Introduction : La dystonie est définie comme un syndrome de cocontractions musculaires soutenues aboutissant à des mouvements répétitifs et des postures anormales. Cependant la physiopathologie des dystonies reste mal comprise. Les études menées chez l’homme soulignent le rôle crucial des ganglions de la base dans la physiopathologie des dystonies. Des données récentes obtenues chez le rongeur suggèrent l’implication d’un désordre de la transmission cholinergique striatale mais es modèles qu’ils soient génétiques ou pharmacologiques n’aboutissent pas toujours à un phénotype de dystonie. C’est pourquoi il était important de proposer une étude chez le primate non humain, visant à vérifier notre hypothèse de travail, à savoir : est-ce qu’une augmentation de la transmission cholinergique dans le putamen est capable d’induire un phénotype clinique de dystonie similaire à celui rencontré chez l’homme.Méthodes : Nous avons réalisé des infusions chroniques d’un agoniste muscarinique non sélectif (Oxotremorine) au sein du territoire sensori-moteur du striatum chez le primate non-humain. Les symptômes cliniques induits par ce produit ont été évalués à l’aide de l’échelle de Burke-Fahn-Marsden (BFM) adaptée à l’animal. Nous avons également utilisé une approche électromyographique pour caractériser l’activité musculaire en lien avec la clinique ainsi que des enregistrements de l’activité Multi-Unitaire et Unitaire au sein des ganglions de la base afin d’établir des corrélations électro-cliniques.Résultats : Les infusions d’Oxotremorine nous ont permis d’observer : (i) des postures et des mouvements anormaux similaires aux mouvements dystoniques rencontrés en pathologie humaine ; (ii) une fréquence de décharge neuronale anormalement basse dans le GPi (13,5Hz) et un pattern de décharge de type « bursty » principalement lorsque les symptômes sont sévères ; (iii) une activité oscillatoire (28-30Hz) au sein du putamen, du GPe et du GPi; (iv) l’absence de cohérence de l’activité oscillatoire entre ces structures ; (v) que le GPi est la seule structure à présenter une cohérence de l’activité oscillatoire.Conclusion : Nos travaux démontrent pour la première fois qu’un modèle de dystonie chronique peut être obtenu chez le primate non humain par augmentation du tonus cholinergique dans le putamen. Ce travail valide l’hypothèse de l’implication des interneurones cholinergiques dans la physiopathologie des dystonies. Ils confortent l’idée qu’une augmentation du tonus cholinergique peu à elle seule induire un phénotype de dystonie. / Introduction: Dystonia is defined as a syndrome of sustained muscular cocontractions leading to repetitive movements and abnormal postures. However, the pathophysiology of dystonia remains poorly understood. Studies in humans emphasize the crucial role of basal ganglia in the pathophysiology of dystonia. Recent data in rodents suggest the involvement of a disorder in the striatal cholinergic transmission. But these genetic or pharmacological rodent models do not always express the phenotype of dystonia. Therefore, it was important to propose a primate study to test whether an increase of cholinergic transmission within the putamen is able to induce a clinical phenotype of dystonia similar to that seen in humans.Methods: To verify our hypothesis, we chronically infused non-selective muscarinic agonist (Oxotremorine) in the sensory-motor striatum in non-human primates. Dystonic clinical symptoms induced by this drug were assessed using the Burke-Fahn-Marsden (BFM) scale adapted to animals. We used electromyographic approach to characterize muscular activity linked to clinical symptoms, and we recorded Multi-Unit and Single-Unit neuronal activity in basal ganglia to establish electro-clinical correlations.Results: The infusions of Oxotremorine allowed us to observe: (i) abnormal postures and movements similar to the dystonic movements encountered in human pathology; (ii) an abnormally low neuronal firing frequency in the GPi (13.5Hz) and a bursty firing pattern mainly when the symptoms where severe; (iii) oscillatory activity (28-30Hz) within the putamen, GPe and GPi; (iv) the lack of coherence of the oscillatory activity between these structures; (v) that the GPi is the only structure to present a coherence of the oscillatory activity.Conclusion: We have demonstrated for the first time that a model of chronic dystonia can be obtained in non-human primates by increasing cholinergic tone in the putamen. This work validates the hypothesis of an involvement of cholinergic interneurons and striatal acetylcholine levels in the pathophysiology of dystonia.

