Malgré l'existence d'un vaccin et de différentes molécules antituberculeuses, l'infection par Mycobacterium tuberculosis est toujours l'un des principaux problèmes de santé publique au niveau mondial. Le traitement standard, bien qu'efficace, est long et difficile à mettre en œuvre. Par ailleurs, l'un des principaux challenges actuels est la prise en charge des formes résistantes de tuberculose, dont la prévalence est en augmentation constante. Nous avons souhaité mettre à profit les techniques récentes de modélisation in silico pour mieux comprendre l'action d'un des antituberculeux majeurs, l'isoniazide. L'objectif de ce travail est de construire un modèle mathématique global du traitement de la tuberculose pulmonaire par l'isoniazide basé sur des éléments pharmacocinétiques, pharmacodynamiques et physiopathologiques.En utilisant une approche de population, un modèle pharmacocinétique de diffusion pulmonaire a permis de décrire les concentrations en isoniazide dans le plasma et le poumon de 89 sujets. Des simulations réalisées à partir de ce modèle ont permis de montrer, par combinaison avec un modèle pharmacodynamique, qu'une individualisation de la posologie avec augmentation de la dose chez les métaboliseurs rapides de l'isoniazide n'aurait d'intérêt qu'en cas d'infection par une souche de M. tuberculosis de sensibilité intermédiaire. Ce modèle pharmacocinétique a ensuite été couplé à un modèle pharmacodynamique et à un modèle de la physiopathologie de la tuberculose pour construire un modèle mathématique thérapeutique global. Ce dernier a permis de simuler la dynamique bactérienne à partir du premier jour de l'infection et pour les deux premières semaines de traitement par isoniazide, et de reproduire certaines caractéristiques qualitatives et quantitatives de l'effet antibactérien initial de l'isoniazide connues en clinique. Les analyses réalisées sur ce modèle ont permis de mieux comprendre les déterminants de la dynamique bactérienne et notamment le ralentissement de l'effet antibactérien après les premiers jours de traitement / Despite the availability of a vaccine and several antituberculosis drugs, tuberculosis, an infection caused by Mycobacterium tuberculosis still remains a major public health concern worldwide. The standard treatment of tuberculosis is efficient but is long and hard to conduct. We decided to use recent in silico modeling techniques to improve our understanding of the action of isoniazid, one of the major antituberculosis drugs. The aim of this work was to build a full mathematical model reproducing the treatment of pulmonary tuberculosis by isoniazid, based on pharmacokinetics, pharmacodynamics and physiopathological data. A pulmonary pharmacokinetic model was developed in order to describe plasma and pulmonary isoniazid concentrations from 89 subjects. This model was used to perform simulations and was coupled to a pharmacodynamic model. The simulations showed that individualizing the dose according to the isoniazid metabolizer status would only be beneficial in fast metabolizers infected with a strain of intermediate sensitivity. This pharmacokinetic model was then integrated to a full mathematical model including a pharmacodynamic and an immune response model. This model adequately reproduced the bacterial dynamics over the development of the infection and its early treatment with isoniazid. It reproduced qualitative and quantitative features of the antimicrobial effect of isoniazid in agreement with clinical data. The simulations and analysis performed enabled us to better characterize the parameters influencing the bacterial dynamics and especially why the antibacterial effect tends to diminish after the first days of treatment

Les lipopolysaccharides (LPS) sont les constituants majeurs de la membrane externe des bactéries à Gram négatif. Ils sont composés d’un polysaccharide (PS) relié à une région lipidique : le lipide A. Ces structures sont très variables d’une bactérie à l’autre. Elles sont aussi susceptibles de subir des modifications post-traductionnelles par des enzymes en réponse à des stimuli extérieurs. Chaque bactérie possède sa propre signature représentée par la structure unique de ses LPS. Les LPS sont reconnus par le récepteur MD-2 :TLR4. Ce complexe discrimine la structure des lipides A et déclenche de façon structure-dépendante ses voies de signalisation. Les LPS sont très étudiés pour leurs activités néfastes, notamment dans le déclenchement de la cascade inflammatoire qui mène au choc septique. Cependant ils présentent aussi de multiples activités