Le rejet aigu humoral (RAH) est une complication post-transplantation qui peut conduire à la dysfonction puis la perte du greffon. Le RAH est caractérisé, au niveau histologique, par la présence de lésions endothéliales et d’un infiltrat de macrophages intravasculaires. Cette étude avait pour objectif d’identifier les mécanismes et voies de signalisation impliqués dans l’altération des cellules endothéliales (CE) au cours du RAH et de nouvelles molécules régulatrices. Nous montrons que l’induction du ligand de la voie Notch Dll4 dans les CE et les macrophages est caractéristique du RAH dans les greffons cardiaques. L’expression endothéliale de Dll4et la sécrétion de l’IL-6 par les CE induit la polarisation des macrophages vers un profil pro-inflammatoire de type M1. Nous identifions aussi Dll4 comme un régulateur négatif et pro-apoptotique de la différentiation vers un phénotype suppressif de typeM2. Nous montrons que les cellules microvasculaires sont les cibles cellulaires privilégiées des anticorps non HLA préformés associés à certains RAH en transplantation rénale. Enfin, nous avons mis en évidence l’activité d’une famille de coumarines issues de végétaux sur l’expression endothéliale de molécules de l’inflammation et de l’immunité. Pour conclure,notre étude montre l’importance de la voie Notch dansl’inflammation liée au RAH et identifie DLL4 et IL-6comme de nouveaux médiateurs de l’inflammation et d’une interaction spatiale et fonctionnelle des CE et des macrophages. Ces travaux proposent donc DLL4 etl’IL-6 comme des cibles moléculaires et les coumarines comme nouvelles molécules bioactives pour le contrôle de l’inflammation et du RAH en transplantation. / Acute humoral rejection (RAH) is a post-transplantcomplication that can lead to dysfunction and graftloss. RAH is characterized histologically by thepresence of endothelial lesions and of an infiltrate ofintravascular macrophages. This study aimed toidentify the mechanisms, the signaling pathwaysinvolved in the alteration of endothelial cells (EC) upon RAH as well as new regulatory molecules fortherapeutic approaches. Here, we show that theinduction of the Notch ligand DLL4 in both the EC andmacrophages is a feature of RAH in cardiac allografts.The expression of Dll4 and secretion of IL-6 inducedpolarization of macrophages into proinflammatory M1-type. We further identify Dll4 as a negative and pro-apoptoticregulator of macrophage differentiation towards a suppressive phenotype M2-type. We foundthat glomerular microvascular cells are the cell targetsof preformed non HLA antibodies causing RAH inkidney transplantation. Finally, we have demonstratedthe inhibitory activity of a series of coumarins issued from plants on the endothelial expression of a panel of inflammation and immunity molecules. In conclusion,our study shows the importance of the Notch pathwayin inflammation-related RAH and identifies DLL4 and IL-6 as new mediators of inflammation and spatial andfunctional interaction of the EC and macrophages. Thiswork therefore propose DLL4 and IL-6 as moleculartargets and coumarins as new bioactive molecules forthe control of inflammation and RAH.