Les lésions de la moelle épinière (LME) touchent 2.5 à 4 millions de personnes dans le monde (40 000 en France). Les LME induisent des symptômes sensitifs et moteurs conduisant, pour les lésions les plus sévères, à une tétraplégie complète. L’imagerie par résonance magnétique (IRM) est la seule méthode permettant le suivi des patients ayant une lésion de la moelle épinière.Dans cette étude, nous avons développé un suivi IRM in vivo qui permet d'identifier avec précision chez la souris et le primate non-humain la progression d’une lésion médullaire dans différents contextes. L’objectif étant d’utiliser les mêmes techniques chez l’Homme et chez l’animal. En particulier, nous avons montré que les souris CX3CR1+/eGFP et Aldh1l1-EGFP qui expriment respectivement une protéine fluorescente (eGFP) dans les microglies et les astrocytes présentent une récupération fonctionnelle différente, les CX3CR1 +/eGFP récupérant mieux. Afin d’identifier si ces récupérations sont associées à une évolution lésionnelle différentielle, nous avons effectué un suivi longitudinal en utilisant l’IRM pondérée T2 in vivo. Nous avons aussi réalisé des analyses approfondies des tissus de la moelle épinière en utilisant deux techniques d'IRM ex vivo (IRM en pondération T2 et en diffusion) ainsi qu'une analyse histologique détaillée. Enfin, nous avons effectué un suivi longitudinal de l'évolution de la lésion sur un groupe supplémentaire de souris en utilisant l’IRM pondérée en diffusion in vivo. Les analyses IRM pondérée en T2 ex vivo, in vivo et l'histologie n'ont révélé aucune différence au niveau lésionnel entre les deux souches de souris. Au contraire, les IRM pondérées diffusion en ex vivo et in vivo ont permis l’identification d’une plus faible surface lésionnelle à l'épicentre chez les souris CX3CR1+/eGFP, la souche ayant une meilleure récupération fonctionnelle.Nous avons ensuite évalué l’impact d’une stratégie thérapeutique consistant en la modulation de la cicatrice gliale, principale limitation de la repousse axonale après une lésion médullaire. Cette modulation, consiste en une déplétion pharmacologique transitoire de la prolifération des microglies et son évaluation a été réalisée par un suivi en imagerie puis en histologie des animaux traités ou non. Le suivi IRM n’a pas permis d‘identifier une différence entre les animaux traités et non-traités en terme d’extension et de volume lésionnel. Par contre, nous avons observé une différence dans le coefficient de diffusion apparent parallèle (ADC//, gradient de diffusion appliqué dans la direction des axones) entre les deux groupes, attestant de l’effet du traitement sur l’organisation cellulaire après une LME.Enfin, nous avons utilisé l’IRM in et ex vivo pour caractériser un nouveau modèle de lésion de la moelle épinière sur un primate non-humain. Nous avons démontré qu’une hémisection latérale de la moelle épinière chez Microcebus murinus est un modèle reproductible de LME chez le primate non-humain qui pourrait être utilisé pour promouvoir une transition vers la recherche translationnelle.Nous avons donc caractérisé l’utilisation de l’IRM in vivo et ex vivo dans la mise en place d’une comparaison entre deux souches de souris présentant une récupération différente après une LME. De même, le suivi in et ex vivo chez une autre espèce, Microcebus murinus, un primate non-humain, a permis la caractérisation d’un nouveau modèle de LME. Enfin, l’IRM a permis de détecter une différence de coefficient de diffusion provoquée par la déplétion spécifique et transitoire des microglies dans un contexte de LME. / Spinal cord injuries (SCI) affect 2.5 to 4 million people worldwide (40,000 in France). SCI induce sensory and motor symptoms leading to complete tetraplegia for the most severe lesions. Magnetic resonance imaging (MRI) is the only method used to follow patients with a spinal cord injury.In this study, we have developed an in vivo MRI follow-up that accurately assess the progression of a lesion of the spinal cord in mice and non-human primates. The objective being to use the same techniques in humans and animals.In particular, we showed that the CX3CR1+/eGFP and Aldh1l1-EGFP mice, that respectively express a fluorescent protein (eGFP) in microglia and astrocytes exhibit different functional recovery, and a better one is observed in CX3CR1+/eGFP mice. In order to identify whether these recoveries are associated with a differential evolution of the lesion, we performed a longitudinal follow-up using T2-weighted in vivo MRI. We also performed additional analyzes of spinal cord tissues using two ex vivo MRI (T2 and diffusion weighted MRI) as well as detailed histological analysis. Finally, we implemented our analysis with a longitudinal in vivo diffusion-weighted MRI follow-up of lesion evolution on an additional