bénéfiques. Dans le cadre de cette thèse, nous avons exploré deux types d’activités bénéfiques des LPS chez l’homme.L’analyse structurale des LPS par spectrométrie de masse est une étape indispensable pour comprendre leurs activités biologiques. Nous proposons deux nouvelles micro-méthodes d’analyse appliquées directement sur les membranes bactériennes. Ceci nous permet d’identifier plus rapidement les molécules de LPS au plus proche de leurs configurations natives, en évitant les artefacts dus à l’extraction. Cette méthode puissante pourra également être développée comme outil de détection rapide de pathogènes.Ensuite, nous avons étudié la relation structure-activité de LPS naturellement peu toxiques mais actifs au niveau cutané. Ce sont des composés du lysat bactérien de Vitreoscilla filiformis contenus dans des crèmes dermatologiques et cosmétiques visant à traiter la dermatite atopique. Les lipides A possèdent des chaînes courtes d’acides gras et les groupes phosphates peuvent être substitués par des groupements phosphoéthanolamines. Les activités biologiques induites par ces LPS prennent place comme des mécanismes de défense pour améliorer la réponse immune et lutter contre les pathogènes.En outre, le pouvoir adjuvant des LPS est l’une de leurs activités bénéfiques les plus étudiées. Les LPS sont naturellement trop toxiques pour être utilisés tels quels. Nous avons, caractérisé des LPS détoxifiés par modifications chimiques, établi et effectué différents tests de « screening » permettant d’évaluer leur adjuvanticité et leur non-pyrogénicité.Enfin, pour des applications thérapeutiques chez l’homme, les LPS doivent être produits en grandes quantités. Nous exposons la compatibilité du procédé de production de la société LPS-BioSciences à l’échelle industrielle et la réglementation des médicaments. Une amélioration de la méthode d’extraction est proposée pour extraire des quantités de l’ordre du gramme. De plus, le procédé de production est réalisable en respectant les bonnes pratiques de fabrication des médicaments. / Lipopolysaccharides (LPS) are the main components of the outer membrane of Gram negative bacteria. They are composed of a polysaccharide moiety linked to a lipid one, the lipid A. These structures are different from one bacterium to the other. They are also able to be modified by enzymatic post-translational modifications in response to external stimuli. Each bacterium possesses its own footprint shown by the unique structure of its LPS. LPS are recognized by the MD-2:TLR4 receptor. This complex distinguishes the lipid A structures and it actives some signalling pathways with a structure dependant manner. LPS are studied for their harmful effects, especially for their implication in the inflammatory cascade leading to septic shock. However, LPS keep multiple beneficial activities. In the context of this thesis, we have explored two kinds of beneficial activities for human.Structural analysis of LPS by mass spectrometry is an indispensable step to understand their biological activities. We propose two new micromethods of analysis directly applied on bacterial membranes. We can identify quickly the LPS molecules as close as possible to their native configurations. Thus, we can check the LPS structures before their extraction. This powerful method could be developed as a rapid tool for pathogens detection.Then, we studied the structure-activity relationships of naturally low-toxic, but active LPS at the skin level. They are compounds of the Vitreoscilla filiformis bacterial lysate. This lysate is used in dermatological and cosmetic creams to treat atopic dermatitis. Lipids A are composed of short fatty-acid chains (10 and 12 carbons), and the phosphate groups can be substituted by ethanolamine-phosphate. The biological activities induced by these LPS take place as defense mechanisms to improve the immune response against pathogens.Moreover, the adjuvant capability of LPS is another well studied beneficial activity. LPS are naturally too toxic to be used as vaccine adjuvant. We characterized chemically detoxified LPS and we established and realized different « screening » tests to evaluate their adjuvanticity and non-pyrogenicity.Finally, for human therapeutic applications, LPS must be produced on a large scale. We exposed the compatibility between the LPS-BioSciences process of production at the industrial scale and the medical regulation. One improvement of the extraction method is proposed in order to extract about one gram of LPS. The process is compatible with the good manufacturing practices.

