Les DC (cellules dendritiques) ne représentent qu’environ 0.5% des cellules circulantes dans le sang humain, mais sont les meilleures cellules présentatrices d’antigène (CPA) de l’organisme. (Article 1, revue sur les DC tolérogènes, Bio-Medical Materials and Engineering, 2006) Du fait de cette faible proportion, la production de DC in vitro en grande quantité peut s’avérer nécessaire pour des programmes d’immunothérapie visant à stimuler un système immunitaire déficient. Au laboratoire, nous avons établi une nouvelle méthode pour produire très efficacement des DC à partir de cellules souches hématopoïétiques CD34+ sans nécessité de purification des cellules CD34+. Nous avons pu démontrer que les DC obtenues partagent des caractéristiques phénotypiques, morphologiques et également fonctionnelles avec les DC obtenues par des méthodes traditionnelles. De plus, le rendement d’obtention des DC était bien meilleur que celui des méthodes traditionnelles. (Article 2, J Leuko. Biol., 2007) Une autre caractéristique des DC est leur capacité à induire non pas une réponse immunitaire forte, mais au contraire une tolérance. Il a été montré que les CSM peuvent inhiber la différenciation des DC et jouer un rôle important dans la modulation de la réponse immunitaire. Nous avons donc cherché à préciser les fonctions des DC différenciées en présence de CSM et les mécanismes concernés par cette inhibition. Nous avons démontré que les CSM inhibent la différenciation des CSH CD34+ en DC immunocompétentes. Les DC obtenues ainsi sont tolérogènes, et, à leur tour induisent la génération de lymphocytes T régulateurs. L’activation du signal via la voie Notch est un mécanisme important dans l’inhibition exercée par les CSM. (Article 3, J Immunol, 2008) Parallèlement à ce travail, nous avons étudié l’impact de la réponse allogénique sur la différenciation des DC à partir des monocytes. Nous avons montré que le surnageant allogénique provenant de cultures mixtes lymphocytaires peut induire la génération de DC tolérogènes exprimant fortement d’ILT3, et ainsi inhiber la réponse immunitaire en induisant la production de lymphocytes T régulateurs. (Article 4, en préparation) / Thesis

Thèse doctorat : Médecine. Immunologie : Université de Nantes : 2004. / Bibliogr. f. 125-142.

Thèse doctorat : Médecine. Immunologie : Université de Nantes : 2004. / Bibliogr. p. 216-246.

Thèse doctorat : Médecine. Immunologie : Université de Nantes : 2003. / Bibliogr. f. 226-249.

Les cellules dendritiques (CDs) sont des cellules présentatrices d'antigènes agissant comme messagers entre l'immunité innée et adaptative. Elles sont activées par des molécules endogènes : Danger-Associated Molecular Patterns (DAMPS) ou exogènes : Pathogen-Associated Molecular Patterns (PAMPS). Ces molécules modulent l'expression des récepteurs à la surface des CDs, la production de cytokines et la libération d'exosomes dans le milieu extracellulaire. De plus, il est connu que le neuropeptide Vasoactive Intestinal Peptide (VIP) réduit l'activation des CDs par des PAMPS. Mon projet vise à étudier si l'activation des CDs par des DAMPS peut aussi être régulée par le VIP. Les résultats obtenus montrent que des DAMPs (ex : cristaux d'urate monosodique) et des PAMPS (ex : Lipopolysaccharide : LPS) provoquent une activation des CDs qui est diminuée en présence de VIP. Nous observons également que ce peptide diminue la production de cytokines et la quantité d'exosomes dans le milieu extracellulaire en réponse aux cristaux d'urate monosodique. Le VIP régule l'activation des CDs par des DAMPS ainsi que la production d'exosomes.

