Malgré les progrès en matière de greffe de cellules souches hématopoïétique (GCSH), environ 40% des enfants atteints d’une leucémie aigüe lymphoblastique (LAL) réfractaire à la chimiothérapie ne peuvent être guéris. Notre laboratoire a démontré que l’effet précoce de greffe contre leucémie (GvL) est significativement augmenté par les cellules Natural Killer (NK) stimulées par des cellules plasmacytoïdes dendritiques (pDC). Une nouvelle thérapie cellulaire adoptive basée sur la stimulation des cellules NK par les pDC a été développée et son efficacité a été démontrée dans un modèle de souris humanisées. Des cellules hautement spécialisées appelées « Therapeutic Inducers of Natural Killer cell Killing » (ThINKK), analogues des pDC, sont produites à partir de cellules souches hématopoïétiques de sang de cordon. Afin d’amener les ThINKK vers un usage clinique, ce projet avait comme objectif d’en compléter la caractérisation, d’investiguer leurs effets secondaires potentiels après transfert adoptif dans le contexte de transplantation hématopoïétique allogénique et d’évaluer l’impact d’un régime prophylactique immunosuppresseur sur l’axe ThINKK/cellules NK. L’identité cellulaire des ThINKK a été déterminée par cytométrie de flux et par analyse unicellulaire du transcriptome (scRNA-seq). Pour déterminer si la présence des ThINKK pourrait augmenter l’activation et la prolifération des cellules T allogéniques, nous avons utilisé des réactions lymphocytaires mixtes (MLR) dans lesquelles les cellules T et les ThINKK ont été cultivées en présence de cellules présentatrices d’antigènes. Un modèle murin de réaction de greffe contre l’hôte (xéno-GvHD) nous a permis de déterminer l’impact du transfert adoptif de ThINKK sur la GvHD in vivo. Finalement, nous avons testé l’effet d’immunosuppresseurs sur la cytotoxicité des cellules NK activées par ThINKK contre des cellules LAL. Nos résultats démontrent que les ThINKK n’expriment pas les marqueurs associés aux cellules présentatrices d’antigènes, mais expriment les marqueurs des cellules plasmacytoïdes dendritiques. L’analyse des résultats de scRNA-seq démontre la présence d’une sous-population cellulaire mineure exprimant le récepteur AXL, sans toutefois exprimer les autres marqueurs conventionnels des cellules présentatrices d’antigènes. Les ThINKK, incluant la sous-population AXL-positive, n’exacerbent pas l’activation ou la prolifération des cellules T allogéniques in vitro ou in vivo. Finalement, des cinq immunosuppresseurs testés, seules la cyclosporine A et de la méthylprednisolone diminuaient l’activation et la cytotoxicité des cellules NK induites par les ThINKK. Nos résultats suggèrent qu’une immunothérapie par transfert adoptif de ThINKK serait sécuritaire chez les patients ayant reçu une greffe allogénique. L’utilisation d’un régime prophylactique immunosuppresseur est également possible sans affecter l’efficacité de cette nouvelle immunothérapie post-transplantation. / The survival outcomes of children with relapsed acute lymphoblastic leukemia (ALL) remain dismal despite progress in hematopoietic stem cell transplantation. In the past, our team has demonstrated that the stimulation of Natural Killer (NK) cells with a subset of plasmacitoid dendritic cells (pDCs) called Therapeutic Inducers of Natural Killer cell Killing (ThINKK) improved the early graft-versus-leukemia effect and controlled ALL development in humanized mice. ThINKK are expanded from cord blood hematopoietic stem cell progenitors for adoptive post-transplant immunotherapy. To translate these findings into the clinic, the main objectives of this project was to further characterize the ThINKK phenotype, to investigate the potential adverse effects of ThINKK in the context of allogeneic hematopoietic transplantation, and to evaluate the functional impact of the post-transplant prophylactic immunosuppressive regimen on the ThINKK/NK cell axis. The cellular identity of ThINKK was assessed using flow cytometry and single-cell RNA sequencing. To assess the potential exacerbation of T-cell activation and proliferation by ThINKK, allogeneic T cells and ThINKK were co-cultured with or without antigen-presenting cells in mixed lymphocyte reactions (MLR). We used a xenograft mouse model to evaluate the efficacy and potential side effects of an adoptive transfer of ThINKK on graft-versus-host reactions in vivo. Finally, we tested the effect of immunosuppressive drugs on ThINKK-induced NK cell cytotoxicity against ALL cells. We found that ThINKK cells did not express antigen-presenting cell markers but expressed pDCs lineage markers. Single-cell RNA sequencing analysis revealed the presence of a minor cell subset expressing the AXL receptor gene, but lacking expression of other conventional dendritic cell marker genes. Importantly, ThINKK including the AXL+ subset did not exacerbate allogeneic T-cell activation and proliferation in vitro and in vivo. Finally, out of the five immunosuppressive drugs tested, only cyclosporine A and methylprednisolone decreased ThINKK-induced NK cell activation and cytotoxicity. Our results support that ThINKK cell transfer immunotherapy could be safe in transplanted subjects even in allogeneic settings and that a prophylactic immunosuppressive regimen may be used without affecting the efficacy of this novel post-transplant immunotherapy.