Résumé : Durant les dernières années, l’encapsulation d’îlots pancréatiques endocriniens a reçu une grande attention parce qu’elle pourrait constituer une solution pour diminuer les taux d'échecs des transplantations. Dans le contexte de la perte de la matrice extracellulaire (MEC) native des îlots lors de leur isolation et le rejet de greffes par le système immunitaire du receveur, cette thèse vise à améliorer la compréhension des interactions entre la MEC et les cellules des îlots pancréatiques endocriniens ainsi qu’à étudier les effets de stress apoptotiques associés à des éléments du système immunitaire sur la survie et les fonctions des îlots. Ces études pourraient permettre de raffiner notre compréhension des mécanismes associés au rejet des greffes d'îlots de Langerhans. Dans cette thèse, le premier chapitre constitue une revue de la littérature permettant de mettre en lumière les rôles réciproques de la MEC dans l'action des cellules immunitaires et l'influence de ces rôles sur le diabète de type 1 (DT1) et sur la transplantation d'îlots. Ce premier chapitre a été publié dans la revue Pathologie Biologie. Le premier travail expérimental comprend la culture de cellules d'insulinomes de rat (INS-1) sur des surfaces composées de carboxyméthyl dextrane (CMD) recouvertes de fibronectine, RGD ou YIGSR, un peptide synthétique de la laminine. Dans cette étude, l'effet bénéfique d’éléments de la MEC sur ces cellules productrices d'insuline a été démontré. Les cellules INS-1 ont davantage proliféré sur ces surfaces et sécrétaient plus d’insuline que les cellules INS-1 cultivées sur les surfaces contrôle de CMD, CMD+RGE et dans les plaques à multi-puits de polystyrène vendues pour la culture tissulaire (TCPS). Cette première étude a été publiée dans Acta Biomaterialia. La deuxième étude expérimentale avait pour objectif d’étudier l’effet protecteur de gels de fibrine pour enrober des îlots pancréatiques endocriniens isolés de jeunes porcs et exposés à deux concentrations de peroxyde d'hydrogène (H[indice inférieur 2]O[indice inférieur 2]). L’enrobage dans la fibrine a permis de réduire l'apoptose chez les cellules des îlots et d’améliorer la sécrétion d'insuline par ceux-ci lorsque les résultats étaient comparés à ceux des îlots non-enrobés. Ce travail a été publié dans la revue Islets. Dans la troisième étude expérimentale, des îlots porcins étaient enrobés dans des gels de fibrine et d'alginate et exposés à des monocytes humains pour comparer l’effet de l’enrobage par ces deux matériaux sur la survie et les fonctions des îlots. Les monocytes sécrétaient des concentrations importantes de cytokines TNFα, IL-6, IL-1β en réponse à la fibrine seule et aux îlots. Les cellules des îlots enrobés dans les gels de fibrine et d'alginate étaient moins apoptotiques et sécrétaient plus d'insuline que leurs contrôles respectifs non-enrobés. Cette étude a été acceptée dans la revue Pathologie Biologie. // Abstract : In recent years, the encapsulation of endocrine pancreatic islets has received enhanced attention as it might constitute a solution for islet transplantation failure. In the context of the loss of the native islet extracellular matrix (ECM) and graft rejection by the recipient’s immune system, this thesis aims to improve the understanding of ECM-islet cell interactions and immune system-related implications in islet survival and function in the context of type 1 diabetes mellitus (T1DM) and islet graft rejection. In the first chapter, a literature review introduces the reciprocal roles of the ECM in immune cell action and the influence of these interactions on T1DM and islet transplantation. The most important ECM components are discussed followed by an overview of immune cells and their possible implication in diabetes. Immune cell integrins and cytokines and their communication with and influence on ECM are highlighted, concluding in a brief discussion of the significance of these interactions for islet transplantation and