Plusieurs environnements de travail sont hautement contaminés par des bioaérosols qui sont souvent associés à l’induction de diverses pathologies respiratoires. Il est donc important de mieux définir l’impact des composantes des bioaérosols sur l’immunité mucosale pulmonaire. La cellule dendritique est à l’interface de l’individu et de son environnement et aurait un rôle dans l’initiation de réponses immunopathologiques induites par les bioaérosols. Le but de ce projet était donc de comparer comment divers agents, combinaisons d’agents, ou des échantillons issus d’environnements hautement contaminés par des bioaérosols modulaient l’activation des cellules dendritiques in vitro. Nos résultats montrent que le degré d’activation des cellules dendritiques dérivées de la moelle osseuse in vitro discriminent un agent fortement immunogène, les endotoxines, d’agents faiblement immunogènes tels les β-D glucanes et les archées Methanosphaera stadtmanae et Methanobrevibacter smithii. Nous montrons également qu’une stimulation combinée de ces agents active de façon additive les cellules dendritiques, confirmant ainsi l’importance d’étudier l’impact des bioaérosols comme un ensemble, et non pas seulement certaines composantes individuellement. De plus, la cinétique d’activation des cellules dendritiques est modulée par la nature de la stimulation, ce qui confirme l’hypothèse d’interaction entre les composantes des bioaérosols sur la réponse immune. Enfin, l’activation des cellules dendritiques permet de stratifier par classe divers environnements de travail, ce qui est corroboré par un modèle d’inflammation pulmonaire in vivo. Ce projet élargit donc notre connaissance des mécanismes sous-jacents à l’induction de réactions immunes pathologiques par les bioaérosols complexes / Several occupational settings are highly contaminated with bioaerosols, which are often associated with the induction of various respiratory pathologies. It is therefore important to define the impact of the components of bioaerosols on mucosal immunity. Dendritic cells are at the interface of the individual and his environment and play a role in the initiation of immunopathological responses induced by bioaerosols. The purpose of this project was to compare how various agents, agent combinations, or samples from environments highly contaminated with bioaerosols modulated dendritic cell activation in vitro. Our results show that the degree of activation of dendritic cells derived from the bone marrow differentiates between a highly immunogenic agent, endotoxins, from weakly immunogenic agents such as β-D glucans and archaea Methanosphaera stadtmanae and Methanobrevibacter smithii. We also show that combined stimulation of these agents additively activates dendritic cells, thus confirming the importance of studying the impact of bioaerosols as a whole, and not just individual components. In addition, the kinetics of activation of dendritic cells is modulated by the nature of the stimulation, which confirms the hypothesis of interaction between the components of bioaerosols on the immune response. Finally, the activation of dendritic cells stratifies various working environments by class, which is corroborated by an in vivo lung inflammation model. This project therefore broadens our understanding of the mechanisms underlying the induction of immunopathological reactions by complex bioaerosols.

Thèse doctorat : Médecine. Immunologie : Université de Nantes : 2004. / Bibliogr. 215-237 f.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2003. / Bibliogr.: f. 72-80. Publié aussi en version électronique.

