Le diabète de type 1 (DT1) est une maladie auto-immune très répandue dans les pays industrialisés. Cette pathologie résulte d'un dérèglement du système immunitaire qui s'attaque aux cellules bêta du pancréas. Au laboratoire, nous utilisons la souris NOD (non obèse diabétique), une souche de souris qui développe de façon spontanée un DT1 similaire à celui retrouvé chez l’homme. Chez la souris NOD, les cellules dendritiques (DCs) sont impliquées dans le bris de la tolérance. Nous avons démontré auparavant que l'injection de GM-CSF permet de générer de cellules dendritiques semi-matures empêchant le développement du DT1 chez la souris NOD. Nous nous sommes ensuite intéressés au mécanisme d'action du GM-CSF. Nous voulions savoir si le GM-CSF affectait les cellules souches au niveau de la moelle osseuse ou s’il affectait les DCs déjà différenciées. Nous avons donc généré des DCs à partir de la moelle osseuse de souris traitées ou non au GM-CSF et nous avons démontré que le GM-CSF affectait directement les cellules souches de la moelle osseuse. Les DCs obtenues de souris traitées au GM-CSF restent dans un état semi-mature et produisent plus d'IL-10 que les DCs obtenues de souris non traitées. Par la suite, nous avons développé un modèle in vitro permettant de générer des DCs similaires à celles retrouvées chez les souris traitées au GM-CSF. Ces DCs ont été dérivées de la moelle osseuse et cultivées avec une faible concentration de GM-CSF (GM/DCs) et ensuite caractérisées comme étant des DCs tolérogènes (tDCs). Ces tDCs ont un phénotype semi-mature et produisent beaucoup de cytokines anti-inflammatoires. Nous avons ensuite étudié les mécanismes moléculaires qui permettaient d'expliquer les différences observées entre les GM/DCs et les DCs immunogènes générées en présence d'IL-4 et de GM-CSF (IL-4/DCs). Nous avons démontré que les protéines composant les complexes NF-?B sont p52/p65 chez les GM/DCs et p52/p65 et p52/RelB chez les IL-4/DCs. De plus, la sous-unité p65 est préférentiellement recrutée au niveau du promoteur de l’IL-10 chez les GM/DCs tandis qu’on la retrouve sur le promoteur de l'IL-12p35 chez les IL-4/DCs. Nous avons démontré qu’une phosphorylation soutenue de ERK1/2 est responsable de la production d'IL-10 en induisant la liaison à l’ADN du facteur de transcription AP-1. Par la suite, nous avons démontré pour la première fois que le facteur de transcription C/EBPß liait l’ADN chez les GM/DCs. L'utilisation de souris déficientes en C/EBPß nous a permis de démontrer que C/EBPß était essentiel pour la résistance à la maturation des GM/DCs. De plus, nous avons démontré que p38 est essentiel à la production d'IL-10 ainsi que pour la synThèse de C/EBPß. La liaison à l’ADN de C/EBPß est dépendante de la GSK3, une enzyme qui peut être inhibée par la PI3K. Nous avons montré que l’utilisation d'inhibiteurs contre la PI3K n'affectait pas la maturation des GM/DCs, mais qu'elle modulait leur production de cytokines. Lorsque la PI3K est inhibée, les GM/DCs produisent de l’IL-23 et de l’IL-6 en plus d'acquérir la capacité de convertir les T naïfs en Th17 . En somme, nous identifions des mécanismes moléculaires clés contrôlant les fonctions tolérogènes des DCs.