group of mice. Ex and in vivo T2-weighted MRI analyzes as well as histological assessment revealed no difference in lesion between the two mouse strains. Conversely, ex and in vivo diffusion-weighted MRI allowed identifying a lower lesion area at the epicenter in CX3CR1+/eGFP mice, the strain that recovers better.We then evaluated the impact of a therapeutic strategy based on the modulation of the glial scar that plays a major role on the absence of spontaneous axonal regrowth after spinal cord injury. This modulation consists in a transient pharmacological depletion of microglia proliferation and its evaluation was carried out by an imaging and histological follow-up of treated and un-treated animals. MRI monitoring did not permit to identify a difference in lesion extension and volume between groups. However, we observed a difference in parallel apparent diffusion coefficient (ADC//, diffusion gradient applied in axons direction) detected between the two groups, attesting of an effect of the treatment on the cellular organization after an SCI.Finally, we used in and ex vivo MRI to characterize a new model of spinal cord injury in a non-human primate. We demonstrated that a lateral hemisection of the spinal cord in Microcebus murinus is a reproducible non-human primate model of SCI that could be further used to promote translational research.We therefore characterized the use of in and ex vivo MRI to compare two mouse strains with different recovery after SCI. Similarly, the in and ex vivo follow-up of another species, Microcebus murinus, a nonhuman primate, allowed the characterization of a new SCI model. Finally, using MRI we detected a difference in parallel diffusion coefficient that was induced by the specific and transient depletion of microglia in a SCI context.

La maladie de Parkinson (MP) est la seconde maladie neurodégénérative la plus répandue. Les symptômes moteurs répondent initialement bien aux médicaments dopaminergiques. Toutefois, des complications motrices de ces médicaments finissent par survenir. Certains patients se voient alors proposer un traitement neurochirurgical par stimulation cérébrale profonde (SCP) et chronique du Noyau Subthalamique (NST). Plusieurs études suggèrent que la modulation du faisceau cortico-subthalamique moteur explique au moins en partie l’efficacité de la SCP du NST. Approfondir la compréhension du mécanisme d’action de la SCP du NST pour le traitement de la MP devrait permettre d’optimiser le rapport innocuité/efficacité de cette procédure qui s’adresse à des dizaines de milliers de patients dans le monde. L’objectif primaire de cette thèse est de caractériser le faisceau cortico-subthalamique moteur sur les plans anatomique et fonctionnel chez le primate non humain. Les objectifs secondaires sont : Permettre la visualisation directe et en conditions stéréotaxiques du NST chez le primate non humain et le patient parkinsonien - Mettre au point une méthodologie permettant de caractériser sur les plans anatomique et fonctionnel tout faisceau de fibres entre deux régions cérébrales anatomiquement distinctes, chez le primate non humain - Elaborer une loi de commande pour la stimulation du NST par optogénétique et en boucle fermée, afin de détruire sélectivement les oscillations béta et tester l’hypothèse de leur rôle dans l’émergence des symptômes moteurs de la MP... / Parkinson’s Disease (PD) is the second most widespread neurodegenerative disease. Motor symptoms initially respond well to dopaminergic medecines ; however, motor complications will eventually occur. Some patients are then proposed a neurosurgical treatment by chronical electrical deep brain stimulation (DBS) of the subthalamic nucleus (STN). Several studies suggested that the modulation of the motor cortico-subthalamic bundle might explain the efficacy of STN DBS, at least to a certain extent. A better understanding of the mechanism of action of DBS of the STN in order to treat PD should help to optimize the safety/efficacy of this surgical procedure from which tens of thousands of patients could benefit all over the world.The main purpose of the present thesis is to characterize, both anatomically and functionally, the motor cortico-subthalamic bundle in non-human primates. Secundary objectives are : (1) to allow the direct visualization, under stereotactic conditions, of the STN of non-human primates and of patients with PD ; (2) to develop a methodology enabling to characterize, both anatomically and functionally, any fiber bundle between two anatomically distinct cerebral areas, in non-human primates ; (3) to establish a command law for closed-loop stimulation of STN by optogenetics, in order to selectively destroy beta-oscillations and assess the hypothesis of their role in the occurrence of motor symptoms in PD...