encapsulation. This review has been accepted for publication by Pathologie Biologie. The first experimental work comprises the culture of rat insulinoma cells (INS-1) on welldefined low-fouling carboxymethyl-dextran (CMD) surfaces covalently grafted with fibronectin, RGD and YIGSR, a synthetic laminin peptide, resulting in higher cell proliferation and insulin secretion of INS-1 cells when compared to the controls CMD, CMD+RGE and tissue culture polystyrene (TCPS) plates. With this work, the beneficial effect of ECM cues on insulin-producing cells was proven. This study has been published in Acta Biomaterialia. The second experimental work aimed to study the effect of fibrin gels when used to embed endocrine pancreatic islets isolated from young pigs and exposed to hydrogen peroxide (H[subscript 2]O[subscript 2]). Fibrin-embedded islets showed less apoptosis and higher relative insulin secretion than islets on TCPS, verifying the protective effect of fibrin towards islets. This study has been published in Islets. In the third experimental study, porcine islets were encapsulated in fibrin and alginate gels and exposed to human monocytes to compare the two materials and to further investigate the immune protective properties of fibrin and alginate. Monocytes secreted high concentrations of TNFα, IL-6, and IL-1β in response to fibrin, but at the same time islets in both fibrin and alginate gels were less apoptotic and secreted more insulin then their TCPS controls. This study has been submitted to Pathologie Biologie.

Flavobacterium psychrophilum est l’agent pathogène des flavobactérioses d’eau froide touchant essentiellement les salmonidés dont la truite arc-en-ciel Oncorhynchus mykiss d’élevage. Cette bactérie Gram négative a un très fort impact économique en aquaculture car elle peut causer jusqu'à 70 % de mortalité dans les bassins d’élevage. La flavobactériose se décline sous deux formes pathologiques : la maladie de l’eau froide touchant les poissons adultes et le syndrome de l’alevin de truite arc-en-ciel touchant les juvéniles.Au cours de se travail, une méthode de PCR quantitative a été proposée. Elle permet en moins de trois heures de détecter et de quantifier un nombre de copies du gène codant l’ARNr 16S de la bactérie dans les tissus du poisson. Cette méthode a été testée sur différentes suspensions bactériennes (F. psychrophilum, autres flavobactéries, autres pathogènes) afin d’en valider la spécificité. La sensibilité de la méthode de détection a été évaluée à 1 et 2 bactéries par PCR en fonction de la matrice biologique utilisée.Une étude écotoxicologique a été menée et montre d’une part que F. psychrophilum est une bactérie hyper-sensible au cadmium comparée aux autres bactéries Gram négatives. Sa croissance est diminuée d’un facteur 2 en présence d’une contamination au Cd à 0,4 µM. D’autre part, nous avons constaté qu’une contamination de truites juvéniles par 1 µg CdCl2/L (2 mois) et une injection de 5 × 107 flavobactéries par individu (1 mois) ne provoque aucune mortalité. L’expression génique mesurée sur ses poissons démontre que le cadmium peut avoir des effets contradictoires sur le système immunitaire du poisson, pouvant soit exacerber ou diminuer la réponse immunitaire selon l’organe considéré. Un travail comparatif de la prévalence de la flavobactérie dans 7 sites aquacoles d’Aquitaine a démontré que la flavobactérie est omniprésente et que sa pathogénicité est contrôlée par le système immunitaire des poissons en bonne santé apparente. L’expression génique mesurée sur les poissons malades et apparemment sains nous apporte deux informations importantes : 1/ les gènes codant pour la métallothionéine A et l’interleukine 1-β sont de bons bio-marqueurs de la maladie et 2/ la répression des gènes codant pour le complexe majeur d’histocompatibilité 2-β, le facteur de croissance transformant β, le cluster de différentiation 8-α et l’immunoglobuline T dans la rate des poissons malades montre un effondrement du système