Le diabète de Type 1 est une maladie auto-immune caractérisée par la perte de production d'insuline par les îlots [béta] du pancréas. Les causes menant à la destruction de ces îlots par les cellules T autoréactives sont méconnues. Certains événements tels qu'une infection virale ou des facteurs environnementaux peuvent déclencher cette auto-immunité. Chez le rat BB-DP qui développe un diabète de type 1 semblable à l'homme, une mutation qui affecte les cellules T a été découverte. La mutation nommée lyp amène une perte de survie des cellules T dans la périphérie malgré tous les facteurs de survie des cellules T présents chez l'animal. Cette mutation située sur le chromosome 4 affecte un gène de la famille GIMAP, plus particulièrement la protéine GIMAP5 qui se retrouve tronquée et non fonctionnelle. Des résultats du laboratoire ont démontré une implication de GIMAP5 dans la voie du calcium. La manière par laquelle GIMAP5 joue son rôle dans la survie des lymphocytes T n'est pas connue. Afin de comprendre ces fonctions, nous voulons identifier la localisation cellulaire de GIMAP5 ainsi que ses partenaires d'interaction. Les lignées cellulaires transfectées avec le gène de GIMAP5 étiqueté ont été marquées en fluorescence à l'aide de marqueurs d'organelles et examinées en microscopie confocale afin de déterminer la localisation de GIMAP5. Une étude de double-hybride combinée avec des marquages fluorescents à l'aide d'anticorps fluorescents dirigés contre ces protéines et l'utilisation de la microscopie confocale permettent de vérifier les partenaires d'interaction de GIMAP5. Les cellules T de rats gimap5[indice supérieur lyp/lyp] et sauvages ont été utilisées afin de faire des marquages au Rhod-2 (calcium mitochondrial) et de vérifier l'effet de la mutation sur la capacité des mitochondries à absorber le calcium. Une localisation de GIMAP5 au niveau du RE a été identifiée dans les cellules HEK 293T surexprimant GIMAP5, mais n'as [i.e. n'a] pu être vu chez les lignées de cellules T Jurkats. Les résultats de l'étude de double-hybride ont donné des partenaires d'interaction de faible affinité (avec une cote de D). Les essais de microscopie confocale n'ont pu démontrer cette interaction. Finalement, les mitochondries des cellules T de rats gimap5[indice supérieur lyp/lyp] ont une vitesse d'incorporation du calcium plus lente et un retour à la normale plus lent que les mitochondries des cellules T de rats sauvages. Chez le rat, GIMAP5 semble jouer un rôle au niveau de l'homéostasie du calcium et de l'intégrité des mitochondries, puisque la mutation gimap5[indice supérieur lyp/lyp] apporte une baisse du potentiel membranaire des mitochondries et une baisse de l'accumulation du calcium par ces dernières.Le mécanisme par lequel GIMAP5 régule l'homéostasie du calcium reste encore à élucider.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L’action physiologique des glucocorticoïdes (GC) est de mobiliser certaines ressources de l’organisme pour s’adapter à des changements d’origine endogène ou exogène susceptibles de perturber l’homéostasie de l’organisme. Des facteurs métaboliques/nutritionnels modifient l’intensité d’action des GC. Ils agissent au niveau i) de l’activation de l’axe corticotrope, ii) de leur biodisponibilité des GC (régulation « pré-récepteur »), iii) de l’activation transcriptionnelle des récepteurs des GC (régulation « post-récepteur »). L’objectif général de ce travail repose sur l’exploration du rôle de certains facteurs métaboliques/nutritionnels dans la modulation pré- et post-récepteur de l’action des GC sur l’organisme. Dans une approche clinique, notre attention s’est tout d’abord focalisée sur le rôle de l’équilibre diabétique et/ou l’état inflammatoire des patients atteints de diabète de type I et le métabolisme pré-récepteur du cortisol. Par l’étude en spectrométrie de masse des métabolites du cortisol, nous montrons une augmentation significative de l’activité de la hydroxystéroïde-déshydrogenase 1, principale enzyme de régénération intracellulaire du cortisol. Cette augmentation est corrélée à des marqueurs de l’inflammation chez les enfants diabétiques. Ces résultats suggèrent un lien entre le diabète et l’existence d’une inflammation à bas bruit et l’augmentation de l’exposition cellulaire aux GC. Dans une approche expérimentale, nous nous sommes ensuite intéressés à l’action de l’acide rétinoïque all trans (atAR), métabolite actif de la vitamine A, sur