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

Dans le cadre de l’étude du contrôle de l’épilepsie du lobe mésio temporal (MTLE), il a été montré que le noyau antérieur du thalamus (ANT) est impliqué dans les crises; son rôle exact n’a cependant pas encore été décrit. Cette implication ainsi que sa position stratégique au sein du circuit limbique de Papez en ont fait une cible de choix pour la stimulation cérébrale profonde (Deep Brain Stimulation, DBS). De nombreuses études ont ainsi été menées depuis une vingtaine d’années chez l’animal comme chez l’Homme, utilisant de nombreux paradigmes de stimulation, et de nombreuses conclusions, parfois contradictoires en ont découlé. Mais afin de pouvoir stimuler le ANT de manière adéquate pour obtenir un effet sur les crises, il faut comprendre de quelle façon il est impliqué dans la MTLE. Un modèle animal fiable et représentatif de la pathologie de l’Homme est nécessaire pour répondre à ces questions. Dans la première partie de ce travail nous avons caractérisé un modèle de MTLE à la demande chez le primate non-humain (NHP). Nous avons montré chez 5 NHPs qu’une injection de pénicilline (PNC) dans l’hippocampe (HPC) entraînait la survenue de crises typiques pendant 4 à 5 heures. La cinétique d’apparition et d’extinction des évènements ictaux ne varient pas entre les animaux et entre les différentes expériences ; de plus, la fréquence des crises présente un plateau stable, ce qui permettrait d’agir pendant cette période afin de tester de nouvelles drogues ou thérapies. Une sclérose hippocampique accompagnée de remaniements cellulaires a également pu être observée dans l’HPC injecté. Dans une seconde partie, nous avons utilisé ce modèle de MTLE afin d’identifier la nature de l’implication du ANT (simple relais passif ou nœud au sein du circuit épileptique primaire). Pour ce faire, nous avons évalué les effets de la neuromodulation chimique et électrique du ANT sur l’activité ictale de l’HPC. Nous avons pu observer un changement de l’épilepsie suite à la neuromodulation chimique du ANT, et également une variation de l’activité électrique de base de l’HPC à une certaine fréquence donnée de stimulation du ANT. Il s’est ensuite avéré que cette fréquence de stimulation entraînait une amélioration significative du nombre de crises et du temps total passé en crise. Enfin, nous avons essayé d’identifier au travers de l’analyse de cohérence entre les activités enregistrées simultanément dans le ANT et l’HPC des biomarqueurs électrophysiologiques prédictifs d’une bonne efficacité de la DBS. Cette démarche pourrait ainsi apporter des pistes afin de proposer une stimulation plus intelligente et mieux adaptée à chaque patient. / It has been shown that the anterior nucleus of the thalamus (ANT) is involved in the mésio temporal lobe epilepsy (mTLE); but its role has not been described yet. This implication, in addition to its strategic position within the Papez circuit makes it a prime target for the deep brain stimulation (DBS). Many studies have then been led for twenty years in humans and animals, using many stimulation paradigms, and several conclusions, sometimes conflicting resulted. In order to stimulate the ANT in an adequate manner to obtain an effect on seizures, it is crucial to understand how the ANT is involved during mTLE. A reliable and representative animal model of the human pathology is needed to answer these questions. In the first part of this work, an on demand model of mTLE in the non-human primate (NHP) has been characterized. It has been shown in five NHPs that a penicillin (PNC) injection in the hippocampus (HPC) led to the occurrence of typical seizures during 4 to 5 hours. The onset and disappearance kinetic of ictal events doesn’t vary between animals and experiments; in addition, the seizure frequency presents a stable plateau which could be useful to test new drugs or therapies. A hippocampic sclerosis supported by cellular adjustments has also been observed in the injected HPC). In a second part, we used this model of mTLE in order to identify the involvement type of the ANT (common passive relay or node within the primary epileptic circuit). To do so, we evaluated the effects of chemical and electrical neuromodulation of the ANT on the HPC ictal activity. We observed variation of the HPC baseline electric activity at a specific stimulation frequency of the ANT. Then we found out that this stimulation frequency led to a significate improvement of the number of seizures and of the total time spent in seizure. Then, we tried to identify using coherence analysis between activities recorded in the ANT and the HPC some electrophysiological biomarkers to prevent a good efficacy of the DBS. This approach could then lead to solutions which could offer a smarter and better suited stimulation to the patients.

