Le but de ce travail a été d’étudier l’implication de la réponse immunitaire innée au cours du lupus érythémateux systémique (LES) et de la polyarthrite rhumatoïde (PR). Dans le LES humain, nous montrons que les plaquettes sont activées par les complexes immuns circulants (CICs) et que le CD154 dérivé des plaquettes activées participe avec les CICs à la sécrétion aberrante par les cellules dendritiques d’interféron alpha, cytokine fondamentale dans la physiopathologie du LES. Dans deux modèles murins nous démontrons qu’inhiber l’activation plaquettaire améliore significativement les paramètres lupiques et la survie suggérant que l’activation plaquettaire pourrait constituer une nouvelle cible thérapeutique. Les cytokines inflammatoires tiennent un rôle central dans la physiopathologie de la PR mais les déterminants de leur production restent mal connus. Des polymorphismes du facteur de transcription interferon regulatory factor 5 (IRF5) sont associés au risque de développer une PR. Dans un modèle murin, nous montrons que l’inactivation du gène codant pour IRF5 améliore la maladie. IRF5 étant impliqué dans la signalisation des TLRs, nous mettons alors en évidence in vivo que l’inactivation des voies de signalisation des Toll-like récepteurs (TLRs) TLR3 et TLR7, récepteurs pour les ARN, améliore la maladie. Nous démontrons in vitro un effet synergique dépendant d’IRF5 de ces TLRs pour la production de cytokines inflammatoires. Enfin les souris invalidées pour la signalisation combinée des TLR3 et TLR7 sont spectaculairement épargnées par la maladie suggérant ainsi un rôle clé pour les ligands ARN endogènes dans la pathogénie de la PR. Ces données démontrent l’importance des mécanismes immunitaires innés dans la physiopathologie des maladies auto-immunes systémiques, apportant ainsi de nouvelles voies de recherche thérapeutiques. / The aim of the present sudy was to investigate the involvement of the innate immune system in the pathogenesis of systemic lupus erythematosus (SLE) and rheumatoid arthritis (RA), two models of systemic autoimmune diseases. We show that in SLE patients, platelets are activated by circulating immune complexes. Activated platelet derived CD154 enhances interferon alpha production by immune complex-stimulated dendritic cells in a CD154/CD40 dependent manner. In lupus prone mice, we show that targeting platelet activation improves all measures of disease and overall survival suggesting that this process may provide a new therapeutic target. Proinflammatory cytokines play a central role in the pathogenesis of RA. Gain-of-function polymorphisms in the transcription factor interferon regulatory factor 5 (IRF5) are associated with an increased of developping RA. We now show that IRF5 deficiency substantially reduces disease in a mouse model of RA. As IRF5 participates in TLR signaling, we evaluated TLR requirements in this model and found a significant réduction in disease severity in mice deficient in signaling through the RNA-sensing TLR3 and TLR7. In vitro studies show that TLR3 and TLR7 synergize for proinflammatory cytokine production and that this synergy is markedly diminished in the absence of IRF5. Notably, mice with combined deficiency of TLR3 and TLR7 signaling developed minimal disease indicating an important role for endogenous RNA ligands in disease pathogenesis. Our results bring new elements in the comprehension of the role of innate immunity in the pathogenesis of systemic autoimmune diseases and provide new therapeutic targets.

<p>Reumatoidni artritis (RA) je hronično inflamatorno oboljenje zglobova koji nastaje usled poremećaja u regulaciji imunskih mehanizama. TNF-alfa jedan je od ključnih medijatora inflamacije u RA, a koji preko složenih mehanizama podstiče aktivnost osteoklasta koji dovodi do poremećaja u procesu ko&scaron;tanog remodelovanja u pravcu povećane ko&scaron;tane resorpcije koji se klinički može pratiti određivanjem nivoa markera ko&scaron;tane resorpcije i ko&scaron;tanog formiranja u urinu i serumu. Primenom TNF inhibitora započeo je novi koncept lečenja RA. Cilj rada: Utvrditi razliku mineralne ko&scaron;tane gustine (BMDg/cm2) i vrednosti ko&scaron;tanih biohemijskih markera-prokolagen tip 1N-terminalni propeptid (P1NP) i beta-crosslapsa pre uvođenja terapije, i nakon godinu dana sprovedene terapije TNF inhibitorima. Metode: Studija je sprovedena u Specijalnoj bolnici za reumatske bolesti Novi Sad jednim delom kao retrospektivno, a drugim delom prospektivno istraživanje, koje je obuhvatilo 50 bolesnica sa dijagnozom reumatoidnog artritisa kod kojih je postojala indikacija za uvođenje lekova iz grupe TNF inhibitora. Da bi u&scaron;le u studiju bolesnice su morale da ispune određene uključne/isključne kriterijume koji su bili vezani za dužinu trajanja RA i menopauze, način lečenja RA, stepen o&scaron;tećenja zglobova i prisutnost drugih oboljenja sa