La transplantation d'organes est souvent la meilleure approche thérapeutique pour l'insuffisance organique au stade terminal. Le rejet de greffe est le principal obstacle pour une transplantation réussie, car cette dernière est le plus fréquemment réalisée entre individus génétiquement distincts. Les tissus ou organes transplantés sont généralement reconnus par le système immunitaire comme corps étrangers et sont rapidement détruits. Une série d'approches a été réalisée en clinique pour augmenter l'acceptation de la transplantation d’organes. Les immunosuppresseurs ont un rôle clé dans le combat contre le rejet de greffe. Actuellement, les résultats à court terme de la transplantation d'organes ont été considérablement améliorés avec l'émergence des inhibiteurs de la calcineurine (ICN), mais les résultats à long terme sont encore insatisfaisants. L'une des principales raisons est que les médicaments immunosuppresseurs actuels manquent de spécificité. Ces agents, en particulier ICN, sont considérés comme les facteurs de risque pour la perte tardive du greffon et les décès avec un greffon fonctionnel en raison de la toxicité des médicaments, de la sur-immunosuppression et d'autres effets secondaires. Ainsi, il y a un besoin urgent de rechercher de nouvelles thérapies idéales. Les lymphocytes T jouent un rôle central dans l'initiation du rejet des allogreffes. La pleine activation des cellules T nécessite au moins deux signaux combinés, mais distincts. En plus du signal généré par l'interaction entre le récepteur des cellules T (TCR) et les complexes CMH-peptides, le second signal, appelé signal de costimulation qui est délivré par l'engagement du récepteur de costimulation avec son ligand, est essentiel. L'engagement du TCR en l'absence de signaux de costimulation peut donner lieu à l'anergie des cellules T, un état d'absence de réponse immunitaire. Les molécules costimulatrices acquièrent ainsi l'attention en tant que cibles thérapeutiques potentielles. Du fait que ces molécules soient largement limitées à des cellules T et/ou des cellules présentatrices d'antigène, cibler la voie de signalisation de costimulation offre la possibilité de moduler le système immunitaire d'une manière plus sélective par rapport à des agents immunosuppresseurs conventionnels. À ce jour, de nombreuses molécules costimulatrices ont été identifiées et certaines ont été testées en tant que cibles thérapeutiques dans des modèles de transplantation d'organes. Les axes CD28–CD80/86 et CD40–CD40L sont importants et les deux voies de signalisation de costimulation les mieux connues. Bélatacept est un variant de l'antigène 4 des lymphocytes T cytotoxiques-immunoglobuline G (CTLA4-Ig) qui bloque la voie de signalisation CD28–CD80/86. C'est le seul bloqueur de la costimulation à être approuvé pour utilisation clinique en transplantation d'organes. Par rapport à la thérapie basée sur les ICN pour les receveurs de transplantation rénale, les thérapies à base de bélatacept montrent un taux similaire de survie, une fonction supérieure du greffon et l'amélioration du profil de risque cardiovasculaire. Cependant, bélatacept est également associée à des taux plus élevés de rejet aigu et de syndrome lymphoprolifératif post-greffe (SLPG). Dans notre étude, l'efficacité d'ASKP1240, un nouvel AcM anti-CD40 complètement humain qui bloque la voie de costimulation CD40–CD40L, a été évaluée sur la prévention du rejet d'allogreffe avec le modèle de transplantation rénale chez le singe cynomolgus. Quand ASKP1240 a été administré seul, il a réduit l'incidence du rejet aigu et a prolongé la survie de l'allogreffe rénale dépendamment de la dose administrée. L'acceptation de l'allogreffe rénale a été encore améliorée chez des singes qui ont reçus des traitements d'ASKP1240 combiné avec le tacrolimus (dose sub-thérapeutique) ou le mycophénolate mofétil (MMF). Le rejet aigu d'allogreffe a été totalement éliminé chez ces animaux et la médiane de survie du greffon rénal de ces groupes était significativement plus longue que ceux des groupes avec un traitement monothérapie. ASKP1240 a été bien toléré pour un traitement allant jusqu'à 180 jours. Il n'y avait pas d'effets secondaires évidents, y compris les complications thromboémboliques liées au médicament. L'administration d'ASKP1240 n'a pas induite de libération de cytokines. Ensuite, nous avons étudié les effets d'ASP2409 sur le rejet de l'allogreffe rénale et la survie chez des singes cynomolgus. ASP2409 est une nouvelle CD86-sélective variante de CTLA4-Ig, qui possède une affinité de liaison au CD86 14 fois plus élevée que le bélatacept in vitro et une amélioration de la puissance immunosuppressive. Une