs patients. Le neutrophile, une cellule clé de l’immunité innée pour laquelle des anomalies fonctionnelles et phénotypiques ont été soulevées dans le LED, interagit avec les complexes immuns via les récepteurs Fcgamma (FcgR). Le récepteur FcgRI, dont la présence à la surface des monocytes est positivement associée à des déterminants physiopathologiques importants du LED, est exprimé à des niveaux très faibles chez le neutrophile au repos, mais son expression est inductible en conditions d’infections sévères. La présente étude démontre que les HA-IgG, utilisés comme modèle de complexes immuns, entraînent presque instantanément une forte hausse de FcgRI à la surface des neutrophiles, et que la signalisation qui découle de ce récepteur est nécessaire à la production d’espèces réactives de l’oxygène. Ces molécules, normalement utilisées par les neutrophiles pour défendre l’organisme hôte contre les envahisseurs pathogènes, sont potentiellement dommageables pour les tissus sains. Nos travaux suggèrent que FcgRI est un contributeur important de la réponse des neutrophiles humains aux complexes immuns, et peuvent aider à expliquer le rôle délétère des neutrophiles dans les maladies auto-immunes comme le LED. / Systemic lupus erythematosus (SLE) is a chronic autoimmune disease with a strong inflammatory component and for which there is no cure. SLE patients have a plethora of autoantibodies, that is, antibodies that recognize normal constituents of the self, which the immune system mistakenly considers foreign. The presence of these antibodies leads to the formation of immune complexes, whose elevated serum levels and tissue deposits detected in patients with lupus correlate with the disease activity. Immune complexes also promote the undue activation of immune cells, which in turn can contribute to the organic damage seen in many patients. The neutrophil, a key cell of innate immunity for which functional and phenotypic abnormalities have been raised in SLE, interacts with immune complexes via Fc-gamma receptors (FcgR). The FcgRI receptor, whose presence on the surface of monocytes is positively associated with important pathophysiological determinants of SLE, is expressed at very low levels on the neutrophil at rest, but its expression is inducible under severe infections. The present study demonstrates that HA-IgGs, used as a model of immune complexes, almost instantly upregulate the expression of FcgRI on the surface of neutrophils, and that the signal ensuing of this receptor is necessary for the production of reactive oxygen species. These molecules, normally used by neutrophils to defend the host from pathogenic invaders, are potentially damaging to healthy tissue. Our work suggest FcgRI as an important contributor of the response of human neutrophils to immune complexes, and may help explain the deleterious role of neutrophils in autoimmune diseases like SLE.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2010-2011 / En liant la portion constante des IgGs, les récepteurs Fcy (FcyRs) participent à l'ingestion des pathogènes opsonisés et des complexes immuns. La régulation fine de cette fonction est requise pour éviter le développement de pathologies autoimmunitaires. Le neutrophile humain est un phagocyte particulier puisqu'il exprime constitutivement deux isoformes activateurs (FcyRIIa et FcyRIIIb), sans toutefois posséder l'isoforme inhibiteur (FcyRIIb). Cette particularité est à l'origine des deux projets présentés dans cette thèse. D'une part, nos travaux ont étudié la coordination des signaux entre les deux isoformes lors de la stimulation du neutrophile humain avec du zymosan opsonisé par des IgGs et avec des complexes d'IgGs aggrégées (HA-IgG). D'abord, une forte interdépendance entre les deux isoformes nécessaire aux fonctions de phagocytose et de production d'anion superoxyde ainsi que pour la génération du profil de phosphorylation sur résidus tyrosine a été observée. Cependant, un influx de calcium extracellulaire essentiel à la phagocytose a été attribué à l'engagement spécifique du FcyRIIIb. Ce rôle exclusif du FcyRIIIb s'avère dépendant de l'intégrité des domaines membranaires résistants aux détergents (DRMs) dans lesquels les deux isoformes sont co-recrutés à la suite de leur engagement. D'autre part, un nouveau mode de régulation de l'activation des FcyRs a été décrit, indépendant de l'inhibition par le FcyRIIb. Par l'entremise de l'ubiquitine-ligase c-Cbl, le FcyRIIa est poly-ubiquitinylé puis dégradé par le protéasome. Ce processus de régulation est contrôlé positivement par la protéine adaptatrice CIN85 de manière dépendante des PKCs classiques. Cette voie s'avère également dépendante de l'intégrité des DRMs, plateforme de colocalisation entre le FcyRIIa, c-Cbl et CTN85. En conclusion, ces travaux ont permis de comprendre la signification biologique de l'expression combinée du FcyRIIa et du FcyRIIIb et l'interdépendance entre ces deux isoformes, tant du point de vue de la signalisation intracellulaire que des fonctions qui en découlent. De plus, un nouveau mode de régulation est proposé pour pallier à l'absence de l'isoforme FcyRIIb sur le neutrophile humain et ainsi éviter l'activation exacerbée des fonctions du neutrophile humain dépendantes de l'engagement des FcyRs.