reperkusijom na ko&scaron;tano tkivo. Pored reumatolo&scaron;kog i fizikalnog pregleda određivani su faktori rizika za osteoporozu i prelome. Na početku i na kraju godinu dana po uvođenju terapije TNF inhibitora rađena je osteodenzitometrija na aparatu tipa &bdquo;Lunar&ldquo; merena na lumbalnoj kičmi i kuku kao i određivanje biohemijskih markera u serumu prokolagen tip 1 N-terminalni propeptid (P1NP) i betacrosslapsa ECLIA metodom. Rezultati: Prosečna starost bolesnica bila je 51,5 godina koje su u 84%, bolovale od RA do 5 godina kod kojih je u najvećem procentu dužina trajanja menopauze bila do dve godine, a u svojoj terapiji pored metotreksata su imale uključen TNF inhibitor, Etanercept 34%, Adalimubam 46%, Golimubam 9% i 2% Infliksimab.Pre uvođenja biolo&scaron;ke terapije najveći broj bolesnica 80% imalo je osteopeniju, 14% normalan nalaz, dok je osteoporoza zabeležena kod 6% bolesnica. Na kraju jednogodi&scaron;nje primene TNF inhibitora 18% bolesnica je imalo normalan osteodenzitometrijski nalaz, 78 % osteopeniji, a 4% osteoporozu. Ova promena je statistički značajna ( p=0,000). Nakon jednogodi&scaron;nje primene TNF inhibitora nije do&scaron;lo do smanjenja vrednosti BMD (g/cm&sup2;) merenog na lumbalnom delu kičme i kuka. Beleži se statističko značajno povećanje vrednosti T- skora (SD) merenog na lumbalnom delu kičme i vratu butne kosti. Vrednost ko&scaron;tanih biohemijskih markera P1NP i beta crosslapsa značajno su povećani nakon jednogodi&scaron;nje primene TNF inhibitora, pri čemu se beleži veće povećanje biohemijskog markera ko&scaron;tane sinteze, P1NP. Zaključak: Savremeni pristup lečenja reumatoidnog artritisa podrazumeva primenu biolo&scaron;kih lekova kao &scaron;to su TNF inhibitori koji značajno suzbijaju inflamaciju i dovode do smanjenja odnosa RANKL/OPG sistema, čime se inhibira dejstvo osteoklasta i sprečava gubitak mineralne ko&scaron;tane gustine. Primena TNF inhibitora nakon godinu dana sprečila je pad vrednosti BMD (g/cm&sup2;), povećana je vrednost T- skora (SD) i vrednosti ko&scaron;tanih biohemijskih markera, posebno markera ko&scaron;tane sinteze. Uprkos velikom broju studija vezanih za dejstvo TNF inhibitora na kost, za sada nema dovoljan broj istraživanja o njegovom uticaju na sprečavanju osteoporoze i preloma kostiju i nivou vrednosti ko&scaron;tanih biohemijskih markera posebno u dužem periodu praćenja, &scaron;to će biti verovatno predmet daljih istraživanja.</p> / <p>Rheumatoid arthritis (RA) is a chronic inflammatory joint disease resulting from compromised regulation of immune mechanisms. TNF-alpha is one of the key inflammation mediators in RA that, through complex mechanisms stimulates osteoclast activity, thereby modifying the bone remodeling process in the direction of increased bone resorption that can be clinically monitored by determining the level of bone resorption and bone formation markers in urine and serum. Use of TNF has initiated a new concept in RA treatment. Aims: To determine the differences in bone mineral density (BMD, g/cm2) and values of biochemical markers in bone procollagentype 1 N-terminal propeptide(P1NP) and betacrosslaps before and after yearlong TNF inhibitor therapy. Methods: The study was conducted at the Special Hospital for Rheumatic Diseases Novi Sad partly as retrospective and partly as prospective research, which involved 50 female patients diagnosed with rheumatoid arthritis in whom introduction of medications from the TNF inhibitor group was indicated. To be included in the study, patients had to meet certain inclusion/exclusion criteria related to RA and menopause duration, RA treatment, degree of joint impairment, and presence of comorbidities with repercussions for bone tissues. In addition to rheumatological and physical examinations, risk factors for osteoporosis and fractures were determined. At the beginning and one year after commencing TNF inhibitor therapy, osteodensitometry was performed using &ldquo;Lunar&rdquo; apparatus, taking measurements on lumbar spine and hip, and serum levels of biochemical markers procollagentype 1 Nterminal propeptide(P1NP) and beta-crosslaps were determined via ECLIA method. Results: Mean patient age was 51.5 years, 84% of whom suffered from RA for up to 5 years, and in the greatest percentage experienced menopause for two years, receiving therapy that in addition to methotrexate included a TNF inhibitor, Etanercept 34%, Adalimumab 46%, Golimumab 9%, and 2% Infliximab. Prior to commencing biological therapy, majority of patients 80% suffered from osteopenia, 14% had normal findings, and osteoporosis was recorded in 6% of patients. At the end of yearlong TNF inhibitor therapy, 18% of patients had normal osteodensitometry findings, 78% had osteopenia and 4% osteoporosis. This change was statistically significant (p = 0.000). As a result of yearlong TNF inhibitor therapy no reduction occurred