haute dose d'ASP2409 en monothérapie a montré des résultats supérieurs dans la réduction de rejet aigu et la prolongation de la survie de l'allogreffe rénale en comparaison avec une faible dose d'ASP2409 en monothérapie. Une faible dose d'ASP2409 en combinaison avec tacrolimus (dose sub-thérapeutique) inhibe complètement le rejet aigu d'allogreffe et prolonge significativement la survie de l'allogreffe rénale par rapport à une monothérapie avec une faible dose d'ASP2409 ou une dose sub-thérapeutique de tacrolimus. La médiane de survie de l'allogreffe des animaux recevant un traitement à base d'une dose élevée d'ASP2409, bélatacept, ou une dose thérapeutique de tacrolimus étaient identiques (> 91 jours). Les traitements à base d'une dose élevée d'ASP2409 présentaient de meilleurs résultats histopathologiques que le traitement à base de bélatacept. En outre, la fréquence des cellules FoxP3+ dans les allogreffes rénales a été observée plus haute dans les traitements à base d'ASP2409 et de bélatacept comparés aux traitements à base de tacrolimus. L'étude a également montré que ASP2409 est sans danger pour les animaux pour les doses qui ont été testées. Nous n'avons pas trouvé de graves effets secondaires liés à ASP2409 au cours des 91 jours d'étude. Collectivement, ces résultats suggèrent que la modulation sélective de la costimulation des cellules T avec des bloqueurs de la costimulation est une stratégie réalisable pour la prévention et le traitement du rejet d'allogreffe. ASKP1240 et ASP2409 sont tous deux des agents immunosuppresseurs prometteurs pour les régimes d'évitement ou de réduction des inhibiteurs de la calcineurine. / Organ transplantation is often the best therapeutic approach for end-stage organ failure. Graft rejection is the major obstacle to successful transplantation because transplantation is most frequently carried out between genetically distinct individuals. Transplanted tissues or organs are usually recognized by the immune system as foreign and are rapidly destructed without immune interventions. A series of approaches have thus been applied in clinic to inhibit the allogenic immune responses and in turn increase organ transplant acceptance. Immunosuppressive drugs are the key players in the "war" against immune cell-mediated rejection of allogenic transplants. Currently, the use of calcineurin inhibitors (CNIs) has dramatically decreased the risk of acute transplant rejection and improved the short-term outcomes of organ transplantation, but the long-term outcomes are still unsatisfied. One of the main reasons causing unsatisfied long-term outcomes is that current immunosuppressive drugs do not specifically target immune cells that cause transplant rejection. These immunosuppressive agents, especially CNIs, are the risk factors for late graft loss and death with functioning graft (DWFG) due to drug toxicity, over-immunosuppression, and other side-effects. Thus there is an urgent need for seeking novel therapies that can selectively eliminate the alloreactive immune responses while preserving the integrity of the remainder of the host immune system. It has been known that T cells play a central role in initiating allograft rejection. Full activation of T cells requires at least two collaborative but distinct signals. The first signal is generated by the interaction between T cell receptor (TCR) and MHC-peptide complex. The second signal, termed costimulatory signal, is delivered through the engagement of costimulatory receptors by their ligands. Importantly, TCR engagement in the absence of costimulatory signals can result in T cell anergy, a state of T cell unresponsiveness. Costimulatory molecules thus gain attention as potential therapeutic targets. Because these molecules are primary expressed on T cells and/or antigen-presenting cells, targeting costimulatory signaling pathway offers the oppertumities to modulate immune system in a more selective way relative to conventional immunosuppressive agents. To date, numerous costimulatory molecules have been identified and some have been tested as therapeutic targets in organ transplant models. CD28–CD80/86 and CD40–CD40L axis are two important and the most well known costimulatory signaling pathways. Belatacept, a variant of cytotoxic T lymphocyte antigen 4-immunoglobulin G (CTLA4-Ig) that blocks CD28–CD80/86 signaling pathway, is the only costimulation blocker to be approved for clinical use in organ transplantation. Compared to CNI-based regimen for kidney transplant recipients, belatacept-based regimens show similar patient and graft survival rate, superior graft function, and improved cardiovascular risk profile. However, belatacept