Les infections virales en particulier celles dues aux virus de la famille des Herpesviridae pendant la période d’aplasie et de lymphopénie à la suite d’une greffe de cellules souches hématopoïétiques (GCSH) peuvent occasionner des complications très graves, souvent associées à une morbidité et mortalité élevées. Les recommandations cliniques actuelles préconisent l’utilisation des antiviraux pour la prévention de certaines de ces infections. L’efficacité du famciclovir et de l’acyclovir contre les virus de l’herpès simplex (HSV), le virus varicella-zoster (VZV) et l’herpésvirus humain de type 6 (HHV-6) est bien reconnue, cependant il nous manque des données quant à leur effet contre le virus Epstein-Barr (EBV) et le cytomégalovirus (CMV) dans la population pédiatrique. L’objectif principal de ce projet de maitrise a été de mesurer l’incidence de l’infection aux virus HSV, VZV, EBV, CMV et HHV-6 et de mesurer l’association entre l’utilisation de la prophylaxie antivirale (acyclovir et famciclovir) et l’infection (virémie asymptomatique et maladie) avec le CMV et l’EBV dans une cohorte pédiatrique de GCSH allogéniques. Les données d'une cohorte de sujets ayant subis pour la première fois une GCSH enrôlés dans quatre centres de greffes pédiatriques au Canada entre juillet 2013 et mars 2017 (Étude TREASuRE) ont été utilisées. Le recrutement a été effectué au : CHU Sainte-Justine (Montréal) (n=86), British Columbia Children’s Hospital (Vancouver) (n=31), Winnipeg Children's Hospital and CancerCare Manitoba (n=28) et Alberta Children’s Hospital (n=11). Le suivi des patients avait débuté 1 mois avant la greffe et avait duré 13 mois. L’âge médian des patients au recrutement était de 6,3 ans. Les courbes de Kaplan-Meier ont permis d’estimer l'incidence cumulée des infections CMV et EBV avec intervalle de confiance (IC) à 95% à 100 jours post-greffe en fonction de la prophylaxie antivirale (acyclovir ou famciclovir). Les modèles multivariés de régression de Cox à risques proportionnels ont permis de mesurer l'association entre la prise d’antiviraux (acyclovir ou famciclovir) et le développement de ces infections. L’étude a inclus 156 sujets âgés de 0 à 21 ans. Les incidences cumulées de la virémie des virus de HSV, VZV, EBV, CMV et HHV-6 à 100 jours de suivi ont été respectivement de 2.5% (IC 95% : 0.8–7.6), 0.8% (IC 95% : 0.1–6.1), 34.5% (IC 95% : 27.6–42.6), 19.9% (IC 95% : 14.5-27.1) et 3.4% (IC 95% : 1.2–9.1). Les incidences cumulées pour CMV et EBV n’ont pas montré de différence statistiquement significative entre les groupes ayant reçu la prophylaxie antivirale (acyclovir ou famciclovir) et ceux qui ne l’ont pas reçu. Les analyses de Cox n’ont montré aucun effet significatif des antiviraux sur le CMV avec un HR ajusté de 0.55 (IC 95% : 0.24–1.26) pour l’acyclovir et de 0.82 (IC 95% : 0.30–2.29) pour le famciclovir. Il en était de même pour l’EBV avec un HR ajusté de 1.41 (IC 95% : 0.63–3.14) pour l’acyclovir et de 0.79 (IC 95% : 0.36–1.72) pour le famciclovir. Notre étude n’a montré aucune preuve d’effet de la prophylaxie antivirale avec le famciclovir et l’acyclovir contre l’EBV et le CMV. Très peu de cas de HSV et de VZV ont été diagnostiqués dans cette