in BMD (g/cm&sup2;) values in lumbar spine and hip. Statistically significantly higher T scores (SD) pertaining to lumbar spine and femur were measured. Values of biochemical markers P1NP and beta-crosslaps significantly improved after yearlong TNF inhibitor therapy, whereby a greater increase was recorded in the biochemical bone synthesis marker, P1NP. Conclusion: Advanced rheumatoid arthritis treatment involves the use of biological compounds such as TNF inhibitors that significantly suppress inflammation and reduce the RANKL/OPG ratio, thereby inhibiting osteoclast activity and preventing bone mineral loss. TNF inhibitor therapy after one year prevented reduction in the BMD (g/cm&sup2;) levels, while increasing the T score (SD) and bone biochemical marker values, bone synthesis marker in particular. Despite a large number of studies related to the TNF inhibitor effect on bone, there is presently not enough research on its influence on osteoporosis and bone fracture prevention and bone biochemical marker levels, especially over longer periods, which will likely be the topic of further research.</p>

Hintergrund: Der Einfluss von rheumatoider Arthritis auf Psyche, Lebensqualität und Alltag der Patienten ist groß. Für eine positive Langzeitprognose sind frühzeitige Diagnosestellung und Therapieeinleitung entscheidend. Diese werden maßgeblich von den strukturellen Gegebenheiten der ambulanten rheumatologischen Versorgung beeinflusst. Hier zeigen sich trotz großer Fortschritte in den letzten Jahren weiterhin Defizite. Anhand einer Patientenbefragung in Leipzig sowie ländlichen Gebieten Sachsens sollen regionale Unterschiede und eventuelle Mängel in der ambulanten Versorgung sowie deren Einfluss auf die Lebensqualität, psychische Gesundheit und Entscheidungsfindungsprozesse untersucht werden. Methoden: Aus sechs Praxen in der Stadt Leipzig und drei Praxen in Kleinstädten (Naunhof, Plauen und Hoyerswerda) wurden Patienten mit der Erstdiagnose rheumatoide Arthritis im ersten Quartal 2011 mittels Fragebögen zu psychischer Gesundheit (Hospital Anxiety and Depression Scale und Short-Form-36-Health-Survey) sowie Entscheidungsfindungsprozessen (Decision Making Preference Scale) befragt. Ein eigens entwickelter Fragebogen erhob Beschwerde- und Behandlungsdauer sowie allgemeine medizinische Daten und Medikation. Ergebnisse: 19 Land- und 38 Stadtpatienten wurden eingeschlossen. Landpatienten suchten signifikant später den Hausarzt auf (Land 15, Stadt 12 Monate, p= .023). Die hausärztliche Behandlungsdauer bis zur Überweisung zum Rheumatologen betrug auf dem Land 5,4 und in der Stadt 2,4 Monate. Bei 70% der Stadt- und 40% der Landpatienten erfolgte die Überweisung innerhalb der ersten sechs Wochen. Die Gesamtdauer von Beschwerdebeginn bis zur Überweisung zum Rheumatologen war mit 20 Monaten auf dem Land signifikant länger als in der Stadt (15 Monate, p= .043). Die Wahl der Medikation durch den Rheumatologen hing signifikant mit der Herkunft der Patienten zusammen (p= .006). Nach Erstkontakt erhielten 65% der Land- und 55% der Stadtpatienten ein DMARD. In beiden Regionen wurde überwiegend mit Glukokortikoiden behandelt (Stadt 82%, Land 71%). Auf dem Land zeigten die Patienten weniger Interesse an Mitwirkung im partizipativen Entscheidungsfindungsprozess und waren mehrheitlich bereit, sich der Meinung des Arztes auch gegen den eigenen Willen anzuschließen. In der Stadt war der Wunsch nach aktiver Teilhabe an medizinischen Entscheidungen bei jüngeren und höher gebildeten Patienten signifikant größer als bei älteren oder bildungsfernen Erkrankten. Mit 21% wiesen tendenziell mehr Landpatienten depressive Symptome auf als in der Stadt (14%). Auf dem Land bestand häufiger der Verdacht auf krankheitsassoziierte Angststörungen. Zusätzlich litten die Patienten hier signifikant stärker unter ihren Schmerzen als in der Stadt (p= .026), wobei sich kein grundsätzlicher Unterschied in der gesundheitsbezogenen Lebensqualität ergab. Schlussfolgerung: In Stadt und Land zeigen sich Defizite in der ambulanten rheumatologischen Versorgung, wobei der Grad der Unterversorgung mit der Herkunft assoziiert ist und Landpatienten signifikant länger bis zum ersten Rheumatologenkontakt brauchen. Maßgeblich verantwortlich hierfür ist die verspätete Vorstellung der Patienten beim Hausarzt ebenso wie die ungleiche Facharztverteilung in Stadt und Land. Patienten auf dem Land sind tendenziell depressiver, passiver und schmerzgeplagter, wobei sich keine grundsätzlichen Unterschiede in der gesundheitsbezogenen Lebensqualität ergeben. Die Ergebnisse spiegeln Ärztemangel und infrastrukturelle Probleme wider. Weiterer Schulungs- und Aufklärungsbedarf zur verstärkten Bildung eines öffentlichen Bewusstseins für die Erkrankung rheumatoide Arthritis wird ebenso deutlich wie die Notwendigkeit für die Bahnung schnellerer Zugangswege zu rheumatologischer Behandlung.