is also associated with higher rates of acute rejection and posttransplant lymphoproliferative disorder (PTLD). Disruption of CD40–CD40L interaction with anti-CD40L mAbs has also been demonstrated to be a reliable approach for preventing acute rejection and for prolonging allograft survival. Unfortunately, unexpected thromboembolic complications in preclinical studies and clinical trials discontinued the development of anti-CD40L mAbs. The main objective of this thesis is to identify the optimal T cell costimulation blockers that can show improved safety and non-inferior efficacy in promoting allograft acceptance relative to current costimulatory blocking agents. Anti-CD40 mAbs are an alternative approach to block CD40–CD40L costimulatory pathway. CD40 is not involved in the stability of platelet thrombi and anti-CD40 mAbs are expected to not cause thromboembolic events. ASKP1240 is a novel fully human anti-CD40 mAb. In this study, the efficacy of ASKP1240 in the prevention of renal allograft rejection was evaluated in cynomolgus monkey kidney transplantation model. When ASKP1240 was administered alone, it dose-dependently reduced the incidence of acute rejection and prolonged renal allograft survival. Renal allograft acceptance was further improved in the monkey which received regiments using ASKP1240 combined with conventional immunosuppressive drugs tacrolimus (sub-therapeutic dose) or mycophenolate mofetil (MMF). Acute allograft rejection was totally eliminated in these animals and the kidney allograft median survival times (MST) of these groups were significantly longer than those of monotherapy groups. ASKP1240 administration did not induce cytokine release. This agent was well tolerated in monkey kidney transplant recipients during the 180-day treatment period. There were no obvious side effects including drug-related thromboembolic complications. Next, we tested the hypothesis that a CD86-selective variant of CTLA4-Ig might show non-inferior efficacy on the prevention of allograft rejection and prolongation of graft survival in comparison with belatacept. CD86 is the dominating ligand between the two natural ligands for CD28 in alloimmune response. Improvements in CD86 binding affinity of CTLA4-Igs confer increased immunosuppressive potency. A CD86-selective CTLA4-Ig variant may reach therapeutic levels of CD86 occupancy while occupies substantially less CD80 ligand than non-CD86-selective CTLA4-Igs. Preservation of CD80 signaling may be favoring to retain protective immunity and to improve safety of CTLA4-Ig therapy. This thesis investigated the effects of a novel CD86-selective CTLA4-Ig variant, ASP2409, on renal allograft rejection and survival in cynomolgus monkeys. ASP2409 possesses 14-fold higher in vitro CD86 binding affinity than belatacept and improved immunosuppressive potency. Compared to no-treatment control, low-dose (0.3 mg/kg) ASP2409 monotherapy significantly prolonged renal allograft survival (MST = 5 and 26 days, respectively) but did not decrease the incidence of acute rejection (8/8). The rate of acute renal allograft rejection was reduced in the group of high-dose ASP2409 monotherapy (2/7) and, correspondingly, a much longer MST (>91 days) was shown in this group. Combination therapy of low-dose ASP2409 and tacrolimus (sub-therapeutic dose) completely eliminated acute allograft rejection and notably prolonged renal allograft survival (MST >91 days). The MSTs of renal allografts in the animals receiving high-dose ASP2409-, belatacept-, and therapeutic dose tacrolimus-based immunosuppressive regimens were same (>91 days). High-dose ASP2409-based regimens exhibited better histopathological results than belatacept-based regimen. Furthermore, higher frequencies of FoxP3+ Tregs in renal allografts were observed in ASP2409- and belatacept-based regimens compared to tacrolimus-based regimen. ASP2409 was also demonstrated to be safe for animals with the doses to be tested. There were no serious side effects related to ASP2409 to be found in term of 91-day study. This study demonstrates that ASKP1240 is as effective as anti-CD40L mAbs on inhibition of acute rejection and prolongation of renal allograft survival, and do not cause thromboembolic complications. Previous studies indicated that CNIs could diminish the effects of anti-CD40L mAbs. In our study, ASKP1240 in combination with tacrolimus or MMF shows improved efficiency. Furthermore, the effects of ASP2409 on promoting renal allograft acceptance are not inferior to belatacept. These results collectively suggest that ASKP1240 and ASP2409 both are the promising immunosuppressive agents for solid organ transplantation.