l’activité transcriptionnelle des GC. Nous avons choisi un modèle in vitro de cellules hippocampiques en raison d’effets contrastés de l’atAR et des GC sur les fonctions mnésiques in vivo. Nous observons une interaction entre les voies de signalisation transcriptionnelle de l’atAR et des GC sur leurs propres récepteurs et sur des protéines de la plasticité synaptique. Par ailleurs, l’atAR est responsable de modifications de la phosphorylation du récepteur aux GC altérant ainsi ses fonctions transcriptionnelles. Enfin atAR et GC modifient différemment l’organisation du cytosquelette d’actine sans modification transcriptionnelle ou traductionnelle. La compréhension du rôle de certains facteurs environnementaux dans la signalisation des GC pourrait permettre de réduire certains des effets délétères du stress. L’utilisation de certains nutriments, vitamine A par exemple, pourrait atténuer certaines conséquences d’un tonus glucocorticoïde excessivement prolongé. / Rôles to mobilize body resources and to adapt to endogenous or exogenous changes that might disrupt the homeostasis of the body. Nutritional & metabolic factors may modify the intensity of GC action in: i) the activation of the corticotrope axis and their secretion by the adrenals, ii) their bioavailability ("pre-receptor" regulation), iii) the transcriptional activation of their receptors ("post-receptor" regulation). The main target of this work is to explore the role of some metabolic/nutritional endogenous or exogenous factors in modulating pre- and post-receptor action of GC. Our attention first focused on the role of diabetes and the related inflammation in patients with type I diabetes, and pre-receptor metabolism of cortisol. We showed that a significant increase in the activity of hydroxysteroid dehydrogenase 1, the main enzyme of intracellular cortisol regeneration, is correlated with markers of inflammation in diabetic children. This suggests a link between diabetes and the low-level chronic inflammation and increased cellular exposure to GC . Then, we focused on the action of all-trans retinoic acid (atRA), the active metabolite of vitamin A on the transcriptional activity of GC. We used an in vitro model of hippocampal cells as GC and atRA have contrasted effects on mnesic processes in vivo. We observed a transcriptional interaction between the GC and retinoic pathways targeting their receptors and genes involved in neuronal plasticity. atRA also affects the phosphorylation of the GC receptor and modifies its transcriptional activity. Lastly, both atRA and GC affect cellular organisation of actin cytoskeleton. The knowledge acquired by studying the action of nutritional molecules on GC action could be used to easily reduce the deleterious effects of GC in chronic stress. Clinical studies have started in this direction.

Conformément à l'hypothèse de l'hygiène, les infections peuvent protéger des désordres immunologiques tels les maladies autoimmunes ou allergiques. Nous avons ainsi montré que la stimulation des TLR qui détectent les infections, peut protéger du diabète de type 1. En effet, nous démontrons que le traitement de souris NOD, développant un diabète spontané, par des agonistes des TLR2, 3, 4 et 7 protège les animaux du développement de cette pathologie. Bien que toutes ces structures exercent un effet protecteur, les mécanismes impliqués s'avèrent différents en fonction du récepteur considéré. Néanmoins, la stimulation de ces récepteurs semble mettre en jeu des populations de cellules régulatrices et des cytokines immunorégulatrices. Nous avons d'ailleurs montré que la protection induite par des agonistes de TLR2 et TLR3 sont dépendantes des cellules iNKT avec en plus une implication de l'IL-4 pour TLR3. Par ailleurs, nous avons mis en évidence dans un modèle d'asthme allergique que la protection induite par un agoniste de TLR7 était portée par les lymphocytes iNKT et l'IFN-γ. Afin de comprendre les mécanismes de ce ciblage iNKT par les TLR, nous avons réalisé différentes expériences in vitro et avons pu observer que l'agoniste de TLR7 ciblait directement les iNKT et que la réponse ne nécessitait pas la présence de cellules présentatrices de l'antigène. En conclusion, nos travaux ont permis de mettre en évidence que le ciblage des voies de signalisation TLR permet de moduler les réponses immunitaires, et notamment celles dues à une perte de tolérance comme dans le cas de désordres immunologiques.