La polyarthrite rhumatoïde est une pathologie auto-immune qui affecte près de 1% de la population mondiale et se caractérise par une inflammation articulaire, des altérations cartilagineuses et osseuses notamment associées à des douleurs chroniques articulaires, souvent résistantes aux thérapeutiques actuelles. Que ce soit à un stade préclinique, où l’on parle d’arthralgie, ou à un stade établi de la pathologie, ces douleurs constituent un réel handicap pour les patients atteints avec plus de 60% d’entre eux insatisfaits de sa prise en charge. La présence d’une synovite étant nécessaire au diagnostic de la PR, aucune stratégie thérapeutique n’est mise en place à un stade préclinique. En outre, à un stade établi, la stratégie actuelle vise en premier lieu à diminuer l’activité de la pathologie sans prise en charge de la douleur en tant que telle. Parmi les acteurs de la synovite dans la PR, un rôle essentiel est attribué au facteur de croissance des nerfs ou Nerve Growth Factor dans la mise en place et le maintien des symptômes douloureux. Les anti-NGF sont connus comme des molécules antalgiques prometteuses. Néanmoins, de par son action pléiotropique, cibler cette neurotrophine conduit à des effets indésirables potentiellement importants. Dans la première partie de ce travail, nous avons cherché à mieux caractériser l’implication spécifique des voies de signalisation intracellulaires au récepteur tyrosine kinase de type A (TrkA) de haute affinité au NGF, dans un contexte de douleur articulaire inflammatoire (arthrite) mais aussi de douleurs somatique et viscérale. Un modèle de knock-out total pour le récepteur TrkA n’étant pas viable, nous avons réalisé une étude multimodale chez des souris knock-in TrkA/C, exprimant un récepteur chimérique composé de la partie extracellulaire native du récepteur TrkA et des parties transmembranaire et intracellulaire fonctionnelles du récepteur à la neurotrophine 3 : le récepteur TrkC. Ce dernier n’étant que peu ou pas impliqué dans la douleur inflammatoire. Ainsi, le NGF pourra se lier normalement au récepteur TrkA/C mais activera les voies de signalisation intracellulaires du récepteur TrkC. Les résultats de nos études ont mis en évidence qu’une absence d’activation de certaines voies en aval de TrkA (i.e. c-Jun et p38 MAPK) au niveau des DRGs chez les souris TrkA/C, impacte significativement la mise en place des symptômes douloureux, en particulier l’hypersensibilité mécanique, que ce soit dans un contexte de douleur articulaire, somatique ou viscérale, sans affecter l’hyperalgie thermique au chaud. Ces résultats résultent d’une part de la diminution de la néo-innervation CGRP+ mais aussi de changements transcriptionnels de certains neurotransmetteurs et mécanotransducteurs dont le canal ionique sensible aux protons : ASIC3. De plus, un lien entre NGF/TrkA et le remodelage osseux, en particulier, l’activation ostéoclastique, a été démontré mettant en avant un rôle doublement bénéfique de l’inhibition de certaines voies associées à TrkA, à la fois dans certains symptômes douloureux et l’érosion osseuse retrouvée dans la PR. Dans un deuxième temps, nous nous sommes intéressés aux mécanismes impliqués dans l’arthralgie induite par l’injection d’autoanticorps anti-peptides citrullinées (ACPA). La majorité des patients PR sont positifs pour les ACPA qui peuvent être produits des mois voire des années, avant son diagnostic et semblent être directement associés au développement des symptômes douloureux. Cette arthralgie constitue l’un des premiers signes d’une PR émergente et peu persister, même suite à la prise en charge thérapeutique des patients PR. Tout d’abord, nous avons confirmé que les sous-types monoclonaux IgG1 ACPA diffèrent par leurs propriétés pronociceptives et érosives de l’os, certainement liées à leurs différentes réactivités vis-à-vis des épitopes citrullinés. (...) / Rheumatoid arthritis is an autoimmune disease that affects nearly 1% people worldwide and is characterized by joint inflammation, cartilage and bone damages, associated with chronic joint pain, often resistant to current therapies. Whether at a preclinical stage, where we talk about arthralgia, or at an established stage of the pathology, pain constitutes a real burden for the patients with more than 60% rating their pain management has unsatisfactory. The presence of synovitis is necessary for the diagnosis of established RA, therefore, no real therapeutic strategy is used at a