La prédiction du devenir du greffon et de sa survie permettrait d’optimiser la prise en charge des patients transplantés. Le suivi des patients transplantés rénaux inclue des mesures répétées de marqueurs longitudinaux tels que la créatinine sérique et l’exposition aux médicaments immunosuppresseurs. L’approche statistique récemment proposée des modèles conjoints permet d’analyser la relation entre un processus longitudinal et la survenue d’un événement clinique. Dans la première partie de ce travail de thèse, nous avons utilisé les modèles conjoints à classes latentes pour étudier l’impact du profil de créatinine sérique au cours des 18 premiers mois post-greffe sur la survie du greffon à long terme. Dans la cohorte étudiée, trois groupes homogènes caractérisés par une trajectoire spécifique de l’évolution de la créatinine sérique en fonction du temps et un risque d’échec de greffe spécifique ont été identifiés. Les probabilités individuelles de l’échec de greffe pendant les 10 premières années post-transplantation ont été calculées sur la base du modèle conjoint développé. Chez les patients qui n’avaient pas développé d’anticorps anti-HLA spécifiques du donneur, le risque d’échec de greffe en fonction du temps était prédit avec un niveau de performance satisfaisant en termes de spécificité, sensibilité et précision.L’utilité clinique de cet outil devra être évaluée avec une approche dynamique. Dans une seconde partie, les modèles non linéaires à effets mixtes combinés avec l’approche des modèles de mélange a été utilisée pour analyser (i) l’association entre la variabilité de l’exposition au tacrolimus au cours du temps et l’adhésion au traitement rapportée par le patient et (ii) l’impact de cette variabilité d’exposition sur le risque de rejet aigu. Ce modèle a montré un effet significatif de la variabilité de l’exposition au cours du temps du tacrolimus sur la survenu de rejet aigu au-delà de 3 mois post-transplantation. Au contraire, aucune association entre l’adhésion et la variabilité de l’exposition au tacrolimus d’une part, et le risque de rejet aigu d’autre part n’a été observée dans cette étude qui n’incluait que des patients modérément non-adhérents. Ce résultat pose la question de l’impact d’une non adhésion modérée sur le devenir du greffon. / Prediction of graft outcome would be useful to optimize patient care. Follow-up of kidneytransplant patients include repeated measurements of longitudinal markers, such as serum creatinine and immunosuppressive drug exposure. Recently proposed joint models areappropriate to analyze relationship between longitudinal processes and time-to-event data. In the first part of present work, we used the approach of joint latent class mixed models tostudy the impact of time-profiles of serum creatinine collected within the first 18 months after kidney transplantation on long-term graft survival. The studied cohort was parted into three homogenous classes with a specific time-evolution of serum creatinine and a specific risk of graft failure. The individual predicted probabilities of graft failure up to 10 years posttransplantation, calculated from this joint model were satisfying in terms of sensitivity, specificity and overall accuracy, for patients who had not developed de novo donor specificanti-HLA antibodies. The clinical usefulness of developed predictive tooI needs to beevaluated with a dynamic approach. In the second part, non-linear mixed effects models witha mixture of distribution for random effects were used to investigate (i) the associationbetween variability over time of tacrolimus exposure and self-reported drug adherence and(ii) the impact of this variability on the acute rejection risk. This model found a significantimpact of tacrolimus time-exposure variability on acute rejection onset beyond 3 months posttransplantation. On the contrary, no association between adherence and (i) variability oftacrolimus time-exposure and (ii) acute rejection was observed in our study which included moderate non-adherent patients only. This result questions the impact of moderate nonadherence on graft outcome.

La greffe cardiaque est le traitement ultime de l’insuffisance cardiaque. Le rejet aigu pose plusieurs problématiques, en particulier sa survenue imprévisible même sous traitement immunosuppresseur, et un diagnostic histologique qui nécessite des biopsies endomyocardiques (BEM) invasives répétées, et qui souffre de nombreuses limites. Le besoin de critères diagnostiques et prédictifs, idéalement non invasifs, nous a conduits à étudier le rejet aigu de greffe cardiaque sur le plan moléculaire. Nous avons caractérisé les profils d’expression génique (PEG) myocardiques et sanguins lors de différentes phases du rejet cellulaire (RC) et du rejet médié par les anticorps (RMA), par analyse sans a priori des transcriptomes sur puce à ADN. Par une première étude des PEG myocardiques menée sur une collection historique de BEM, nous avons montré la modification des PEG tissulaires lors du RC. Pour le même grade histologique, deux profils de RC aux degrés d’activation immunitaire différents ont été identifiés. De plus, les PEG myocardiques