La vérification est un comportement volontaire mis en place à la suite d’un doute ou de la détection d’une erreur au cours d’une prise de décision. De très rares études se sont intéressées aux bases physiologiques de ce comportement, la majorité des travaux étant basés sur l’analyse des comportements pathologiques, comme les vérifications associées au trouble obsessionnel compulsif. Ces travaux de thèse ont consisté à déterminer les bases neurobiologiques du comportement de vérification chez le primate non-humain, un modèle de choix dans l’étude de la physiopathologie humaine. Pour cela deux singes macaque rhésus ont été entrainés à la tâche « Check-or-Go » permettant aux sujets de vérifier et éventuellement modifier la disponibilité d’une récompense avant de confirmer la décision afin d’accéder à cette même récompense. A l’aide d’une analyse comportementale, de dosages d’un biomarqueur de l’anxiété, d’enregistrements EEG du cortex préfrontal et d’enregistrements extracellulaires unitaires au niveau de CMAr et pré-SMA, nous avons pu montrer que : (i) les singes ont les capacités métacognitives d’exprimer un comportement volontaire de vérification similaire à celui observé chez l’Homme, (ii) ce comportement est sous tendu par l’émergence du doute, (iii) est corrélé au niveau d’anxiété, et (iv) est associé à des mécanismes cognitifs mettant en jeu le cortex préfrontal, et plus spécifiquement CMAr et pré-SMA. / Checking behavior is essential to maximizing gain and/or minimizing loss in our daily lives and relies on a normal action monitoring process. Although several studies have explored the neurobiological basis of doubt and uncertainty, both the physiology and physiopathology of checking, its most manifest behavioral consequence, remain poorly understood. This PhD project aims at characterizing physiological doubt and checking behavior in non-human primates. To do so, we trained two rhesus monkeys at a newly designed Check-or-Go task that allows the animal to multiple-check and change the availability of a reward before taking the final decision leading to that reward. During the task, we recorded frontal EEG activity and single neuronal activity in the rostral part of the ACC (CMAr), and the pre-supplementary motor area (pre-SMA), and quantified salivary cortisol in order to correlate this biological marker of anxiety with checking behavior. Our results show that, as humans, monkeys have the metacognitive ability to express voluntary checking behavior that depends on uncertainty monitoring, relates to anxiety and involves brain frontal areas.

Le cartilage a une capacité de régénération très limitée car il n'est pas vascularisé. Laréparation de ce tissu est un défi et les techniques chirurgicales actuelles sont insatisfaisantes à longterme. Le cartilage est donc un bon candidat pour l'ingénierie tissulaire. La transplantation dechondrocytes autologues (TCA) a été la première thérapie cellulaire développée en rhumatologie maiscette procédure implique une amplification des cellules qui aboutit à une perte du phénotypechondrocytaire (perte de l'expression du collagène de type II, protéine majoritaire du cartilage), auprofit d'un phénotype fibroblastique (caractérisé par l'expression du collagène de type I, retrouvé dansles tissus fibreux). La TCA conduit donc à une greffe de chondrocytes dédifférenciés produisant unfibrocartilage, dont les propriétés mécaniques sont inférieures à celles du cartilage articulaire.Aujourd'hui, les agences de santé au niveau international s'accordent pour dire que cette procédurenécessite d'être améliorée, par un meilleur contrôle du phénotype cellulaire et l'utilisation debiomatériaux pour mieux combler les lésions articulaires. Il s'agit donc de passer de la thérapiecellulaire à l'ingénierie tissulaire du cartilage.L'objectif de nos travaux a été d'évaluer la capacité d'un gel innovant de peptides autoassemblants,l'hydrogel IEIK13, à jouer le rôle de support pour des chondrocytes humains afin qu'ilsproduisent une matrice cartilage sous l'action de facteurs chondrogéniques. L'objectif visé a été