immunitaire acquis nous permettant d’émettre l’hypothèse que ce phénomène déclenche l’apparition de la maladie. Ainsi, F. psychrophilum aurait un comportement de pathogène à virulence latente.Afin d’imaginer de nouvelles mesures prophylactiques et pour mieux comprendre la pathogénicité de la bactérie, une analyse du protéome de la membrane externe couplée à l’annotation du génome séquencé a été effectuée. Il a été identifié entre autres 1/ des protéines d’adhésion et d’invasion des tissus et 2/ des protéines d’acquisition de métabolites de l’hôte. De plus, un nombre important de protéines immunogènes chez la truite potentiellement utilisable dans un cocktail vaccinant a été détecté. Afin de chercher un vecteur pour ce cocktail, des nanoparticules d’acide γ-glutamique et phénylalanine d’environ 100 à 200 nm de diamètre ont été synthétisées. Ces dernières constituent une approche séduisante pour vacciner les poissons avec des antigènes de F. psychrophilum encapsulés puis incorporés dans la nourriture. / Flavobacterium psychrophilum is the causative agent of cold water flavobacteriosis, a condition affecting mostly salmonid fish, including the farmed rainbow trout Oncorhynchus mykiss. This Gram negative bacterium can cause up to 70% mortality in breeding tanks and has a very strong economic impact on the fish farming industry. Flavobacteriosis can take two pathological forms: the cold water disease affecting adult fish and the rainbow trout fry syndrome affecting juveniles.In the present study, a method of quantitative PCR was devised that allowed for the detection and the quantification, within three hours, of the 16S rRNA copy number in fish tissues. This method’s specificity was confirmed through the use of various bacterial suspensions (F.psychrophilum, others flavobacteria and others pathogens) and its detection limit was estimated to be 1 and 2 bacteria in broth and in biological matrices, respectively.An ecotoxicological study was then performed that showed that, on the one hand, F. psychrophilum is cadmium hypersensitive compared to others Gram negative bacteria because its growth rate, compared to a control, is decreased by a factor 2 at a cadmium concentration of 0,4 µM. On the other hand, we observed that subjecting rainbow trout juveniles to a concentration of 1 µg CdCl2/L for2 months prior to an injection of 5 × 107 F. psychrophilum by fish didn’t lead to any mortality. The gene expression which was measured on these fish demonstrated that cadmium can have contradictory effects on the immune system of fish, which could enhance or decrease the immune response depending of the organ. A comparative work of the prevalence of flavobacteria in 7 fish farms within the Aquitaine region (France) demonstrated that the bacterium was endemic and present in asymptomatic fish. Gene expression levels were measured on diseased and asymptomatic fish and demonstrated that the genes metallothionein A and interleukine 1-β were good biomarkers of the disease and that repression of the genes major histocompatibility complex 2-β, transforming growth factor -β, cluster of differentiation α and immunoglobulin T in the spleen of diseased fish was indicative of a collapse of the acquired immune system. We therefore hypothesized that this event marked the beginning of the disease and that F. psychrophilum is mostly an opportunistic pathogen.To prepare the development of new prophylactic techniques and to understand better the bacterium pathogenicity, an analysis of the outer membrane proteome coupled with sequencing of the bacterial genome was also performed. Furthermore, a significant number of immunogenic proteins were identified as good candidates for the preparation of a vaccine. Finally, γ-glutamic acid and phenylalanine nanoparticles of about 100 - 200 nm in diameter were synthesized to serve as potential vector for this vaccine. These nanoparticles should be tested to administrate F. psychrophilum antigens to fish through the digestive route.

