Viele Publikationen haben bereits den Einfluss verschiedener Zytokingenvariationen auf die Ensteheung einer Graft versus Host Disease untersucht. Ich habe den Einfluss verschiedener Zytokin- und Zytokinrezeptorgenvariationen des Interleukin 10-Gens auf die Ausprägung von GvHD und die Überlebensrate nach allogener Blutstammzelltranplantation bei Patienten mit einer hämatologischen Neoplasie untersucht. Die GvHD zählt zu einer gefürchteten Komplikation bei Patienten nach einer allogenen Stammzelltransplantation. Sie kann als akute Form innerhalb von 100 Tagen nach Transplantation, sowie als chronische Form im späteren Verlauf auftreten. Sowohl die akute wie auch die chronische GvHD können bis zum Tode des Patienten führen oder durch Organschäden und die langandauernde intensive Immunsuppression die Lebensqualität der Patienten sehr beeinträchtigen. Es fehlt bis heute das genaue Verständnis, warum einige Patienten eine schwerwiegende GvHD entwickeln, während andere Patienten von einer nur leichtgradig auftretenden GvHD auf Grund eines damit assoziierten GvL-Effektes sogar profitieren. Das Interleukin 10 spielt neben anderen Zytokinen aufgrund seiner antiinflammatorischen Funktion eine wichtige Rolle in der Pathophysiologie der GvHD. Durch IL 10 kommt es zu einer Herunterregulation von MHC Klasse 2 und Kostimulatorischen Molekülen auf der Zelloberfläche, womit die Fähigkeit antigenpräsentierender Zellen zur Antigenpräsentation supprimiert wird. Interleukin 10 bewirkt außerdem eine Hemmung der Produktion proinflammatorischer Faktoren wie z.B. Interferon a, oder TNF-a, sowie eine Suppression der Transkription von NF- kB. Für diese Analyse wurden die GvHD-relevanten klinischen Daten von 360 konsekutiven Patienten ausgewertet, die zwischen 2001 und 2011 in der Universitätsmedizin Göttingen eine allogene Transplantation erhielten und eine Einteilung in die Schweregrade der akuten und der chronischen GvHD vorgenommen. Es wurde eine Genotypisierung ausgewählter Single Nucleotide Polymorphisms des IL 10–Gens und des IL 10–Rezeptorgens mittels SNaPshot-Analyse und TaqMan® Genotyping Assays vorgenommen. Durch univariate, gefolgt von multivariaten logistischen Regressionsanalysen der Daten mit Bezug zum klinischen Verlauf wurden Genvarianten mit Einfluss auf das Auftreten und den Schweregrad der GvHD identifiziert. Für die Überlebenszeitanalysen wurde ein simpler Logrank–Test verwendet, um Variablen mit einem p-Wert < 0,20 herauszufiltern, mit denen anschließend eine Cox–Regressionsanalyse durchgeführt wurde. In Voruntersuchungen (v.a. Hansen et al) war der SNP IL-10 -597 Genotyp A (= IL-10 -592) im Patienten, in Kombination mit dem G-Allel im SNP IL-10Rβ K47E (=IL-10Rβ c238) im Spender, bereits als wichtiger protektiver Faktor gegen eine schwere aGvHD in Matched-related-Donor (MRD)-transplantierten Patienten beschrieben worden. Der protektive Effekt dieser Kombination war in unserem Datensatz über alle Patienten hinweg nur als Tendenz erkennbar, während sich der alleinige protektive Effekt des R K47E G-Allel im Spender bei Patienten mit malignen Lymphomen als signifikant erwies. Dieser Unterschied in unseren Analysen, kann an der inhomogenen Zusammenzusetzung des Kollektivs aus MRD- und MUD- transplantierten Patienten liegen. Der protektive Effekt der oben genannten Kombination wurde bisher nur in reinen MRD-Kollektiven nachgewiesen und war in reinen MUD-Kollektiven nicht vorhanden. Weiterhin erwies sich für die chronische GvHD der proximale SNP IL-10 -1087 Genotyp GG des Patienten als assoziiert mit einem erhöhten Auftreten von chronischer GvHD. Dieser Genotyp ist mit einer erhöhten IL 10 Produktion assoziiert. Laut Ergebnissen von Martin und Zhou et al., ist ein erhöhter IL 10–Spiegel mit einer cGvHD assoziiert. Unter den in dieser Untersuchung erstmalig analysierten Polymorphismen des IL 10-Rezeptorgens wurde ein signifikant erhöhtes Risiko für das Auftreten einer schweren akuten GvHD (Grad III und IV) für Patienten festgestellt, die mit einem Spender des Genotyps IL 10 Rα G351R AA transplantiert worden waren. Dieses Risiko war weiter erhöht für die Patienten festzustellen, die zur T-Zell-Depletion im Rahmen der Konditionierung ATG erhalten hatten. Der Einsatz des als prophylaktisch gegen das Auftreten einer schweren GvHD genutzen ATGs war bei dieser Patientengruppe also mit einer zusätzlichen Risikoerhöhung für das Auftreten einer schweren GvHD assoziiert. Der IL 10 Rezeptor besteht aus einer - und einer -Einheit. Analysen der -Einheit des IL 10-Rezeptors beziehen sich größtenteils auf den Rα G159S. Der Rα G351R wurde bisher nicht funktionell oder in genetischen Assoziationsstudien untersucht, weshalb die funktionelle Bedeutung dieses Polymorphismus bisher nicht bekannt ist. Eine funktionelle Rolle dieses Polymorphismus erscheint aber prinzipiell möglich, da er im codierenden Bereich des Gens liegt und mit einem Austausch der Aminosäure Glycin gegen Arginin verbunden ist. Die Bedeutung der in dieser Arbeit erstmalig untersuchten SNPs, insbesondere des Polymorphismus IL 10 Rα G351R AA, sollte in unabhängigen Patientenkollektiven hinsichtlich seiner klinischen Relevanz weiter überprüft werden, auch um die Assoziation mit einer höheren Inzidenz an schwerer akuter GvHD bei Patienten, die ATG erhielten, detaillierter zu untersuchen. Um den Effekt besser zu verstehen, sollte diese Genvariante auch in ihrer Funktionalität in vitro untersucht werden. Neben dem Interleukin 10 sind noch viele weitere Zytokine an der Entstehung bzw. der Verhinderung einer GvHD beteiligt und es ist wichtig, hier mit der Genotypisierung von Kandidatengenen fortzufahren, um weitere funktionell bedeutsame Genvarianten zu identifizieren. Im Erfolgsfalle wird durch die Identifizierung dieser Varianten die Erstellung eines genetischen Profils der Patienten vor der geplanten Stammzelltransplantation möglich. Mit Hilfe dieses Profils kann eine bessere Einschätzung des individuellen Risikos getroffen und gegebenenfalls die Medikation frühzeitig dementsprechend angepasst werden.

Host antigen presenting cells (APC) are known to be critical for the induction of graft versus host disease (GVHD) after allogeneic bone marrow transplantation (BMT) but the relative contribution of specific APC subsets remains unclear. We have studied the role of host B cells in GVHD by using B cell deficient (ìMT) mice as bone marrow transplant recipients in a model of CD4 T cell-dependent GVHD to major histocompatibility antigens. We demonstrated that acute GVHD is initially augmented in ìMT recipients relative to wild-type (WT) recipients (mortality: 85% v 44%, P<0.01) and that this was the result of an increase in donor T cell proliferation, expansion and inflammatory cytokine production early after BMT. Recipient B cells were depleted 28-fold at the time of BMT by total body irradiation (TBI) administered 24 hours earlier and we demonstrated that TBI rapidly induced sustained IL-10 generation from B cells but not dendritic cells (DC) or other cellular populations within the spleen. Finally, recipient mice in which B cells were unable to produce IL-10 due to homologous gene deletion developed more severe acute GVHD than recipient mice in which B cells are WT. Thus the induction of interlukin-10 (IL-10) in host B cells during TBI attenuates experimental acute GVHD.

La GVH chronique (cGVHD) est une complication fréquente de l’allogreffe de cellules souches hématopoïétiques (CSH) dont la physiopathologie demeure partiellement comprise. Les données disponibles ont établi le rôle des lymphocytes T (LT) et B (LB) au cours de la cGVHD, mais la qualité de leur interaction et les sous-types de LT impliqués restent à définir. L’interaction entre les LT et les LB se fait au niveau du centre germinatif (CG) aboutissant à la production de LB mémoires et de cellules productrices d’anticorps de haute affinité grâce aux signaux d’aide reçus par les LT folliculaires helpers (TFH) finement contrôlés par une population régulatrice (TFR). La possibilité d’interroger les évènements se déroulant au niveau du CG par l’analyse de leur contingent circulant (c) nous a permis de mieux comprendre la physiopathologie de la cGVHD. En effet, la signature phénotype des cTFH suggère un gain de fonction au cours de la cGVHD, confirmée par étude fonctionnelle, et corrélant avec le phénotype des LB observé. De plus, les mécanismes de régulation apparaissent défectueux au cours de la cGVHD, puisque les cTFR présentent un défaut numérique expliqué par un défaut de résistance à l’apoptose et de prolifération. D’autre part, nous avons analysé une population de LT CD4+CD146+CCR5+, leur conférant une capacité de migration au travers des structures endothéliales et vers les sites inflammatoires. Cette population est significativement augmentée au cours de la cGVHD, et les modèles murins de cGVHD recevant des splénocytes de souris CD146-/- voient leur score clinique amélioré. L’expression de CD146 est associée à une polarisation Th17 justifiant un traitement par TMP778 (inhibiteur de RORγt) améliorant la cGVHD chez la souris. L’analyse de ces populations révèle des anomalies de la balance effecteurrégulateur et de potentielles cibles thérapeutiques à évaluer en clinique. / Chronic GVHD (cGVHD) remains a major complication of allogeneic stem cell transplantation and its pathogenesis poorly understood. Previous reports established the role of T cells and B cells during cGVHD, but the quality of their interaction and T cell subsets involved remain to be defined. T cell – B cell crosstalk occurs in the germinal center generating memory B cells and high affinity antibody secreting cells consecutively to signals provided by T follicular helper cells (TFH) which are tightly controlled by a regulatory subset (TFR). The opportunity to interrogate events occurring in the germinal center through the analysis of their circulating contingent (c), allowed us to better understand cGVHD pathogenesis. cTFH phenotypic signature suggest an enhanced function during cGVHD, confirmed in functional studies, and correlating with observed B cell phenotype. In addition, regulatory mechanisms appeared defective during cGVHD, as cTFR showed a numerical deficiency, explained by a defect in resistance to apoptosis and low proliferative capacity. We also studied a T cell subset expressing CD4+CD146+CCR5+, giving the capacity to migrate through endothelial structures and toward inflammatory sites. This population is significantly increased during cGVHD, and cGVHD murine models receiving splenocytes from CD146-/- mice showed improved clinical score. CD146 expression is associated with a Th17 polarization justifying a treatment by TMP778 (RORγt inhibitor) improving cGVHD in mice. The analysis of these different populations revealed an abnormal effector-regulator balance and potential therapeutic targets to evaluate in clinic.

Die allogene Stammzelltransplantation ist das Therapieverfahren der Wahl für eine Reihe von malignen und nicht-malignen Erkrankungen des hämatopoetischen Systems. Dies ist darin begründet, daß dieses Verfahren nicht nur die Applikation einer myeloablativen und somit maximalen zytostatischen Therapie erlaubt (oder daß sie verbunden ist dem kompletten Ersatz der Empfängerhämatopoese durch den Spender), sondern vor allem dadurch, daß sie mit einem immunologisch vermittelten Anti-Tumor-Effekt, der Graft-versus-Leukämie-Reaktion (GVL) verbunden ist. In der Klinik ist die Anwendung der allogenen Stammzelltransplantation durch die assoziierten schwerwiegenden Komplikationen, zur Zeit noch erheblich eingeschränkt. Ziel dieser Arbeit war es die Mechanismen dieser T-zellvermittelten anti-Leukämie-Reaktion näher zu untersuchen. Im Mausmodell nach nicht-myeloablativer Konditionierung und alloegenr Kncohenmarktransplantation konnte gezeigt werden, dass die GVL-Reaktion welche durch die Spenderlympozyten vermittelt wird Alloantigen-abhänig ist, da sie in gemischten Chimären wesentlich stärker ausgeprägt ist als in vollen Chimären und ohne dass es zur entwicklung einer GVHD kommt..Weiterhin konnte gezeigt werden, dass diese Alloantigen-abhängige GVL-Reaktion nur kurzlebig ist, keine andauernde Immunität hinterlässt und dieser Verlust an GVL-reaktivität assoziiert ist mit dem verschwinden dieser alloreaktiven T-Zellpopulation. / Allogeneic stem cell transplantation is the treatment of choice for a number of malignant and benign hematological diseases. This is due to the fact that this procedure not only allows the administration of a myeloablative and thus maximal cytoreductive therapy, but leads also to the substitution of the recipient hematopoiesis with the donor hematopoeisis. More important however, is the fact that this type of therapy is associated with a significant immunologically-mediated T-cell-dependent anti-tumor response the so called graft-versus - leukemia-reaction (GVL). However, the extensive use of allogeneic stem cell transplantation has been prevented by the considerable treatment-elated morbidity and mortality associated with allogeneic transplantation and the development of Graft-versus-Host-disease (GVHD). Using mouse models it could be observed that in mice following conditioning and allogeneic bone marrow transplantation donor lymphocyte-mediated GVL responses are primarily driven by direct immune recognition of host alloantigen. Furthermore, it could be shown that this GVL response is only transient and that the loss of this GVL effect occurs concomitantly with the contraction of the alloantigen-reactive T cell population.

La transplantation allogénique de cellules souches hématopoïétiques est une technique très efficace pour traiter différents cancers du sang. Malheureusement la réaction du greffon contre l’hôte (GVHD) demeure la cause principale de morbidité et de mortalité post-greffe. La GVHD entraîne une diminution de la reconstitution immunitaire ce qui accentue considérablement l’immunosuppression associée à ce traitement et de ce fait augmente les risques d’infection et de rechute. Notre laboratoire a démontré précédemment que les niveaux élevés d’IL-7 dans des hôtes lymphopéniques interféraient avec la capacité des cellules dendritiques (DC) à soutenir la prolifération homéostatique (PH) des lymphocytes T CD4+. Puisque les niveaux d’IL-7 sont aussi élevés dans un contexte de GVHD, nous avons émis l’hypothèse que la signalisation de l’IL-7 sur les DC pouvait contribuer à diminuer la reconstitution immunitaire des lymphocytes T CD4+. Pour répondre à cette question, nous avons utilisé le modèle murin de GVHD C57BL/6 (B6) dans B6D2F1. Afin de régénérer une niche hématopoïétique permissive à la PH des lymphocytes T CD4+, nous avons transplanté des souris B6D2F1 avec de la moelle osseuse de souris B6 IL-7Rα-/-. La GVHD a été induite en transférant des lymphocytes T B6 réactifs aux cellules B6D2F1. Dans les souris contrôles, la PH des lymphocytes T CD4+ est maintenue. Par contre, la PH est absente dans les souris en GVHD malgré la présence d’une niche périphérique qui ne répond pas à l’IL-7. L’absence de PH des lymphocytes T CD4+ durant la GVHD est associée à une diminution du nombre de DC. En utilisant un test de cytotoxicité in vivo nous démontrons que les DC B6 générées dans une hôte B6D2F1 sont éliminées par les lymphocytes T B6 alloréactifs. En conclusion, nos résultats démontrent que l’immunosuppression associée à la GVHD est en partie causée par une élimination des DC par les lymphocytes T allogéniques. Nous postulons donc que la perte des DC, et non la signalisation de l’IL-7 sur les DC, est le facteur limitant la PH des lymphocytes T CD4+ durant la GVHD. / Allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (SCT) is an effective treatment for numerous types of haematological malignancies. However, graft-versus-host disease (GVHD) remains the major cause of morbidity and mortality following SCT. GVHD is associated with poor immune reconstitution and its adverse effect on T cell regeneration greatly exaggerates the immunodeficiency normally associated with SCT. As a result, patients experiencing GVHD present deficit in T cells that can last for several years. Our laboratory has demonstrated that elevated systemic IL-7 found during lymphopenia can interfere with the capacity of dendritic cells (DC) to support the homeostatic proliferation (HP) of CD4+ T cells. Since IL-7 levels are also elevated during GVHD, we hypothesized that IL-7 signaling in DC could also contribute to diminished T cell reconstitution in this setting. We used the well describe GVHD mouse model C57BL/6 (B6) into B6D2F1 to study the contribution of IL-7 signalling in DC on CD4+ T cell regeneration during GVHD. To regenerate a peripheral niche permissive for CD4+ T cells HP, we transplanted B6D2F1 mice with bone marrow (BM) from B6 IL-7Rα-/- mice. Finally, GVHD was induced with 1x106 of alloreactive B6 T cells. In control mice transplanted with IL-7Rα-/- BM cells, CD4+ T cells HP is efficiently supported. In contrast, CD4+ HP is completely abrogated in GVHD mice despite the presence of a peripheral niche that does not signal IL-7. Loss of CD4+ HP during GVHD was associated with diminished number of DC. Using an in vivo cytotoxic assay, we demonstrated that B6 DC can be eliminated by alloreactive B6 T cells when these cells developed into B6D2F1 hosts. In conclusion, our data demonstrates that the immunosuppression associated with GVHD is in part related to the elimination of donor-derived DC by donor alloreactive T cells. Therefore, we postulate that loss of DC, and not IL-7 signaling in DC, represents the limiting factor that contains CD4+ HP during GVHD.

La maladie du greffon contre l’hôte (GvHD) est une complication majeure des greffes de cellules souches hématopoïétiques (HSCT) qui survient dans 30 à 70% des cas et peut causer la mort, malgré un traitement prophylactique bien conduit. Il existe donc une réelle demande clinique pour améliorer ces traitements prophylactiques. Parce que ces traitements prophylactiques reposent en général sur des agents immunosuppresseurs, ceux-ci contribuent à diminuer la reconstitution immunitaire du patient, ce qui a un impact défavorable sur les infections et les taux de rechute d’hémopathie maligne, et donc limite leur utilisation. Les immunoglobulines (IVIG) pourraient représenter une alternative intéressante puisqu’elles ont des propriétés immunomodulatrices et qu’elles sont de plus couramment utilisées en clinique pour traiter des patients ayant un déficit immunitaire. Leur capacité à réduire l’apparition et la sévérité de la GvHD, sans toutefois inhiber ou nuire à la reconstitution immunitaire chez le patient n’a néanmoins jamais été clairement démontrée. Les objectifs de ce projet sont donc d’évaluer l’efficacité des IVIG à réduire l’incidence et la sévérité de la GvHD dans un modèle murin humanisé de GvHD, ainsi que de déterminer le mécanisme d’action des IVIG. Ce modèle consiste à injecter des huPBMCs à des souris immunodéprimées ne pouvant les rejeter. Les résultats obtenus suggèrent que les IVIG possèdent un effet immunomodulateur permettant de réduire les signes cliniques et de retarder l’apparition de la GvHD, tout en permettant l’apparition de cellules NK. Les IVIG agiraient de façon indirecte sur les huPBMCs afin d’induire l’apparition des cellules NK. / Graft-versus-host disease (GvHD) is a major complication following hematopoietic stem cell transplantation (HSCT), occuring in 30 to 70% of HSCT despite proper prophylactic treatment, and can result in death. It is therefore primordial to improve the prophylactic treatments in order to reduce the frequency and severity of GvHD. Since these prophylactic treatments are based on the use of immunosuppressive agents, they inhibit the immune reconstitution and thus increase the risk of infections and relapse. Because of their immunomodulating properties, immunoglobulins (IVIG) represent a promissing alternative. Furthermore, IVIG are already widely used in patients with immune deficits. Since no study has yet clearly shown that IVIG can reduce GvHD without inhibiting the immune reconstitution in the patient, the scientific community is still debating their usefullness in GvHD prevention. Should their efficacy to reduce the incidence and severity of GvHD without impairment to the immune reconstitution be demonstrated, the use of IVIG could change the clinical outcome for HSCT patients, improving their remission and quality of life. The objectives of this project are to evaluate IVIG efficacy in GvHD prevention and to define the mechanism of action of IVIG. To fulfill these objectives, we will use a GvHD humanized mouse model, which consists of injecting huPBMCs in immunodeficient mice who can not reject them. Our results demonstrate an immunomodulatory effect of IVIG, allowing for reduced clinical signs and a slighlty increased survival in GvHD. A population of NK cells also appeared upon IVIG treatment and is believed to be indirectly induced by IVIG.

L’injection de cellules immunologiquement compétentes à un hôte histo-incompatible amène une réaction qui peut se traduire par la maladie du greffon-contre-l’hôte (GVHD). La GVHD demeure une barrière importante à une utilisation plus répandue de la greffe allogénique de cellules hématopoïétiques (AHCT), pourtant un traitement efficace pour traiter de nombreuses maladies. Une meilleure compréhension des mécanismes qui sous-tendent cette pathologie pourrait en faciliter le traitement et la prévention. L’Interféron-gamma (IFN-γ) et le Transforming Growth Factor-béta (TGF-β) sont deux cytokines maîtresses de l’immunité impliquées dans la fonction et l’homéostasie des cellules greffées. Nous démontrons chez la souris que l’IFN-γ limite la reconstitution lympho-hématopoïétique de façon dose-dépendante en mobilisant des mécanismes d’apoptose et en inhibant la prolifération cellulaire. Le TGF-β est quant à lui généralement connu comme un immunosuppresseur qui contrôle l’immunité en utilisant plusieurs voies de signalisation. Le rôle relatif de ces voies en AHCT est inconnu. Nous avons étudié une de ces voies en greffant des cellules provenant de donneurs déficients pour le gène SMAD3 (SMAD3-KO), un médiateur central de la voie canonique du TGF-β, à des souris histo-incompatibles. Bien que l’absence de SMAD3 ne cause aucune maladie chez nos souris donneuses, l’injection de cellules SMAD3-KO amène une GVHD du colon sévère chez le receveur. Cette atteinte est caractérisée par une différenciation Th1 et une infiltration massive de granulocytes témoignant d’un rôle central de SMAD3 dans la physiologie des lymphocytes T CD4 et des cellules myéloïdes. Nous avons focalisé ensuite nos efforts sur le rôle de SMAD3 chez les lymphocytes T CD4 en sachant que SMAD3 était actif chez les lymphocytes T CD4 tolérants. Nous avons découvert que SMAD3 était rapidement inactivé après une activation des cellules T, suggérant que l’inactivation de SMAD3 était fonctionnellement importante pour briser l’état de tolérance. Des études de micro-puces d’ADNc nous ont montré que SMAD3 contrôlait en effet l’expression de nombreux transcrits de gènes connus comme étant reliés à la tolérance et/ou à des processus biologiques dont les rôles dans le maintien de la tolérance sont plausibles. / The injection of immuno-competent cells into a histo-incompatible host can result in the development of Graft-versus-Host disease (GVHD). GVHD is the most significant barrier to a more widespread use of allogeneic hematopoietic cell transplantation (AHCT), a potent treatment for several diseases. A better understanding of the pathophysiological underpinnings of GVHD would facilitate the design of rational approaches to treat and prevent this complication of AHCT. Gamma-interferon (IFN-γ) and Transforming Growth Factor-beta (TGF-β) are master cytokines of immunity and have a role in the function and homeostasis of transplanted cells. Using a murine model, we show that IFN-γ curtails lympho-hamatopoitic reconstitution in a dose-dependent fashion by increasing apoptosis and by limiting donor cell proliferation. TGF-β is an immunosuppressive cytokine that controls immune cells through multiple signaling pathways. The relative contribution of these pathways in AHCT is unknown. We specifically studied the role of one of these pathways by transplanting SMAD3 deficient cells (SMAD3-KO) in histo-incompatible hosts. SMAD3 is a key mediator of the so-called canonical TGF-β signaling pathway. Although SMAD3-KO donor mice are healthy, the injection of SMAD3-KO cells leads to severe GVHD in the hosts, characterized by intestinal involvement associated with Th1 skewing and massive granulocyte infiltration. These findings hint at a crucial role for SMAD3 in CD4 T-cell and myeloid cell biology. We then focalized on the role of SMAD3 in CD4 T cells knowing that SMAD3 is active in tolerant, resting CD4 T cells. We found that SMAD3 was rapidly inactivated upon T cell activation, suggesting that SMAD3 inactivation was functionally important to break the state of tolerance. Our cDNA microarray experiments show that indeed, SMAD3 regulates the transcript levels of multiple genes known to be involved in T cell tolerance and in biological processes plausibly related to immune tolerance.

La maladie du greffon contre l’hôte (GvHD) est une complication majeure des greffes de cellules souches hématopoïétiques (HSCT) qui survient dans 30 à 70% des cas et peut causer la mort, malgré un traitement prophylactique bien conduit. Il existe donc une réelle demande clinique pour améliorer ces traitements prophylactiques. Parce que ces traitements prophylactiques reposent en général sur des agents immunosuppresseurs, ceux-ci contribuent à diminuer la reconstitution immunitaire du patient, ce qui a un impact défavorable sur les infections et les taux de rechute d’hémopathie maligne, et donc limite leur utilisation. Les immunoglobulines (IVIG) pourraient représenter une alternative intéressante puisqu’elles ont des propriétés immunomodulatrices et qu’elles sont de plus couramment utilisées en clinique pour traiter des patients ayant un déficit immunitaire. Leur capacité à réduire l’apparition et la sévérité de la GvHD, sans toutefois inhiber ou nuire à la reconstitution immunitaire chez le patient n’a néanmoins jamais été clairement démontrée. Les objectifs de ce projet sont donc d’évaluer l’efficacité des IVIG à réduire l’incidence et la sévérité de la GvHD dans un modèle murin humanisé de GvHD, ainsi que de déterminer le mécanisme d’action des IVIG. Ce modèle consiste à injecter des huPBMCs à des souris immunodéprimées ne pouvant les rejeter. Les résultats obtenus suggèrent que les IVIG possèdent un effet immunomodulateur permettant de réduire les signes cliniques et de retarder l’apparition de la GvHD, tout en permettant l’apparition de cellules NK. Les IVIG agiraient de façon indirecte sur les huPBMCs afin d’induire l’apparition des cellules NK. / Graft-versus-host disease (GvHD) is a major complication following hematopoietic stem cell transplantation (HSCT), occuring in 30 to 70% of HSCT despite proper prophylactic treatment, and can result in death. It is therefore primordial to improve the prophylactic treatments in order to reduce the frequency and severity of GvHD. Since these prophylactic treatments are based on the use of immunosuppressive agents, they inhibit the immune reconstitution and thus increase the risk of infections and relapse. Because of their immunomodulating properties, immunoglobulins (IVIG) represent a promissing alternative. Furthermore, IVIG are already widely used in patients with immune deficits. Since no study has yet clearly shown that IVIG can reduce GvHD without inhibiting the immune reconstitution in the patient, the scientific community is still debating their usefullness in GvHD prevention. Should their efficacy to reduce the incidence and severity of GvHD without impairment to the immune reconstitution be demonstrated, the use of IVIG could change the clinical outcome for HSCT patients, improving their remission and quality of life. The objectives of this project are to evaluate IVIG efficacy in GvHD prevention and to define the mechanism of action of IVIG. To fulfill these objectives, we will use a GvHD humanized mouse model, which consists of injecting huPBMCs in immunodeficient mice who can not reject them. Our results demonstrate an immunomodulatory effect of IVIG, allowing for reduced clinical signs and a slighlty increased survival in GvHD. A population of NK cells also appeared upon IVIG treatment and is believed to be indirectly induced by IVIG.

L’injection de cellules immunologiquement compétentes à un hôte histo-incompatible amène une réaction qui peut se traduire par la maladie du greffon-contre-l’hôte (GVHD). La GVHD demeure une barrière importante à une utilisation plus répandue de la greffe allogénique de cellules hématopoïétiques (AHCT), pourtant un traitement efficace pour traiter de nombreuses maladies. Une meilleure compréhension des mécanismes qui sous-tendent cette pathologie pourrait en faciliter le traitement et la prévention. L’Interféron-gamma (IFN-γ) et le Transforming Growth Factor-béta (TGF-β) sont deux cytokines maîtresses de l’immunité impliquées dans la fonction et l’homéostasie des cellules greffées. Nous démontrons chez la souris que l’IFN-γ limite la reconstitution lympho-hématopoïétique de façon dose-dépendante en mobilisant des mécanismes d’apoptose et en inhibant la prolifération cellulaire. Le TGF-β est quant à lui généralement connu comme un immunosuppresseur qui contrôle l’immunité en utilisant plusieurs voies de signalisation. Le rôle relatif de ces voies en AHCT est inconnu. Nous avons étudié une de ces voies en greffant des cellules provenant de donneurs déficients pour le gène SMAD3 (SMAD3-KO), un médiateur central de la voie canonique du TGF-β, à des souris histo-incompatibles. Bien que l’absence de SMAD3 ne cause aucune maladie chez nos souris donneuses, l’injection de cellules SMAD3-KO amène une GVHD du colon sévère chez le receveur. Cette atteinte est caractérisée par une différenciation Th1 et une infiltration massive de granulocytes témoignant d’un rôle central de SMAD3 dans la physiologie des lymphocytes T CD4 et des cellules myéloïdes. Nous avons focalisé ensuite nos efforts sur le rôle de SMAD3 chez les lymphocytes T CD4 en sachant que SMAD3 était actif chez les lymphocytes T CD4 tolérants. Nous avons découvert que SMAD3 était rapidement inactivé après une activation des cellules T, suggérant que l’inactivation de SMAD3 était fonctionnellement importante pour briser l’état de tolérance. Des études de micro-puces d’ADNc nous ont montré que SMAD3 contrôlait en effet l’expression de nombreux transcrits de gènes connus comme étant reliés à la tolérance et/ou à des processus biologiques dont les rôles dans le maintien de la tolérance sont plausibles. / The injection of immuno-competent cells into a histo-incompatible host can result in the development of Graft-versus-Host disease (GVHD). GVHD is the most significant barrier to a more widespread use of allogeneic hematopoietic cell transplantation (AHCT), a potent treatment for several diseases. A better understanding of the pathophysiological underpinnings of GVHD would facilitate the design of rational approaches to treat and prevent this complication of AHCT. Gamma-interferon (IFN-γ) and Transforming Growth Factor-beta (TGF-β) are master cytokines of immunity and have a role in the function and homeostasis of transplanted cells. Using a murine model, we show that IFN-γ curtails lympho-hamatopoitic reconstitution in a dose-dependent fashion by increasing apoptosis and by limiting donor cell proliferation. TGF-β is an immunosuppressive cytokine that controls immune cells through multiple signaling pathways. The relative contribution of these pathways in AHCT is unknown. We specifically studied the role of one of these pathways by transplanting SMAD3 deficient cells (SMAD3-KO) in histo-incompatible hosts. SMAD3 is a key mediator of the so-called canonical TGF-β signaling pathway. Although SMAD3-KO donor mice are healthy, the injection of SMAD3-KO cells leads to severe GVHD in the hosts, characterized by intestinal involvement associated with Th1 skewing and massive granulocyte infiltration. These findings hint at a crucial role for SMAD3 in CD4 T-cell and myeloid cell biology. We then focalized on the role of SMAD3 in CD4 T cells knowing that SMAD3 is active in tolerant, resting CD4 T cells. We found that SMAD3 was rapidly inactivated upon T cell activation, suggesting that SMAD3 inactivation was functionally important to break the state of tolerance. Our cDNA microarray experiments show that indeed, SMAD3 regulates the transcript levels of multiple genes known to be involved in T cell tolerance and in biological processes plausibly related to immune tolerance.

La transplantation allogénique de cellules souches hématopoïétiques est une technique très efficace pour traiter différents cancers du sang. Malheureusement la réaction du greffon contre l’hôte (GVHD) demeure la cause principale de morbidité et de mortalité post-greffe. La GVHD entraîne une diminution de la reconstitution immunitaire ce qui accentue considérablement l’immunosuppression associée à ce traitement et de ce fait augmente les risques d’infection et de rechute. Notre laboratoire a démontré précédemment que les niveaux élevés d’IL-7 dans des hôtes lymphopéniques interféraient avec la capacité des cellules dendritiques (DC) à soutenir la prolifération homéostatique (PH) des lymphocytes T CD4+. Puisque les niveaux d’IL-7 sont aussi élevés dans un contexte de GVHD, nous avons émis l’hypothèse que la signalisation de l’IL-7 sur les DC pouvait contribuer à diminuer la reconstitution immunitaire des lymphocytes T CD4+. Pour répondre à cette question, nous avons utilisé le modèle murin de GVHD C57BL/6 (B6) dans B6D2F1. Afin de régénérer une niche hématopoïétique permissive à la PH des lymphocytes T CD4+, nous avons transplanté des souris B6D2F1 avec de la moelle osseuse de souris B6 IL-7Rα-/-. La GVHD a été induite en transférant des lymphocytes T B6 réactifs aux cellules B6D2F1. Dans les souris contrôles, la PH des lymphocytes T CD4+ est maintenue. Par contre, la PH est absente dans les souris en GVHD malgré la présence d’une niche périphérique qui ne répond pas à l’IL-7. L’absence de PH des lymphocytes T CD4+ durant la GVHD est associée à une diminution du nombre de DC. En utilisant un test de cytotoxicité in vivo nous démontrons que les DC B6 générées dans une hôte B6D2F1 sont éliminées par les lymphocytes T B6 alloréactifs. En conclusion, nos résultats démontrent que l’immunosuppression associée à la GVHD est en partie causée par une élimination des DC par les lymphocytes T allogéniques. Nous postulons donc que la perte des DC, et non la signalisation de l’IL-7 sur les DC, est le facteur limitant la PH des lymphocytes T CD4+ durant la GVHD. / Allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (SCT) is an effective treatment for numerous types of haematological malignancies. However, graft-versus-host disease (GVHD) remains the major cause of morbidity and mortality following SCT. GVHD is associated with poor immune reconstitution and its adverse effect on T cell regeneration greatly exaggerates the immunodeficiency normally associated with SCT. As a result, patients experiencing GVHD present deficit in T cells that can last for several years. Our laboratory has demonstrated that elevated systemic IL-7 found during lymphopenia can interfere with the capacity of dendritic cells (DC) to support the homeostatic proliferation (HP) of CD4+ T cells. Since IL-7 levels are also elevated during GVHD, we hypothesized that IL-7 signaling in DC could also contribute to diminished T cell reconstitution in this setting. We used the well describe GVHD mouse model C57BL/6 (B6) into B6D2F1 to study the contribution of IL-7 signalling in DC on CD4+ T cell regeneration during GVHD. To regenerate a peripheral niche permissive for CD4+ T cells HP, we transplanted B6D2F1 mice with bone marrow (BM) from B6 IL-7Rα-/- mice. Finally, GVHD was induced with 1x106 of alloreactive B6 T cells. In control mice transplanted with IL-7Rα-/- BM cells, CD4+ T cells HP is efficiently supported. In contrast, CD4+ HP is completely abrogated in GVHD mice despite the presence of a peripheral niche that does not signal IL-7. Loss of CD4+ HP during GVHD was associated with diminished number of DC. Using an in vivo cytotoxic assay, we demonstrated that B6 DC can be eliminated by alloreactive B6 T cells when these cells developed into B6D2F1 hosts. In conclusion, our data demonstrates that the immunosuppression associated with GVHD is in part related to the elimination of donor-derived DC by donor alloreactive T cells. Therefore, we postulate that loss of DC, and not IL-7 signaling in DC, represents the limiting factor that contains CD4+ HP during GVHD.