preclinical stage. In addition, at an established stage, the current strategy aimed primarily at reducing the activity of the pathology without an actual management of the pain as such. Among the actors of synovitis in RA, Nerve Growth Factor plays a critical role in the establishment and maintenance of painful symptoms. Anti-NGF are known as promising analgesic drugs. Nevertheless, due to pleiotropic effects of NGF, targeting this neurotrophin leads to significant adverse effects. In the first part of this work, we sought to better characterize the specific involvement of intracellular signaling pathways of the high affinity tyrosine kinase A (TrkA) receptor of NGF in a context of inflammatory joint pain (arthritis), but also of somatic and visceral pain. Since a total knockout of TrkA receptor in mice is not viable, we performed a multimodal study in TrkA/C knock-in mice, expressing a chimeric receptor composed of the native extracellular part of TrkA receptor and, the transmembrane and intracellular functional parts of the neurotrophin 3 receptor: TrkC receptor, which is not really involved in inflammatory pain. Thus, NGF can bind normally to the TrkA/C receptor but activates the intracellular signaling pathways downstream of TrkC receptor. Our results have shown that a lack of activation of certain TrkA pathways (i.e. c-Jun and p38 MAPK) in the DRGs of TrkA/C mice, has a significant impact on the development of painful symptoms, especially mechanical hypersensitivity in a context of articular, somatic, or visceral pain, without affecting heat thermal hyperalgesia. These effects result, on one hand, from the decrease of CGRP+ nerve sprouting and in another hand, from the transcriptional changes of some neurotransmitters and mechanotransducers including the proton-sensitive ion channel: ASIC3. In addition, our studies highlight a direct link between NGF/TrkA and bone remodeling, in particular, osteoclastic activity, suggesting a beneficial role of the inhibition of some specific TrkA-associated pathways, in both mechanical hypersensitivity and bone erosion found in RA.In a second part of our work, we investigated the mechanisms involved in arthralgia induced by the injection of autoantibodies against citrullinated peptides (ACPA). The majority of RA patients is positive for ACPA that can be produced months to years before RA diagnosis and appear to be directly associated with the development of pain. Arthralgia is one of the first signs of an emerging RA and can persist even following RA treatment. First, we confirmed that monoclonal ACPA IgG1 subtypes differ in their pronociceptive and bone erosive properties certainly link to their reactivity patterns against citrullinated epitopes on different targets especially those engaging osteoclast activity. Thus, the combination of B02/B09 ACPA clones induced pain like behaviour without any inflammation, but is associated with an alteration of bone homeostasis in injected mice. We suggest that as a result of ACPA-induced osteoclast activation, certain factors (e.g. protons and/or lipids) are released, which sensitize ASIC3, ultimately leading to pain.

The increased frequencies of two novel B cell populations defined as IgM+ CD19+ CD27- CD21low CD38low CD24+ and IgM+ CD19+ CD27- CD21low CD38low CD24- in peripheral blood of patients with common variable immunodeficiency (CVID) compared to healthy donors were found. The aim was to search for such B cells in patients with rheumatoid arthritis (RA) and their further characterization. The production of immunoglobulin (Ig) mRNA in single B cells was analyzed using flow cytometry, single cell sorting and RT-PCR, IgVH-specific PCR, cycle sequencing and statistical analysis. The study was focused on analysis of variable regions of the heavy chains of Igs and significant differences in the usage of VH, DH and JH gene segments, mutational frequencies, distribution of silent and replacement mutations, length and composition of CDR3 regions, clonal relation and RAG gene expression in above mentioned B cell populations were found. Because of lack of the surface CD27 molecule being regarded as marker of B cells that have undergone antigen-driven germinal reactions, analyzed populations were considered as naive. However, the pattern and type of mutations suggested that these cells could represent a new type of differentiated memory/antigen- experienced B lymphocytes (in CVID less maturated) with the likely role in...