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

Le fer, un métal de transition, est requis pour la survie de presque tout les organismes vivant à cause de son habilité à accepter ou donner un électron et donc à catalyser plusieurs réactions biochimique fondamentales. Cependant, la même propriété permet aussi au fer ionique d’accélérer la formation de radicaux libres et donc le fer peut potentiellement avoir des effets néfastes. Conséquemment, l’homéostasie du fer doit être étroitement régulé, tant au niveau cellulaire que systémique. Notre étude met l’emphase sur deux molécules importante pour régulation du métabolisme du fer : la lipocaline 2 (Lcn2) et l’hepcidine. Lcn2, une protéine de phase aiguë, est impliquée dans le transport du fer par les sidérophores. Lcn2 est un candidat potentiel comme transporteur du fer qui pourrait être responsable de l’accumulation excessive du fer non lié à la transferrine dans le foie des patients atteints d’hémochromatose héréditaire (HH). Nous avons généré des souris double-déficiente HfeLcn2 pour évaluer l’importance de Lcn2 dans la pathogenèse de surcharge en fer hépatique dans les souris knock-out Hfe (Hfe -/-). Notre étude révèle que la délétion de Lcn2 dans les souris Hfe-/- n’influence pas leur accumulation de fer hépatique ou leur réponse à une surcharge en fer. Le phénotype des souries HfeLcn2-/- demeure indiscernable de celui des souris Hfe-/-. Nos données impliquent que Lcn2 n’est pas essentiel pour la livraison du fer aux hépatocytes dans l’HH. L’hepcidine, un régulateur clé du métabolisme du fer, est un petit peptide antimicrobien produit par le foie et qui régule l’absorption intestinale du fer et son recyclage par les macrophages. L’expression de l’hepcidine est induite par la surcharge en fer et l’inflammation, tandis que, à l'inverse, elle est inhibée par l'anémie et l'hypoxie. Dans certaine situations pathologique, l’hepcidine est régulée dans des directions opposées par plus d’un régulateur. Nous avons, en outre, analysé comment les différents facteurs influencent l’expression de l’hepcidine in vivo en utilisant un modèle de souris avec un métabolisme du fer altéré. Nous avons examiné la régulation de l’hepcidine en présence de stimuli opposés, ainsi que la contribution des médiateurs et des voix de signalisation en aval de l’expression de l’hepcidine. Nous avons démontré que l'érythropoïèse, lorsque stimulé par l’érythropoïétine, mais pas par l’hypoxie, diminue l’expression de l’hepcidine d’une façon dépendante de la dose, même en présence de lipopolysaccharides ou de surcharge de fer alimentaire, qui peuvent agir de manière additive. De plus, l’entraînement érythropoïétique inhibe tant la voix inflammatoire que celle de détection du fer, du moins en partie, par la suppression du signal IL-6/STAT3 et BMP/SMAD4 in vivo. Au total, nos données suggèrent que le niveau d’expression de l’hepcidine en présence de signaux opposés est déterminé par la force du stimulus individuel plutôt que par une hiérarchie absolue. Ces découvertes sont pertinentes pour le traitement de l’anémie des maladies chronique et les désordres de surcharge en fer. / Iron, a transition metal, is required for survival by almost all living organisms due to its ability to accept or donate electrons and thus to catalyze many fundamental biochemical reactions. However, the same properties also allow ionic iron to accelerate the formation of free radicals and as such iron has the potential for deleterious effects. Consequently, iron homeostasis must be tightly regulated at both cellular and systemic levels. Our studies focused on two important molecules in the regulation of iron metabolism, namely, lipocalin 2 (Lcn2) and hepcidin. Lcn2, an acute phase protein, is involved in iron trafficking via siderophores. Lcn2 has emerged as a candidate iron-transporter that may be responsible for excessive non-transferrin-bound iron (NTBI) accumulation in the liver of hereditary hemochromatosis (HH) patients. We generated HfeLcn2 double-deficient mice to evaluate the importance of Lcn2 in the pathogenesis of hepatic iron loading in Hfe knockout mice. Our studies revealed that deletion of Lcn2 in Hfe-knockout mice does not influence