cohorte ce qui est conforme avec l’idée selon laquelle l’acyclovir et le famciclovir sont efficaces pour ces virus. / Viral infections, especially those involving members of the Herpesviridae during the period of aplasia and lymphopenia following allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (HSCT), cause very serious complications, often associated with high morbidity and mortality. Current clinical guidelines recommend prophylactic use of antivirals, which has proven to be effective against certain viruses. The efficacy of famciclovir and acyclovir against herpes simplex viruses (HSV), varicella zoster virus (VZV) and human herpesvirus type 6 (HHV-6) is well-recognized, however, we lack data on their effects against Epstein-Barr virus (EBV) and cytomegalovirus (CMV) in the pediatric population. The main objective of this master's project was to measure the incidence of herpes virus infection, specifically by HSV, VZV, EBV, CMV and HHV-6, and to measure the association between the use of antiviral prophylaxis (acyclovir and famciclovir) and infection (including both asymptomatic viremia and disease) by CMV and EBV in a pediatric cohort of allogeneic HSCT. We used data from the TREASuRE cohort, which includes patients enrolled for a first allogeneic HSCT in four pediatric centers in Canada between July 2013 and March 2017. Recruitment was carried out at: CHU Sainte-Justine (Montreal) (n = 86), British Columbia Children's Hospital (Vancouver) (n = 31), Winnipeg Children's Hospital and CancerCare Manitoba (n = 28) and Alberta Children's Hospital (n = 11). Patient follow-up began 1 month before transplant and lasted 13 months. Median patient age at recruitment was 6.3 years. Kaplan-Meier curves were used to estimate the cumulative incidence of CMV and EBV infections with 95% confidence interval (CI) at 100 days post-transplant according to antiviral prophylaxis (acyclovir or famciclovir). Multivariate proportional hazards Cox regression models were used to measure the association between antiviral use (acyclovir or famciclovir) and the detection of these infections. The study included 156 subjects aged 0 to 21 years. The cumulative incidences of viremia due to HSV, VZV, EBV, CMV and HHV-6 at day 100 of follow-up were respectively 2.5% (CI 95%: 0.8–7.6), 0.8% (CI 95%: 0.1-6.1), 34.5% (CI 95%: 27.6-42.6), 19.9% (CI 95%: 14.5-27.1) and 3.4% (95% CI: 1.2-9.1). The cumulative incidences for CMV and EBV did not show a statistically significant difference between the groups who received antiviral prophylaxis (acyclovir or famciclovir) and those who did not. Cox analyses showed no significant effect of antivirals on CMV with an adjusted HR of 0.55 (95% CI: 0.24–1.26) for acyclovir and 0.82 (95% CI: 0.30–2.29) for famciclovir. The same was true for EBV with an adjusted HR of 1.41 (95% CI: 0.63–3.14) for acyclovir and 0.79 (95% CI: 0.36–1.72) for famciclovir. Our study showed no evidence of an effect with use of famciclovir or acyclovir prophylaxis on EBV and CMV infections. Very few cases of HSV and VZV infections were diagnosed in this cohort, which is consistent with the idea that acyclovir and famciclovir are effective against the latter viruses.