étaient modifiés dès un mois avant la survenue d’un RC, quand l’analyse histologique ne montrait encore aucune anomalie. Par une seconde étude conduite sur une collection prospective de BEM et échantillons sanguins, nous avons confirmé les résultats de la première étude, et de plus montré l’existence de modulations des PEG également dans le sang périphérique, aussi bien pendant un épisode de RC qu’un mois avant. Enfin pour la première fois la modulation tissulaire et périphérique des PEG a été montrée dans le RMA en transplantation cardiaque. L’existence de voies modulées dans les deux types de rejet devrait conduire à la recherche de biomarqueurs. / Heart transplantation is the last treatment in case of terminal heart failure. Acute rejection after heart transplantation raises several issues due to its occurrence despite immunosuppressive therapies and the requirement of invasive and repeated endomyocardial biopsies (EMB) that have several histological grading limitations. The need of non-invasive diagnostic and predictive criteria led us to study the acute rejection of cardiac allograft using a molecular approach. We characterized myocardial and peripheral blood gene expression profiles (GEP) during acute cellular rejection (CR) and antibody-mediated rejection (AMR) by mean of microarray analyses. By a retrospective study conducted on a historical EMB collection, we first showed a strong immunologic modulation during CR. For the same CR histological grading, two transcriptional profiles were identified according to the inflammation level. Moreover, myocardial GEP modifications were observed one month before the occurrence of CR, while histological characteristics showed no abnormality. A second study conducted on a prospective collection of both EMB and peripheral blood samples confirmed the results obtained on EMB and showed peripheral blood GEP modulations during both CR and even one month earlier. Finally, we have also shown for the first time in heart transplantation, myocardial and peripheral GEP modulations in AMR. Identification of modulated pathways in both types of rejection should allow for the determination of rejection biomarkers.

La transplantation pulmonaire est depuis une vingtaine d’années une option thérapeutique valide pour une grande variété de pathologies pulmonaires au stade terminal. Malgré les progrès réalisés ces dernières années en matière de traitement immunosuppresseur, les rejets restent une cause majeure de la perte du greffon. Plusieurs études ont souligné l'importance du rejet aigu comme un facteur contributif important à l’évolution de la dysfonction chronique du greffon (ou CLAD) et, in fine, à la perte du greffon. Par conséquent, des outils diagnostiques fiables de rejet aigu s’imposent pour mieux prévenir le CLAD. Dans notre première étude, nous avons évalué les marqueurs tissulaires de rejet aigu humoral (RAH) pulmonaire. Nous avons montré ainsi que les lésions histologiques dont l’inflammation microvasculaire ne sont pas spécifiques et le marquage C4d est un marqueur utile pour confirmer le diagnostic de RAH. Dans un second temps, nous avons étudié en cytométrie de flux la polarisation des macrophages obtenus par lavage bronchiolo-alvéolaire (LBA) chez des patients transplantés avec et sans rejet. Nos résultats montrent les limites des marqueurs membranaires (HLA-DR et CD206) dans l’évaluation de l’état de polarisation des macrophages au cours des rejets. Ce travail montre l’intérêt des marqueurs tissulaires, en particulier le marquage C4d, dans le suivi des patients transplantés pulmonaires et souligne la nécessité d’identifier des marqueurs appropriés et utilisables en cytométrie de flux pour avancer sur l’état de polarisation des macrophages alvéolaires. / Lung transplantation is considered as a valid therapeutic option for patients with end-stage lung disease. Despite considerable progress in immunosuppressive therapy, allograft rejection remains a major cause of graft loss. Multiple studies have highlighted the importance of acute rejection as an important risk factor for the development of chronic lung allograft dysfunction (CLAD) leading to graft failure. Therefore, the improvement in the diagnosis of acute rejection represents a major challenge to prevent CLAD. In this study, we evaluated the tissue markers of acute antibody-mediated rejection (AMR) in lung transplantation. In our experience, the histopathologic findings including the microvascular inflammation in pulmonary AMR are not specific and C4d staining is a useful marker to confirm the diagnosis of AMR. Secondly, we investigated by flow cytometry the polarization of alveolar macrophage obtained by bronchoalveolar lavage (BAL) from lung transplant patients with and without acute rejection. Our results show the limits of surface markers (CD206 and HLA-DR) in the evaluation of alveolar macrophage polarization. This study shows the interest of tissue markers, especially the C4d staining, in monitoring of lung transplant patients and highlights the need to identify appropriate and available markers for future studies of alveolar macrophage polarization by flow cytometry.