hepatic iron accumulation in Hfe-/- mice, or their response to iron loading, as the phenotype of HfeLcn2-/- mice remained indistinguishable from that of Hfe-/- mice. Our data imply that Lcn2 is not essential for iron delivery to hepatocytes in HH. Hepcidin, a key regulator of iron metabolism, is a small antimicrobial peptide produced by the liver that regulates intestinal iron absorption and iron recycling by macrophages. Hepcidin expression is induced by iron-loading and inflammation while, conversely, being inhibited by anemia and hypoxia. Under certain pathologic situations, hepcidin is regulated in opposite directions by more than one regulator. We further investigated how different factors influence hepcidin expression in vivo using mouse models of altered iron metabolism. We examined hepcidin regulation in the presence of opposing stimuli as well as the contributions of mediators and downstream signaling pathways of hepcidin expression. We show that erythropoiesis drive, when stimulated by erythropoietin but not by hypoxia, down-regulates hepcidin in a dose-dependent manner, even in the presence of lipopolysaccharide or dietary iron-loading, which may act additively. Moreover, erythropoietic drive inhibited both the inflammatory and iron-sensing pathways, at least in part, via the suppression of IL-6/STAT3 and BMP/SMAD4 signaling in vivo. Altogether, our data suggest that hepcidin expression levels in the presence of opposing signaling are determined by the strength of the individual stimuli rather than by an absolute hierarchy. These findings are pertinent for the treatment of the anemia of chronic disease and iron-loading disorders.

Une compréhension fine et détaillée ciblant les mécanismes d’action de nouvelles molécules adjuvantes sur notre système immunitaire vise de manière directe à l’élaboration de nouveaux vaccins plus ciblés et plus efficaces, mais aussi à élargir nos connaissances quant à l’induction d’une réponse immune protectrice.<p>Au cours de cette thèse nous avons voulu comprendre les modes d’action de deux molécules lipidiques distinctes.<p>La première est le lipide cationique diC14-amidine dont il avait été démontré une action sur les cellules dendritiques en culture par une voie qui restait à élucider. Ce lipide cationique s'organise sous forme de liposomes en milieu aqueux et peut s'associer à de nombreux antigènes. La seconde est un analogue synthétique de l'adjuvant monophosphoryl lipide A (MPL), un dérivé du LPS, nommé CRX-527. À l'instar de sa molécule parente, le CRX-527 active le récepteur TLR4 et est considéré comme un adjuvant potentiel de vaccin ou comme immunostimulant isolé.<p>Au cours de notre travail, nous avons démontré que la diC14-amidine active les cellules cibles via le récepteur TLR4. En effet, l'absence de ce récepteur abolit les réponses induites par le lipide cationique diC14-amidine et la transfection du gène codant pour TLR4 rend répondeuses des cellules qui n'exprimaient pas ce récepteur. De plus, la diC14-amidine active et mature des cellules dendritiques, aussi bien de provenance murine qu'humaine, suggérant qu'elle puisse être utilisée en tant qu’adjuvant. Il avait d’ailleurs été précédemment décrit que l'injection d'un complexe diC14-amidine / allergène chez la souris induisait une réponse immune suffisante pour conférer une protection contre cet allergène. Dans ce contexte, nous avons caractérisé au niveau cellulaire la réponse induite suite à l'injection du complexe diC14-amidine / ovalbumine chez la souris. Cette réponse se manifeste par une production d'IFNγ lors d'une re-stimulation ex vivo par l'antigène OVA. <p>En ce qui concerne la molécule CRX-527, nous nous sommes particulièrement focalisés sur le rôle du co-récepteur du TLR4, le CD14, dans les réponses innées induites par le CRX-527. Nous avons établi que, de manière inattendue et contrairement à la plupart des ligands TLR4, le CRX-527 induit la production de nombreuses cytokines et chimiokines en complète absence de CD14, même à faible dose. De plus, l'ajout de CD14 sous sa forme soluble ne modifie pas le niveau des réponses associées à la voie de signalisation MyD88 / NF-κB. Cependant, il semblerait que la stimulation de cellules par du CRX-527 en présence de CD14 soluble recombinant, favorise plutôt la voie TRIF / IRF3, comme le suggère l'augmentation du taux de production d'IFNβ et d'activation d'IRF3. La molécule CD14 (membranaire et/ou soluble) ne serait donc pas qu'un simple transporteur de ligands, comme il l'a été décrit par le passé, mais bien une protéine impliquée dans la modulation des réponses induites lors de l'activation du TLR4. Le CD14 jouerait donc un rôle, aussi bien au niveau de la discrimination des ligands, que celle des voies de signalisation activées.