La leucémie lymphoblastique aiguë (LLA) est le cancer le plus fréquent chez les enfants. Malgré le fait que plus de 80% des enfants atteints de LLA sont aujourd'hui guéris de leur maladie, ce succès a toutefois un prix élevé, car l’exposition aux médicaments cytotoxique et/ou à l’irradiation pendant une période vulnérable du développement de l’enfant peut entraîner des conséquences à long terme. En effet, environ 60% des enfants ayant survécu à une LLA devront vivre avec des problèmes de santé liés au traitement, également appelés effets indésirables tardifs (late-adverse effects, LAEs). Parmi ces derniers, on notera des problèmes métaboliques, l’ostéoporose, une altération des fonctions cognitives ou cardiaques, ainsi que la dépression et l’anxiété. Si certains survivants ne présentent aucune de ces complications, d'autres peuvent en avoir plusieurs. Différents facteurs peuvent contribuer à cette variabilité, notamment le traitement reçu, les caractéristiques de la maladie, les habitudes de vie et, surtout, la constitution génétique du patient. Ce projet s'est concentré sur les biomarqueurs génétiques permettant d'identifier les individus les plus susceptibles de souffrir de LAEs. Récemment, une étude exhaustive (évaluations cliniques, psychosociales et biochimiques) s’est déroulée au CHU Sainte-Justine pour caractériser chacune de ces morbidités chez 250 survivants de la LLA de l'enfant (cohorte PETALE). De plus, on a obtenu le profil génétique de chaque participant. Nous avons utilisé cet ensemble de données et des outils statistiques et bio-informatiques pour réaliser des études d'association comparant la fréquence des variants génétiques chez les survivants ayant développé ou non des LAEs; en particulier, les complications cardiovasculaires et neurocognitives, ainsi que les troubles de l'humeur tels que l'anxiété et la dépression. D'autres facteurs de risque tels que les caractéristiques de traitement et/ou de la leucémie ont été pris en compte lors de l'analyse pour dériver les meilleurs prédicteurs génétiques. Ainsi, en utilisant l'approche des gènes candidats, nous avons identifié les variants communs des gènes MTR, PPARA, ABCC3, CALML5, CACNB2 et PCDHB10 qui étaient associés à des déficits de performance des tests neurocognitifs, tandis que les variants des gènes SLCO1B1 et EPHA5 étaient associés à l'anxiété et à la dépression. Deux variants, rs1805087 dans le gène MTR et rs58225473 dans le gène CACNB2 sont particulièrement intéressants, car ces associations ont été validées dans la cohorte de réplication SJLIFE (St. Jude Children's Research Hospital, Memphis, USA). Les analyses d'association ont été complémentées par une étude d'association à l'échelle de l'exome, qui a identifié plusieurs gènes supplémentaires comme des modulateurs potentiels du risque de développer des complications neurocognitives liées au traitement (gènes AK8 et ZNF382), ainsi que l'anxiété et la dépression (gènes PTPRZ1, MUC16, TNRC6C-AS1, APOL2, C6orf165, EXO5, CYP2W1 et PCMTD1). Le variant rs61732180 du gène ZNF382 a ensuite été validé dans la cohorte de réplication SJLIFE. Également, nous avons effectué des analyses d’association concernant les complications cardiaques liées au traitement qui ont identifié plusieurs nouveaux marqueurs associés à ces complications dans les gènes TTN, NOS1, ABCG2, CBR1, ABCC5, AKR1C3, NOD2 et ZNF267. De plus, nous avons résumé les connaissances actuelles sur les marqueurs pharmacogénomiques qui ont été associés aux effets de cardiotoxicités, induites par les anthracyclines, qui affectent les patients atteints de cancer pédiatrique. Nous avons également inclus un aperçu de l'applicabilité des résultats rapportés, notamment ceux qui ont été validés dans la cohorte PETALE. Par ailleurs, nous nous sommes intéressés aux complications qui surviennent après une greffe de cellules souches hématopoïétiques. Nous avons appliqué des approches bio-informatiques et statistiques similaires pour obtenir un profil plus complet de la composante génétique derrière ces complications potentiellement mortelles. Ainsi, une étude d'association à l'échelle de l'exome a été réalisée dans une cohorte de patients pédiatriques subissant une greffe de cellules souches hématopoïétiques après un régime de conditionnement contenant du busulfan. Nous avons identifié de nouvelles variations génétiques conférant un risque plus élevé de syndrome d'obstruction sinusoïdale (notamment dans les gènes UGT2B10, BHLHE22, et KIAA1715) et de maladie aiguë du greffon contre l'hôte (dans les gènes ERC1, PLEK, NOP9 et SPRED1), qui pourraient être utiles pour des stratégies personnalisées de prévention et de traitement. Ces travaux contribuent à la compréhension de l'influence des facteurs génétiques sur