Le cancer du poumon demeure le cancer le plus meurtrier et le plus souvent diagnostiqué. Le taux de survie à 5 ans est de moins de 20%, malgré les avancées en immunothérapie de la dernière décennie. Les inhibiteurs de point de contrôle immuns (ICI), plus particulièrement l'anti-PD-1, ont récemment connu des progrès dans le traitement du cancer du poumon. Toutefois, une résistance à ce traitement est présente chez une partie des patients. Le développement de tumeurs pulmonaires réduit les proportions de cellules dendritiques conventionnelles de type 1 (cDC1) (CD103⁺chez la souris et CD141⁺, chez l'humain), cellules importantes dans l'activation de la réponse immune anticancer, ce qui pourrait en partie expliquer la résistance. Ces cellules, également présentes chez l'humain (DC1 CD141⁺) sont spécialisées dans la présentation croisée des antigènes tumoraux, permettant l'activation des lymphocytes T cytotoxiques qui sont responsables d'éliminer les cellules tumorales. Les cDC1 sont aussi spécialisées dans la production d'Interleukine (IL)-12, cytokine déterminante dans la réponse anticancer. En contexte de cancer du poumon, cette population de cDC1 anticancer est réduite, ce qui pourrait expliquer partiellement l'inefficacité de la thérapie utilisant l'anti-PD-1. Ainsi, notre équipe a récemment démontré que, dans un modèle de cancer résistant aux anti-PD-1, l'administration de cDC1 restaurait la sensibilité au traitement, alors que l'administration de cDC1 seules n'avait pas d'effet. Notre hypothèse est donc que la potentialisation de l'activité anticancer des cDC1 avant leur injection par l'induction de leur maturation pourrait leur conférer un gain de fonction et donc une activité anticancer accrue. Ainsi, l'objectif de ce projet était de générer des cDC1 murines matures ayant une production d'IL-12 accrue et de générer des cDC1 humaines productrices d'IL-12. Chez la souris, l'efficacité d'un traitement dans lequel la population de cDC1 est régénérée par l'injection de cDC1 potentialisées sera testée sur la progression tumorale in vivo. Nous avons d'abord testé in vitro l'effet de différentes stimulations connues pour induire la maturation des DC (Poly I :C (agoniste du TLR3), anti-CD40, exposition à des cellules de cancer) sur la maturation et la production d'IL-12 de cellules dendritiques. Les conditions testées augmentaient la production d'IL-12 ainsi que l'expression de marqueurs de maturation (CD80, CD86, CD40) et de molécules régulatrices (PD-L1, PD-L2, CD200). Les proportions de cDC1 parmi les cDC totales étaient affectées négativement par les stimulations. Le Poly I :C semblait être la condition ayant le meilleur potentiel anticancer, puisqu'elle augmente significativement la production d'IL-12 tout en préservant la proportion de cDC1 dans les cultures. Nous avons ensuite vérifié l'impact de l'administration de cDC1 stimulées au Poly I :C comparativement aux cDC1 normalement dérivées de la moelle osseuse sur la progression du cancer in vivo dans des souris Baft3[exposant -/-] (lesquelles sont déficientes en cDC1) auxquelles des cellules de cancer (CMT-167) ont été injectées. L'injection des cDC1 stimulées au Poly I: C diminue la sévérité du cancer et le nombre de nodules pulmonaires comparativement à l'administration des cDC1 non stimulées, ou à l'absence de traitement. De plus, le traitement semble favoriser la réponse anticancer associée aux lymphocytes T. Sachant que la stimulation au Poly I :C confère un gain de fonction in vivo aux cDC1, nous avons investigué l'effet de la combinaison de DC1 et d'un inhibiteur de point de contrôle immun (ICI) anti-PD-1 dans un modèle de cancer résistant à cette thérapie (CMT-167). L'administration de cDC1 potentialisées tends à diminuer la sévérité du cancer, bien qu'aucune synergie n'ait été observée dans la combinaison des options thérapeutiques. Dans le passé, l'utilisation de cellules dendritiques humaines dans le traitement du cancer a fait l'objet d'études cliniques, sans grand succès. Toutefois, ces études utilisaient une sous population de DC non spécialisée dans la réponse anticancer et différente des cDC1. Le développement d'une approche permettant d'obtenir des DC1 humaines conventionnelles productrices d'IL-12 demeure un défi, puisque les précurseurs de cDC proviennent de la moelle osseuse. Nous avons pu obtenir des cDC1 dérivées de la moelle osseuse de patients ayant subi une ablation de côte. Le R848, agoniste des TLR7/8 induit de manière modeste la production d'IL-12 par les cellules obtenues. Ces résultats suggèrent que les agonistes de TLR potentialisent l'activité des cDC1 et que l'administration de cDC1 potentialisées diminue la progression du cancer, chez la souris. Cette approche pourrait devenir une nouvelle avenue thérapeutique. / Lung cancer remains the deadliest and most diagnosed cancer. The 5-year survival rate is less than 20%, despite advances in immunotherapy over the past decade. Immune checkpoint inhibitors (ICIs), specifically anti-PD-1, have recently seen advances in the treatment of lung cancer. However, resistance to this treatment is present in some patients. Lung tumor development reduces CD103⁺ type 1 conventional dendritic cells (cDC1) population in mice, partly explaining resistance to anti-PD-1. These cells are also present in human (CD141⁺ DC1) and are necessary for anticancer immune response activation since they specialize in cytotoxic T lymphocytes (CTL) activation through tumor-antigen cross-presentation. CTL are anticancer immune response effector cells which destroy tumor cells upon recognition. cDC1s are also specialized in Interleukin (IL)-12, an important cytokine in cancer immunity. In lung cancer, cDC1 population is reduced locally in the lung. This could partly explain anti-PD-1 inefficacy. Thus, our team recently demonstrated that, in an anti-PD-1 resistant cancer model, administration of cDC1 restored sensitivity to treatment, while administration of cDC1 alone had no effect. Our hypothesis is therefore that the potentiation of cDC1 before their injection by the induction of their maturation could give them a gain in function and therefore an increased anticancer activity. Thus, the objective of this project was to generate mature and IL-12 producing mice and human cDC1s and to test the efficacy of potentialized cDC1 administration on tumor progression. We therefore tested in vitro effects of Poly I:C, anti-CD40 and cancer cell exposure stimulations (known to induce DC maturation) on cDC maturation and IL-12 production. All conditions upregulated IL-12 as well as maturation markers (CD80, CD86, CD40) and regulatory molecules (PD-L1, PD-L2, CD200). cDC1 population were reduced by stimulations. Poly I:C seemed to confer best anticancer potential, since it significantly induces IL-12 production while preserving cDC1 population in cultures. We then verified the impact of Poly I:C stimulated cDC1 administration compared to unstimulated cDC1 on cancer progression in vivo in Baft3[superscript -/-] mice lacking cDC1s previously administered with CMT-167 cancer cells. Stimulated cDC1 injection reduced cancer severity and number of tumors compared to unstimulated cDC1 or untreated mice. Furthermore, stimulated cDC1s seem to induce T cell associated immunity. Knowing that Poly I: C stimulation confers a gain of function to cDC1, we investigated the effects of stimulated cDC1 treatment in combination with anti-PD-1 in a resistant cancer model (CMT-167). Potentialized cDC1 tends to reduce cancer severity but no synergy was observed when treatments were combined. In the past, the use of human dendritic cells in the treatment of cancer has been the subject of clinical studies, without success. However, these studies used a different subpopulation of DC that was not specialized in the anti-cancer response. Developing an approach to generate conventional human cDC1s that produce IL-12 remains a challenge, since pre-DC come from bone marrow. We were able to generate cDC1 from human bone marrow from patients who underwent rib ablation R848, a TLR7/8 agonist, modestly induces IL-12 production by DCs generated from bone marrow. These results suggest that TLR agonists potentialize cDC1 cancer activity and that the administration of potentialized cDC1 reduces cancer progression. This approach could become a new therapeutic avenue.

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