<p> / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L’hypertension artérielle pulmonaire (HTAP) est une maladie grave caractérisée par une obstruction progressive des artères pulmonaires de petit calibre, conduisant à une augmentation des résistances vasculaires pulmonaires et, à terme, à une défaillance cardiaque droite et au décès du patient. La vasoconstriction, le remodelage vasculaire et la dysfonction endothéliale pulmonaire sont autant de facteurs qui contribuent au développement et à la progression de la maladie. Plusieurs arguments sont également en faveur d’une hypothèse de désordres immunologiques, voire autoimmuns, dans la physiopathologie de l’HTAP. Malgré ces données, le lien entre endothélium pulmonaire et système immunitaire dans cette maladie restent peu connus. Ce travail de thèse a donc eu pour objectif d’étudier et mieux comprendre la nature et les conséquences d’une communication aberrante entre cellules endothéliales pulmonaires et système immunitaire dans la pathogénèse de l‘HTAP, afin d’identifier de nouvelles cibles thérapeutiques. Pour cela, nous avons analysé le rôle de la dysfonction endothéliale dans la régulation de deux processus de la dysfonction immunitaire : l’autoimmunité pour la réponse adaptative d’une part, et la sécrétion de cytokines en ce qui concerne la réponse innée d’autre part. A travers ce travail de thèse, nous avons mis en évidence l’existence d’une communication aberrante entre endothélium pulmonaire et système immunitaire dans l’HTAP et montré que l‘endothélium pulmonaire jouait un rôle primordial dans le contrôle des réponses adaptatives, en régulant la fonction des lymphocytes T régulateurs via la leptine, et dans la participation active à la réponse innée, en acquérant un phénotype pro-inflammatoire. Cette meilleure compréhension du rôle de la dysfonction endothéliale dans la dérégulation du système immunitaire présente dans l’HTAP pourrait aider au développement de nouvelles stratégies thérapeutiques dans cette maladie. / Pulmonary arterial hypertension (PAH) is a severe disease characterized by a progressive obstruction of small pulmonary arteries, leading to an increase in pulmonary vascular resistance and ultimately right heart failure and death. Vasoconstriction, vascular remodeling and pulmonary endothelial dysfunction contribute to the disease development and progression. Increasing evidence are also suggesting the importance of immune disorders, such as autoimmunity, in PAH pathophysiology. Despite these data, the link between pulmonary endothelium and immune system is still unclear. The objective of this work was to investigate and elucidate the nature and the consequences of an aberrant communication between pulmonary endothelial cells and immune system in PAH pathogenesis, in order to identify new therapeutical targets. Therefore, we analyzed the role of endothelial dysfunction in the control of two types of altered immune responses: autoimmunity for the adaptive response and cytokine secretion for the innate response. In this work, we highlighted the existence of an aberrant communication between pulmonary endothelium and immune system in PAH and showed that pulmonary endothelium played a key role in the control of adaptive responses, by regulating regulatory T lymphocyte function in a leptin-dependent manner, and by actively participating to the innate responses through a pro-inflammatory phenotype. A better understanding of the role of endothelial dysfunction in PAH immune system dysregulation may help to the development of new therapeutical strategies for this disease.

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