le risque de développer des complications liées au traitement, tant au cours du traitement qu'à long terme. De plus, les marqueurs génétiques signalés ainsi que d'autres facteurs de risque connus peuvent conduire à des modèles de prédiction identifiant les patients à risque accru de ces complications. / Acute lymphoblastic leukemia (ALL) is the most common cancer in children. Even though more than 80% of children with ALL are now cured of their disease, this success comes at a high price as exposure to cytotoxic drugs and/or radiation during a vulnerable period of child development may have long-term consequences. In fact, approximately 60% of children who survive ALL will have to live with treatment-related health problems, also called late-adverse effects (LAEs). These include metabolic problems, osteoporosis, impaired cardiac or cognitive functions, as well as depression and anxiety. While some survivors do not have any of these complications, others may have more than one. Different factors can contribute to this variability, in particular, the treatment received, the characteristics of the disease, the lifestyle, and, above all, the genetic makeup of the patient. This project focused on genetic biomarkers capable of identifying the individuals most likely to suffer from LAEs. Recently, an exhaustive study (clinical, psychosocial, and biochemical evaluations) took place at Sainte-Justine University Health Center (Montreal, Canada), with the goal to characterize each of these morbidities in 250 survivors of childhood ALL (PETALE cohort). In addition, the genetic profile of each participant was obtained, and we used statistical and bioinformatics tools to perform association studies on this dataset in order to compare the frequency of genetic variants in survivors with or without LAEs. We evaluated cardiovascular and neurocognitive complications, as well as mood disorders such as anxiety and depression. Other risk factors, such as treatment and/or leukemia characteristics were also considered during the analysis to derive the best genetic predictors. Thus, using the candidate gene approach, we identified common variants in the MTR, PPARA, ABCC3, CALML5, CACNB2, and PCDHB10 genes that were associated with deficits in neurocognitive tests performance, whereas variants in the SLCO1B1 and EPHA5 genes were associated with anxiety and depression. Two variants, rs1805087 in the MTR gene and rs58225473 in the CACNB2 gene, are of particular interest since these associations were validated in an independent SJLIFE replication cohort (St. Jude Children's Research Hospital, Memphis, USA). The association analyses were complemented by an exome-wide association study, which identified several additional genes as potential modulators of the risk of developing treatment-related neurocognitive complications (genes AK8 and ZNF382), as well as anxiety and depression (genes PTPRZ1, MUC16, TNRC6C-AS1, APOL2, C6orf165, EXO5, CYP2W1, and PCMTD1). Variant rs61732180 in the ZNF382 gene was further validated in the replication SJLIFE cohort. To a great extent, we performed association analyses regarding treatment-related cardiac complications which identified several novel markers associated with these toxicities in the TTN, NOS1, ABCG2, CBR1, ABCC5, AKR1C3, NOD2, and ZNF267 genes in survivors of childhood ALL. In addition, we summarized the current knowledge on pharmacogenomic markers related to anthracycline-induced cardiotoxicity affecting pediatric cancer patients. We also included a brief overview of the applicability of reported findings to the PETALE cohort, validating several of them. Besides, we were interested in the complications that arise after a hematopoietic stem cell transplantation. We applied similar bioinformatics and statistical approaches to gain a more complete insight into the genetic component behind these life-threatening complications. Thus, an exome-wide association study was performed in a cohort of pediatric patients undergoing hematopoietic stem cell transplantation following a conditioning regimen containing busulfan. Our results identified new genetic variations conferring a higher risk of sinusoidal obstruction syndrome (notably in the UGT2B10, BHLHE22, and KIAA1715 genes) and acute graft-versus-host disease (ERC1, PLEK, NOP9, and SPRED1 genes), which could be useful for personalized prevention and treatment strategies. This work contributes to the understanding of the influence of genetic factors on the risk of developing treatment-related complications, both during treatment and in the long term. Furthermore, the reported genetic markers along with other known risk factors can lead to prediction models identifying patients at increased risk for these complications.