Le diabète de type 1 (DT1) est une maladie auto-immune qui est caractérisée par la destruction des cellules R des îlots de pancréas. L'utilisation des modèles animaux comme la souris NOD a facilité la compréhension de la physiopathologie du DT1, car ces souris développent spontanément le diabète d'une façon similaire à l'homme. Les lymphocytes T auto-réactifs CD4 + et CD8+ jouent un rôle majeur dans le développement de cette maladie. Dans les conditions non pathologiques, les lymphocytes T auto-réactifs sont éliminés dans le thymus (tolérance centrale) ou maintenus en états d'anergie en périphérie (tolérance périphérique). En périphérie, les cellules dendritiques (CDs) de type tolérogènes induisent l'expansion et/ou la différenciation d'une population spécifique de lymphocyte T (Treg), qui contribue à la suppression de la prolifération et l'activation des lymphocytes T auto-réactifs. Certaines fonctions tolérogènes des CDs telle que la présentation d'antigènes est sous le contrôle de l'ubiquitine ligase MARCH I. MARCH I ubiquitine le CMH de classe II et les molécules de costimulation CD86 et prévient donc leurs expressions à la surface des cellules dendritiques, et ainsi l'inhibition de la stimulation de lymphocytes T. Le but de ce projet est: 1) de caractériser les niveaux d'expression de MARCH I dans les CDs tolérogènes générées en présence d'IL-10 en comparaison aux CDs immunogènes générées en absence d'IL-10, 2) de déterminer si la sur-expression de MARCH I chez CDs immunogènes de souris NOD rétablit leurs fonctions tolérogènes. Nos résultats montrent que les CDs de souris NOD générées en absence d'IL-10 expriment des niveaux très élevés de CMH de classe II et de molécules de costimulation (CD80 et CD86). Au contraire, les CDs générées en présence d'IL-10 résistent à la maturation, puisqu'une faible augmentation de l'expression du CMH II et des molécules de co-stimulation est observée suite à leur stimulation au LPS. Ces dernières produisent des quantités importantes d'IL-10 et des faibles quantités d'IL-12 et d'INF-y et expriment des niveaux très élèvés d'ARNm de MARCH I comparativement aux CDs générées en absence d'IL-10. Nous avons aussi montré que la transduction des CDs immunogènes par un lentivirus contenant le gène qui code pour MARCH I leur permet d'acquérir les propriétés des CDs tolérogènes. En effet, les CDs transduites par MARCH I expriment de faibles niveaux du CMH II, de CD80 et CD86 après stimulation au LPS. Nous avons aussi montré que les CDs transduites par le gène qui code pour MARCH I, dont la partie N-terminale 1 à 40 (? 1-40 ) ou 1 à 60 (?1-66 ) a été délétée, stabilisent l'expression de MARCH I tout en préservant leur capacité à diminuer l'expression du CMH de classe II et de CD86. Ainsi, ces conditions permettent d'obtenir des CDs tolérogènes qui pourront être utilisées comme thérapie cellulaire pour prévenir ou empêcher le développement du diabète chez la souris NOD. [Symboles non conformes]

Le diabète de type 1 (DT1) est une maladie auto-immune qui résulte en la destruction des cellules (ß des îlots de Langerhans par les cellules du système immunitaire. Des travaux précédents de notre laboratoire ont identifié la cytokine "Thymic Stromal Lymphopoietin" (TSLP) comme étant un stimulus tolérogénique pour les cellules dendritiques (DCs) chez le modèle murin du DT1, la souris "Non Obese Diabeiic" (NOD). Les DCs conditionnées à la TSLP (TSLP-DCs) présentent un phénotype semi-mature, sont capables d’induire une réponse Th2 ainsi qu’une conversion et une expansion des lymphocytes T régulateurs (Tregs) in vitro et protègent les souris NOD contre le DT1. Ces observations nous ont amené à investiguer les mécanismes qui entraînent cette protection contre le DT1. Les travaux décrits dans ce mémoire montrent que les TSLP-DCs injectées chez les souris NOD migrent vers la rate, de manière privilégiée. Ces observations nous ont amené à étudier l’influence des TSLP-DCs sur la réponse Th1/Th2 au niveau de la rate. Nous avons observé que les splénocytes CD4[indice