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Osteoclast-mediated focal articular bone erosion is a hallmark of rheumatoid arthritis, a disease of inflammation-induced bone loss. Inflammation in the bone microenvironment enhances osteoclast differentiation leading to bone erosion. Simultaneously, inflammation also inhibits osteoblast-mediated bone formation, further contributing to the net loss of bone. Previous studies have shown a paucity of mature osteoblasts at eroded bone surfaces correlating with suppression of bone formation and upregulation of antagonists of the Wnt pathway, a signaling cascade essential for osteoblast lineage commitment. Despite these observations, the exact pathogenesis of impaired bone formation in the setting of inflammation is not clearly understood. This dissertation aims to delineate the mechanisms by which inflammation suppresses osteoblast differentiation and activity in inflammatory arthritis. Specifically, this research elucidates how inflammation-induced alterations in the Wnt and bone morphogenetic protein (BMP) osteogenic signaling pathways contribute to bone loss and formation at distinct inflammatory microenvironments within the bone. Secondly, the means by which cellular mediators, including lymphocytes and macrophages, facilitate bone erosion and formation was addressed. Taken together, the research in this dissertation underscores the relationship between inflammation-induced bone loss and alterations in osteogenic signaling. Using an innovative murine inflammatory arthritis model, this study definitively demonstrates that resolving inflammation promotes osteoblast-mediated bone formation. Repair of erosions correlates with upregulation of synovial expression of Wnt10b, a Wnt agonist, and downregulation of sFRP1 and sFRP2, Wnt antagonists. This work also directly evaluates the contribution of sFRP1 to inflammation-induced bone destruction. Furthermore, this research demonstrates that expression of BMP3, a negative regulator of BMP signaling, is upregulated in osteoblasts by IL-17, a pro-inflammatory cytokine. BMP3-expressing osteoblasts are also observed at erosion sites in murine arthritis. Lastly, evaluation of the mediators of inflammation-induced periosteal bone formation implicates BMP2 as a means by which inflammation may positively regulate osteoblast function. This dissertation further elucidates the role of T cells and macrophages in the erosion and formation processes, respectively. In the absence of lymphocytes, bone erosion occurred normally, demonstrating that RANKL-expressing lymphocytes are not absolutely required for the bone erosion. Preliminary studies also suggest that M2 macrophages are potential mediators of bone formation via the expression of BMP2. In conclusion, this dissertation explores the ability of inflammation to act as a rheostat, which controls the fate of bone by modulating not only osteoclast differentiation, but also osteogenic signaling pathways and cellular mediators in the bone microenvironment. The soluble mediators and cell types identified in this research highlight novel mechanisms by which inflammation may regulate osteoblast activity within the bone microenvironment. Collectively, these data imply that strict control of inflammation may be necessary in order to create an anabolic environment that preserves bone architecture in diseases of inflammation-induced bone loss.

La douleur chronique occupe une place centrale dans les préoccupations de santé publique. En France, elle touche environ 20% de la population et a un impact négatif sur la qualité de vie des patients. Les traitements actuels sont généralement inefficaces ou associés à d’importants effets indésirables. Par conséquent, de nouvelles approches thérapeutiques sont nécessaires. Parmi les cibles potentielles, les canaux calciques voltage-dépendants de type T, en particulier l’isoforme Cav3.2, constituent des candidats d’intérêt. Aussi, l’objectif de cette thèse est de caractériser leur implication fonctionnelle dans deux types de douleur chronique : viscérale et somatique. Concernant la douleur viscérale, nous avons développé un modèle murin d’hypersensibilité colique associée à une inflammation à bas bruit, deux caractéristiques séméiologiques proches de la symptomatologie rencontrée chez la plupart des patients souffrant du syndrome de l’intestin irritable (SII) ou de maladies inflammatoires chroniques intestinales (MICI) durant les périodes de rémission. En ce qui concerne la douleur somatique, nous avons utilisé deux modèles murins de douleur inflammatoire, l’un présentant une inflammation subaiguë et l’autre persistante. Dans ces différents modèles, une inhibition pharmacologique via l’administration d’un antagoniste des canaux Cav3.2, le TTA-A2, ou génétique grâce à des souris présentant un Knock out (KO) de Cav3.2 a induit un puissant effet antalgique, démontrant une implication fonctionnelle des canaux Cav3.2 dans le développement et le maintien de ces types de douleur. De plus, l’utilisation de souris présentant un KO conditionnel de Cav3.2, spécifiquement dans les fibres C des ganglions de la racine dorsale (DRG), ainsi que l’emploi de l’ABT-639, un agent pharmacologique bloqueur des canaux de type T à action périphérique, nous ont permis de préciser la localisation de cette implication. Ainsi, une action majoritairement spinale présynaptique des canaux Cav3.2 a été mise en évidence pour la douleur viscérale alors qu’une action plus complexe de ces canaux est mise en jeu pour la douleur somatique inflammatoire. En effet, pour cette dernière, le canal Cav3.2 présente une implication à la fois spinale et périphérique. De plus, nous avons montré un rôle des canaux Cav3.2 dans le processus inflammatoire, s’effectuant au travers d’une implication de ces derniers dans les cellules immunitaires. Enfin, dans une démarche de recherche translationnelle, nous avons évalué l’effet de l’éthosuximide (ETX), un bloqueur des canaux de type T, utilisé en clinique dans le traitement de l’épilepsie. Nous avons décrit un effet antalgique de ce dernier dans chacun des modèles étudiés ainsi qu’une action anti-inflammatoire, apportant ainsi une preuve de concept préclinique pour une évaluation d’efficacité clinique de l’ETX dans un contexte de douleurs viscérales ou somatiques inflammatoires. L’ensemble de ces résultats apporte de nouvelles connaissances concernant l’implication des canaux Cav3.2 dans la douleur chronique et permet de proposer ces canaux comme des cibles d’intérêt pour le développement de stratégies thérapeutiques innovantes visant à soulager les patients. / Chronic pain is a central concerns to public health. In France, it affects about 20% of the population and has a negative impact on the patients’ quality of life. Current treatments are generally ineffective or associated with strong adverse effects. Therefore, new therapeutic approaches are needed. Among the potential targets, the T-type voltage-dependent calcium channels, in particular the Cav3.2 isoform, constitute candidates of interest. Thus, the objective of this thesis is to characterize their functional implication in two types of chronic pain: visceral and somatic. We have developed a murine model of colonic hypersensitivity associated with low grade inflammation, two symptomatic features close to the symptomatology found in most patients suffering from irritable bowel syndrome (IBS) or with diseases inflammatory bowel disease (IBD) during remission periods. Concerning the somatic pain, we used two murine models of inflammatory pain, one with subacute inflammation and another with persistent inflammation. In these different models, a pharmacological inhibition with the administration of a Cav3.2 channel antagonist, TTA-A2, or a genetic approach using Cav3.2 knockout (KO) mice induced a robust analgesic effect demonstrating a functional implication of Cav3.2 channels in the development and maintenance of these types of pain. Moreover, the use of mice with a Cav3.2 conditional KO, specifically in the C-dorsal root ganglia (DRG) fibers, and the use of ABT-639, a peripherally acting pharmacological blocker of type T channels, allowed us to specify the localization of this implication. Thus, a pre-synaptic spinal action of the Cav3.2 channels has been demonstrated for visceral pain whereas a more complex action of these channels is involved for inflammatory somatic pain. Indeed, for the latter, Cav3.2 channels present a spinal and peripheral implication. In addition, we have shown the role of Cav3.2 channels in the inflammatory process, with an involvement located in the immune cells. Finally, with a translational research approach, we evaluated the effect of ethosuximide (ETX), a T-channel blocker, clinically used in the treatment of epilepsy. We have described an analgesic effect of the latter in both studied models as well as an anti-inflammatory action. These results constitute a pre-clinical proof of concept for a clinical efficacy evaluation of ETX in a context of visceral pain or somatic inflammatory diseases. Altogether these results provide new insight about the involvement of Cav3.2 channels in chronic pain and allow us to propose these channels as targets of interest for the development of new therapeutic strategies to relieve patients.