lacréation d'un gel cartilage implantable par arthroscopie. Le défi a été de surmonter la dédifférenciationdes chondrocytes inhérente à leur amplification et incontournable pour augmenter le réservoircellulaire. L'amplification de chondrocytes humains a été réalisée en présence de FGF-2 et d'insuline(cocktail FI) puis leur redifférenciation a été induite en gel IEIK13 sous l'action de BMP-2, d'insuline etd'hormone T3 (cocktail BIT). C'est la combinaison sélective des deux cocktails qui permet la séquencedédifférenciation-redifférenciation. Le phénotype des chondrocytes et la nature de la matriceextracellulaire synthétisée en gel ont été évalués dans un premier temps in vitro, par des analyses dePCR en temps réel, Western-blots et d'immunohistochimie. Dans un second temps, nous avonstransplanté le gel cartilage dans des lésions articulaires de genou d'un modèle original de primate nonhumain(singe cynomolgus), un type de gros animal dont la posture et le fonctionnement desarticulations s'apparentent à l'homme. Nos études d'imagerie non invasive (telle qu'elle est pratiquéechez l'homme) et immunohistochimiques trois mois après implantation montrent une réparationsatisfaisante des lésions, en comparaison avec les lésions laissées non comblées. L'ensemble de nosrésultats montre pour la première fois que l'hydrogel IEIK13 est un biomatériau favorable pourreconstruire le cartilage et que le primate non-humain est un modèle préclinique unique pour évaluerl'efficacité de l'ingénierie tissulaire du cartilage / Cartilage is not vascularized and presents poor capacity of self-regeneration. Repairing thistissue is a challenge and current surgical techniques are not satisfactory in the long term. Cartilage isthus a good candidate for tissue engineering. Autologous chondrocyte transplantation (ACT) was thefirst cell therapy developed for cartilage repair. This procedure implies amplification of cells whichresults in chondrocyte dedifferentiation (loss of expression of type II collagen, the major protein ofcartilage and acquisition of expression of type I collagen, the major protein found in fibrous tissues).Thus, ACT results in implantation of fibroblastic cells producing fibrocartilage with biomechanicalproperties inferior to native articular cartilage. The international health agencies agree that ACT needsto be improved with better control of the chondrocyte phenotype and use of biomaterials. Therefore,cell therapy of cartilage needs to move towards tissue engineering of cartilage.The objective of our study was to evaluate the capacity of an innovative self-assemblingpeptide (IEIK13) to support cartilage matrix production by human chondrocytes. Our goal was to createa cartilage gel that can be implanted by arthroscopy. A main challenge was to meet the problem ofchondrocyte dedifferentiation induced by cell amplification necessary to increase the cellularreservoir. Amplification of human chondrocytes was performed in the presence of FGF-2 and insulin(cocktail FI), and redifferentiation was subsequently induced in IEIK13 gel with BMP-2, insulin, andtriiodothyronine T3 (cocktail BIT). The specific combination of these two cocktails alloweddedifferentiation-redifferentiation of chondrocytes. The status of the chondrocyte phenotype and thenature of the extracellular matrix secreted in gel were first assessed in vitro by real-time PCR, Westernblottingand immunhostochemistry analyses. With a view of clinical application, we then transplantedIEIK13-engineered cartilages into defects created in knees of an original model of non-human primate(cynomolgus monkey), a type of large animal whose anatomy and biomechanics mimic human. Ournon-invasive imaging analyses and our inmmunohistochemical studies performed three months afterimplantation show correct reparation of the lesions, in comparison with the defects left untreated.Altogether, our results demonstrate for the first time that IEIK13 is a suitable biomaterial for cartilagerepair and that cynomolgus monkey represents a unique preclinical model to evaluate efficiency ofcartilage tissue engineering.

La persistance du VIH-1 est associée au maintien de l’inflammation chronique chez les patients infectés, malgré la mise en place de combinaison de traitements antirétroviraux. L’inflammation chronique est associée à un risque augmenté de développer des comorbidités, non associées au SIDA. Les polynucléaires neutrophiles (PNN) sont des cellules myéloïdes qui ont été impliqués dans de multiples maladies inflammatoires chroniques. Néanmoins, leur rôle dans l’infection par le VIH-1 est moins bien connue. Afin de pallier ce manque de connaissances, nous avons évalué l’hétérogénéité des PNNs dans le modèle macaque cynomolgus infecté par le SIVmac251. L’analyse phénotypique par cytométrie de masse a révélé la circulation de PNNs immatures en phase chronique de l’infection. En caractérisant l’hétérogénéité des PNNs au cours de l’infection par le SIV, nous avons observé une augmentation des fréquences des neutrophiles immatures et activés dans le sang dès la primo-infection. En phase chronique, les PNNs immatures et activés étaient toujours significativement augmentés dans le sang et la moelle osseuse. Au cours de l’infection, les PNNs avaient une fonction immunostimulatrice envers la prolifération et la sécrétion cytokinique des lymphocytaire T. L’initiation d’un traitement antirétroviral précoce a permis de restaurer le phénotype des PNNs. Les PNNs sont des cellules à fort potentiel pro-inflammatoire abondantes qui devraient être ainsi considérés comme de nouveaux effecteurs de l’inflammation chronique associée au VIH-1. / Even under combinational antiretroviral treatments (cART), HIV-1 persistence is associated with chronic inflammation in infected patients, leading to an increased risk of non-AIDS-related comorbidities. Polymorphonuclear neutrophils (PMN), have been less studied in HIV infection whereas they were associated with chronic inflammation diseases. To evaluate PMN heterogeneity in SIVmac251 nonhuman primate infection model, we first performed multiparameter single-cell phenotyping by mass cytometry giving a global vision of the immune system. This analysis demonstrated circulation of immature PMN with impaired during chronic infection. Then, we characterized neutrophils heterogeneity in the course of SIV infection. In primary infection, there was an increased frequency of CD10- immature and CD62L-low primed PMNs in peripheral blood. In chronic phase, CD10- immature PMNs were significantly higher in bone marrow and blood, maintaining a primed profile. During SIV infection, PMNs demonstrated variable immunomodulatory function against T cells proliferation and cytokine production. Early cART allowed to restore PMN phenotype. In this study, we provide unprecedented insight into PMN heterogeneity in the course of SIV infection. Since PMN represent 40-70% of circulating leukocytes and primed PMN are more potent to release pro-inflammatory cytokines and to transmigrate, they should be considered as a new player in HIV-1 chronic inflammation.

La vaccination est considérée comme l’un des plus grandes découvertes de l’histoire des maladies infectieuses, ayant permis le déclin et l’éradication de plusieurs pathogènes. Cependant, nous ignorons encore tous les mécanismes impliqués dans la protection contre les pathogènes. Cette méconnaissance est la cause de notre incapacité à formuler des nouveaux vaccins contre le VIH, la tuberculose, le paludisme et les pathogènes émergents. Récemment, on note des efforts pour induire une réponse cellulaire efficace après une vaccination, qui joue un rôle crucial dans la clairance des pathogènes.Cette thèse s’appuie sur un modèle de vaccin vivant atténue issu du virus de la vaccine : le MVA (Modified Vaccinia Ankara) et sur le modèle de primate non-humain. Nous avons caractérisé la réponse cellulaire après une immunisation intradermique suivant un schéma en prime-boost homologue, avec un boost à 2, suivi d’un boost à 9 mois. Le MVA a induit une infiltration massive de Lymphocytes T CD8 au niveau du site d’injection, 7 jours après l’immunisation. La réponse cellulaire systémique était modérée et ne reflétait pas l’amplitude de la réponse locale. Les injections du prime et du boost ont orienté la réponse cellulaire de façon différente, ce qui a mené à une importante induction de cellules T CD4 et CD8, persistantes, spécifiques de l’antigène et polyfonctionnelles après l’injection du boost à 9 mois.Cette étude souligne la différence entre les réponses systémiques et locales, démontrant l’importance de se focaliser sur la réponse tissulaire. Elle a également mis en lumière l’impact du schéma d’immunisation sur la qualité de la réponse cellulaire. / Vaccination has been considered as one of the greatest discoveries in the history of infectious diseases by allowing pathogens decline or eradication. However, we still ignore all the mechanism that lead to protection and therefore, fail to elaborate new vaccines against HIV, tuberculosis, malaria and emergent pathogens. Recently, efforts have been made to elicit effective cellular response after vaccination, which is crucial for pathogen clearance.This thesis relied on live-attenuated vaccine model derived from the vaccinia virus: the MVA (Modified Vaccinia Ankara) and a non-human primate model. We characterized the cellular immune response triggered by a homologous prime-boost intradermal injection of MVA, with a 2 months and 9 months boost. The MVA induced a massive infiltration of CD8 T cells at the injection site 7 days post immunization. In comparison, the systemic cellular response was mild and did not reflect the magnitude of the local response. The prime and boost injections elicited distinct orientation of the systemic and local T cells, which led to an important induction of a persistent, antigen-specific and polyfunctional CD8 and CD4 T cell responses after the 9 months boost.This work emphasizes the difference between local and systemic response, demonstrating the importance of the focus on tissue immunity. It also highlights the impact of the immunization schedule on the quality of the cellular response.

No description available.