supérieur +] et CD8[indice supérieur +] de souris injectées avec des TSLP-DCs exprimaient moins d’IFN? par rapport au souris témoins (splénocytes des souris injectées avec des LPS-DCs). Ces résultats suggèrent une diminution de la réponse Th1 chez ces splénocytes. Par contre, les résultats obtenus avec l’IL-10 ne nous ont pas permis de conclure quant à l’influence des TSLP-DCs sur la réponse Th2. Cependant, nous avons confirmé la capacité des TSLP-DCs à induire la conversion des lymphocytes T CD4[indice supérieur +]CD25[indice supérieur -] en Tregs CD4[indice supérieur +]CD25[indice supérieur +]Foxp3[indice supérieur +]. Nous avons aussi montré que ces Tregs partiellement convertis inhibent la prolifération de lymphocytes T 8.3-CD8[indice supérieur +] diabétogènes, et empêchent la production d’IFN?. Les Tregs convertis en présence de TSLP-DCs ou de LPS-DCs ont également été injectés à des souris 8.3-NOD.RAG2[indice supérieur -/-]. Les résultats ont révélé que seuls les Tregs différenciés en présence de TSLP-DCs ont la capacité d’empêcher le développement du DT1. Nos travaux suggèrent que la diminution de la réponse Th1 et l’induction d’une population efficiente de lymphocytes Tregs font partie des mécanismes utilisés par les TSLP-DCs pour protéger les souris NOD contre le DT1.

Les cellules dendritiques (DC) jouent un rôle central dans l’orchestration de la réponse immunitaire cellulaire spécifique, et des anomalies dans leur développement et/ou leur fonction peuvent être à l’origine de maladies auto-immunes. Le diabète de type 1 est une maladie auto-immune qui résulte de la destruction spécifique des cellules ? du pancréas par les lymphocytes T auto-réactifs. Chez la souris NOD, modèle animal d’étude du diabète de type 1, la fonction des DC est altérée, et résulte en partie d’un défaut de la voie de signalisation JAK-STAT5. En effet, le facteur de transcription STAT5 est essentiel à la signalisation du Granulocyte-Macrophage Colony-Stimulating Factor (GM-CSF) et de la Thymie Stromal Lymphopoietin (TSLP), qui confèrent une fonction tolérogène aux DC in vitro et in vivo. De plus, les souris déficientes en STAT5b se caractérisent par une auto-immunité sévère, soulignant le rôle fondamental de STAT5b dans la tolérance immunitaire. Chez l’homme, des cas de mutations récessives du gène stat5b ont été rapportés, entraînant des maladies auto-immunes systémiques. Nous avons généré des souris NOD transgéniques exprimant de façon constitutive la forme active de STAT5b de souris C57BL/6 spécifiquement au sein des DC. Nos résultats ont montré que toutes les souris transgéniques sont protégées contre le diabète. Les analyses par cytométrie de flux ont montré une maturation plus importante des DC de souris transgéniques, ainsi qu'une augmentation de la proportion de lymphocytes T régulateurs, associée à une baisse de la population de lymphocytes T CD8+ dans la rate et les ganglions pancréatiques (PLN) et mésentériques (MLN). Les tests de prolifération in vitro ont montré une prolifération plus important de lymphocytes T CD4+ et CD8+ des souris transgéniques, et présentent un profil immunorégulateur de type TH2 et TC2 respectivement. En outre, les DC de souris transgéniques induisent une déviation immune vers un profil TH2 des lymphocytes T BDC2.5-CD4+ diabétogènes, ainsi que la conversion peptide-spécifique de lymphocytes T BDC2.5-CD4+Foxp3- diabétogènes en lymphocytes T régulateurs Foxp3+ in vitro. In vivo, les splénocytes de souris transgéniques ne transfèrent pas le diabète chez les souris NOD.SCID. De plus, le transfert de DC de souris transgéniques à des souris NOD prédiabétiques ont montré une résistance au diabète chez les souris receveuses. En conclusion, les DC exprimant de façon constitutive la forme activée de STAT5b acquièrent des propriétés tolérogènes, et protègent les souris NOD contre le diabète. Cette résistance au diabète est médiée en périphérie par l'augmentation du pool de lymphocytes T régulateurs et par l'induction d'une réponse immunorégulatrice de type TH2.