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Le costimulateur inductible (ICOS) est un récepteur costimulatoire des cellules T crucial pour l’immunité humorale. Chez l’humain, une déficience de ICOS est associée à des infections récurrentes dû à des défauts de différentiation des lymphocytes T auxiliaires folliculaires (Tfh) et un manque d’anticorps protecteurs. Paradoxalement, certains patients déficients en ICOS développent des signes d’autoimmunité causés par des autoanticorps. Ces observations sont en accord avec des résultats suggérant que ICOS joue un double rôle dans la promotion des fonctions de cellules T effectrices et de cellules T régulatrices. L’arthrite rhumatoïde (RA) est une maladie autoimmune caractérisée par l’inflammation articulaire et la destruction progressive des os. Dans la première étude présentée au Chapitre 2, nous avons démontré que ICOS est requis pour l’initiation et la maintenance de l’arthrite induite par le collagène (CIA), un modèle murin de la RA. Nous avons démontré que des événements clés de l’initiation de la CIA incluant la production d’anticorps contre le collagène et la prolifération de cellules T inflammatoires sont dépendants de la voie de signalisation ICOS-PI3K. Aussi, nous avons trouvé que la signalisation par ICOS-PI3K promouvoit le maintien de la CIA. De plus, nous avons établi que l’inhibition de la glycolyse réduit la sévérité de la CIA, ce qui suggère un chevauchement entre la signalisation ICOS-PI3K et le métabolisme du glucose dans la pathogenèse de l’arthrite autoimmune. Dans la deuxième étude présentée au Chapitre 3, nous avons utilisé des souris dont les cellules T régulatrices sont déficientes en ICOS (ICOS FC) pour évaluer l’impact de ICOS dans les cellules Tfr. Nous avons trouvé que les souris ICOS FC possèdent un taux réduit de cellules Tfr, mais aucune diminution des cellules T régulatrices (Treg) précurseurs. De plus, les souris ICOS FC ont un taux élevé de cellules B du centre germinatif (GC) non-spécifiques ainsi qu’une production accrue d’anticorps anti-nucléaires. Nous avons aussi observé une perturbation des réponses anti-virales et de la production d’anticorps spécifiques dans les souris ICOS FC ce qui suggère des rôles non-régulateurs pour les cellules Tfr. Nous avons effectué une analyse de transcriptome de cellule unique avec des Tregs et nous avons observé une accumulation de précurseurs de Tfr dans les souris ICOS FC, ce qui suggère un défaut de la transition Treg à Tfr. Nos données suggèrent que ICOS participe à la différentiation des cellules Tfr en régulant KLF2 et NFAT2, ce qui contribue à l’établissement de traits folliculaires. En résumé, nous avons démontré que ICOS promouvoit le développement de l’arthrite autoimmune en soutenant les fonctions des cellules T inflammatoires par la voie de signalisation ICOS-PI3K. De plus, nos résultats prouvent que ICOS peut prévenir la production d’autoanticorps en supportant la différentiation des cellules Tfr. Notre travail contribue à l’avancement des connaissances en ce qui concerne le rôle double de ICOS dans l’immunité cellulaire et humorale et fournit des paramètres importants à considérer lors de la recherche de nouvelles cibles thérapeutiques. / The inducible costimulator (ICOS) is a T cell costimulatory receptor crucial for humoral immunity. In humans, ICOS deficiency is associated with recurrent infections due to defects in T follicular helper (Tfh) differentiation and lack of protective antibodies. Paradoxically, some ICOS-deficient patients were found to exhibit signs of antibody-mediated autoimmunity. These observations are congruent with findings suggesting that ICOS plays a dual role in promoting T effector and T regulatory cell functions. Due to this ambivalence, the role of ICOS in autoimmunity remains unresolved. Rheumatoid arthritis (RA) is an autoimmune disease characterized by joint inflammation and progressive bone destruction. The number of ICOS+ T cells in the synovial tissues of RA patients was found to be elevated, suggesting a potential involvement of ICOS signaling in the pathogenesis of RA. In the first study presented in Chapter 2, we showed that ICOS is required for the initiation and maintenance of collagen-induced arthritis (CIA), a murine model of RA. We found that key CIA initiation events such as anti-collagen antibody production and inflammatory T cell proliferation were dependent on ICOS-PI3K signaling. Further, we found that ICOS-PI3K signaling promotes maintenance of established CIA. Additionally, we show that glycolysis inhibition ameliorates CIA, thus suggesting potential overlaps between ICOS-PI3K signaling and glucose metabolism in the pathophysiology of autoimmune arthritis. The initiation of autoimmunity depends on the action of autoimmune effector cells, but also on a failure of regulatory cells. Amongst the latter, T follicular regulatory (Tfr) cells are thought to prevent autoantibody production. In the second study presented in Chapter 3, we used regulatory T cell-specific ICOS knockout (ICOS FC) mice to investigate the impact of ICOS signaling in Tfr cells. We found that ICOS FC mice display a significant reduction in Tfr cell numbers, but no depletion of their T regulatory (Treg) precursors. Further, ICOS FC mice exhibited a rise of extraneous germinal center (GC) B cells numbers and increased production of anti-nuclear antibodies. We also observed disruptions of anti-viral responses and antigen-specific antibody production in ICOS FC mice, suggesting non-regulatory roles for Tfr cells. We performed single-cell transcriptome analysis of regulatory T cells and observed an accumulation of Tfr precursors in ICOS FC mice suggestive of a Treg-to-Tfr transition defect. Mechanistically, we found that ICOS participates in Tfr differentiation by regulating KLF2 and NFAT2, thereby contributing to the establishment of follicular T cell traits. In sum, we demonstrate that ICOS promotes the development of autoimmune arthritis by fostering inflammatory T cell responses in a PI3K-dependent manner. In addition, our work shows that ICOS can prevent autoantibody production by supporting Tfr differentiation. Thus, we contribute insights into the dual role of ICOS in the cellular and humoral arms of autoimmunity, providing important parameters to be considered when searching for novel therapeutic targets.