L’homéostasie du glucose est un processus complexe qui a accumulé au cours de l’évolution un grand nombre de boucles de rétrocontrôle interdépendantes. La glycémie physiologique est le produit de cette évolution car elle associe haute entropie (comportement d’allure chaotique) et invariance d’échelle, deux caractéristiques d’une régulation complexe. A l’inverse, les profils de sujets diabétiques de type 1 (DT1) montrent une faible entropie et une perte de l’invariance d’échelle, signes d’une décomplexification. D’une manière générale, nous avons montré que le degré de complexité mesuré par la Sample Entropy (SpEn) est inversement corrélé à la variabilité glycémique, tant chez les sujets sains que DT1. De plus, chez nos sujets sains, la SpEn – et non la variabilité – était négativement corrélée à la résistance à l’insuline estimée par le BMI, le HOMA-IR et le QUICKI, appuyant ainsi l’hypothèse que la décomplexification est un signe précoce de défaillance de la régulation glycémique. En traitant leurs enregistrements du glucose en continu (CGM) par différents filtres basses fréquences, nous avons démontré que la réduction de SpEn associée à la résistance à l’insuline est liée à un appauvrissement des fluctuations glycémiques rapides, cette propriété étant conservée chez les sujets DT1 dont la SpEn garde une corrélation inverse avec le BMI.Nous avons ensuite poursuivi notre étude de la variabilité glycémique chez les patients DT1 en utilisant le diagramme de Poincaré (PCP), une méthode de représentation visuelle des processus dynamiques. Après en avoir validé sa métrique (SD1 et SD2) en montrant sa corrélation avec des indices de variabilité glycémique connus, nous avons introduit un nouveau paramètre issu de la géométrie du PCP :le Shape of Fitting Ellipse (SFE). Nous avons alors montré que le SFE était inversement corrélé aux épisodes hypoglycémiques d’une manière indépendante et complémentaire du LBGI, un marqueur de risque validé de la survenue des hypoglycémies. A l’aide du PCP, nous avons aussi pu montrer que la variabilité glycémique est réduite chez les patients DT1 convertis à la pompe à insuline et que cette réduction concerne à la fois les profils diurnes et nocturnes. Enfin, chez nos patients DT1, nous avons identifié le LBGI comme facteur pronostic indépendant de la fréquence des épisodes hypoglycémiques 6 mois après la mise sous pompe à insuline. Le LBGI a aussi permis d’identifier deux sous-groupes de pronostics inverses :les patients appartenant au 3ème tertile de LBGI ont bénéficié d’une réduction maximale des hypoglycémies, alors que ceux du 1er tertile ont vu la fréquence des hypoglycémies augmenter mais au profit d’une meilleure réduction de la moyenne glycémique. Ces évolutions en miroir peuvent expliquer les résultats contradictoires actuels de la littérature concernant le devenir des hypoglycémies sous pompe.En conclusion, nous avons montré que la décomplexification des profils glycémiques est un marqueur précoce de la défaillance de l’homéostasie du glucose chez les individus non diabétiques. A l’autre extrême, le DT1 est un modèle de dysrégulation du glucose à haute variabilité mais à basse entropie (et donc moins chaotique). Dans ce contexte, nous avons développé un nouveau marqueur de risque d’hypoglycémie (le SFE) et montré que le LBGI prédit l’évolution des épisodes hypoglycémiques des patients DT1 mis sous pompe à insuline. / Doctorat en Sciences médicales (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished