Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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

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Le mélanome est la forme la plus agressive des cancers de la peau. Si sa prise en charge à des stades précoces est de bon pronostic, l’espérance de vie des patients chute dramatiquement pour les stades métastatiques. Malgré les avancées thérapeutiques spectaculaires récentes, le problème majeur réside dans la résistance aux traitements et la récidive et le défi principal est désormais de tendre vers un contrôle efficace et durable. Les anticorps monoclonaux (AcM) ont la capacité de cibler et éliminer spécifiquement la cellule tumorale tout en recrutant des cellules du système immunitaire, permettant de développer et/ou renforcer l’immunité de l’hôte avec le développement d’une réponse immune anti-tumorale de type vaccinale. Dans un modèle de tumeur solide de mélanome murin après greffe sous-cutanée des cellules B16F10, nous avons étudié le potentiel immunomodulateur de l’AcM TA99 qui cible un antigène de surface TYRP-1 surexprimé dans les mélanocytes tumoraux. Nos résultats montrent qu’environ 30% des souris sont protégées sur le long-terme et présentent une réponse immunitaire humorale et cellulaire mémoire. Par ailleurs, l’analyse de l’infiltrat immunitaire chez les souris qui échappent au traitement par l’AcM TA99 et qui développent une tumeur à plus ou moins long terme, montre une surexpression de PD-1 et Tim3 associée à une perte de fonctionnalité des cellules effectrices au sein de la tumeur. Ce même phénotype a été observé sur des biopsies de patients atteints de mélanome métastatique. Nous montrons aussi dans le cadre de ce travail que, le blocage de l’axe PD1/PD-L1 par inoculation d’un AcM anti-PD1 au moment de l’échappement, potentialise la réponse immunitaire anti-tumorale et entraîne une augmentation de la survie. Cependant, l’absence de régression complète suggère la mise en place d’autres voies immunosuppressives. En effet nous avons observé une surexpression des ectonucleotidases CD39 et CD73 dans le micro-environnement tumoral suggérant l’implication de l’adénosine dans la résistance au traitement de l’AcM TA99 plus l’α-PD-1. Ce résultat ouvre des perspectives intéressantes pour le blocage concomitant la voie de l’adénosine et de l’axe PD1/PD-L1. Une autre stratégie a consisté à améliorer les effets immunomodulateurs précoces de l’AcM TA99 en le combinant avec l’oxaliplatine, chimiothérapie favorisant la mort immunogénique. Bien que les combinaisons thérapeutiques testées dans cette étude montrent des effets in vivo encourageants avec un délai significatif dans la survie globale, aucune augmentation significative de la réponse anti-tumorale sur le long terme n’a pu être observée, suggérant la mise en place d’autres voies immunosuppressives non redondantes ou des stratégies de combinaisons non adaptées. Une analyse dynamique approfondie, tant phénotypique que fonctionnelle, des différents acteurs cellulaires du micro-environnement tumoral sera une étape clé dans la mise en place de combinaisons pertinentes en association avec l’AcM TA99. Ce travail prend d’autant plus d’intérêt qu’un essai clinique de phase I (IMC-20D7S) utilisant le flanvotumab (équivalent humain de l’AcM TA99) réalisé chez 27 patients atteints de mélanome métastatique, montre des effets cliniques intéressants sans effets secondaires sévères, ouvrant la voie au développement de combinaisons thérapeutiques associées à cet AcM. / Melanoma is the most aggressive form of skin cancer. Although early management is of good prognosis, the survival of patients decrease dramatically for metastatic stages. Despite the recent spectacular therapeutic advances, the major problem lies in resistance to treatment and relapse and the main challenge now is to develop an effective and sustainable control. Monoclonal antibodies (mAbs) have the ability to specifically target and eliminate tumor cells while recruiting cells from the immune system, to develop and / or enhance the immunity of the host with the development of a vaccinal immune response. In a solid tumor model of murine melanoma after subcutaneous transplantation of B16F10 cells, we investigated the immunomodulatory effect of TA99 mAb targeting a TYRP-1 surface antigen overexpressed in tumor melanocytes. Our results showed that about 30% of mice are protected in the long term and have an antitumoral humoral and cellular immune response. Moreover, the analysis of the immune infiltrate in mice that escape to the treatment with TA99 mAb and develop a tumor, shows an overexpression of PD-1 and Tim3 associated with a loss of effector cell functions within the tumor. This same phenotype has been observed in biopsies of patients with metastatic melanoma. Thus, blocking the PD-1 / PDL-1 axis by inoculation of an anti-PD1 mAb at the time of tumor escape potentiates the anti-tumor immune response and results in increased survival. However, the absence of complete regression suggests the establishment of other immunosuppressive pathways. Indeed we have observed an overexpression of CD39 and CD73 ectonucleotidases in the tumor microenvironment suggesting the involvement of adenosine in the resistance mechanisms observed and opening interesting perspectives for the concomitant blocking of this pathway and the PD1 / PDL-1 axis. Another strategy has been to improve the early immunomodulatory effects of TA99 mAb by combining it with oxaliplatin, a chemotherapy that promotes immunogenic death. Although the therapeutic combinations tested in this study showed encouraging in vivo effects with a significant delay in overall survival, no significant increase in the long-term anti-tumor response was observed, suggesting the establishment of other non-redundant immunosuppressive mechanisms or unsuitable combinations strategies. Both phenotypic and functional analysis of the different cellular actors of the tumor microenvironment will be a key step in the implementation of relevant combinations in association with the TA99 mAb. This work is highlighted by a phase I clinical trial (IMC-20D7S) using flanvotumab (human equivalent of mAb TA99) in 27 patients with metastatic melanoma that shows interesting clinical outcome without severe side effects, opening the way for the development of therapeutic combinations associated with this mAb.

La Trypanosomose Humaine Africaine (THA) ou maladie du sommeil est une infection provoquée par un protozoaire du genre Trypanosoma. La recherche de nouvelles cibles thérapeutiques est nécessaire afin d’améliorer l’efficacité et la tolérance des traitements. Dans un premier travail, nous avons étudié l’importance de CYP51 (stérol 14α-déméthylase), une cible potentielle, par la technique d’interférence à ARN (RNAi). Nous avons démontré le caractère essentiel de cette enzyme pour le parasite, ainsi que les conséquences de sa déplétion sur la cytodiérèse. De plus, la survie de souris infectées par la souche CYP51RNAi induite était prolongée, montrant l’implication de CYP51 dans la virulence. La combinaison du posaconazole, un dérivé triazolé inhibant CYP51, à l’éflornithine a montré un effet similaire à la combinaison nifurtimox-éflornithine dans un modèle murin. Nos résultats soulignent l’intérêt potentiel d’un traitement ciblant CYP51 dans la trypanosomose. Du fait de l’importance de l’immunodépression dans la THA et de la capacité du trypanosome à échapper au système immunitaire de l’hôte, nous avons étudié, dans un deuxième travail, l’effet de T. gambiense et de son sécrétome (protéines excrétées/sécrétées) sur des cellules dendritiques humaines (DCs) in vitro. Nous avons ainsi montré une altération de la maturation des DCs induite par le LPS en présence du sécrétome. Nous avons également montré qu’une des protéines de ce sécrétome, TbKHC1, est exprimée par différentes espèces de trypanosomes. Elle est impliquée dans l’induction de l’arginase macrophagique chez la souris, un mécanisme d’échappement au système immunitaire. Ces travaux apportent des éléments pour une meilleure compréhension des phénomènes immunopathologiques rencontrés, dans la perspective de thérapeutiques ciblées et d’une approche vaccinale. / Trypanosoma brucei gambiense, an extracellular eukaryotic flagellate parasite, is the main causative agent of Human African Trypanosomiasis (HAT), also known as sleeping sickness. Trypanosomes have developped efficient mechanisms to escape the host immune response. New therapeutic options are needed for patients with HAT. Sterol 14α-demethylase (CYP51) is a potential drug target but its essentiality has not been studied in T. brucei. In a first study, we demonstrated its essentiality by RNA interference (CYP51RNAi) in vitro. CYP51RNAi induction caused morphological defects with multiflagellated cells, suggesting cytokinesis dysfunction. Additionally, the survival of CYP51RNAi infected-mice was improved, showing CYP51 RNAi effect on trypanosomal virulence. During infection with virulent strains, posaconazole-eflornithine and nifurtimox-eflornithine combinations showed similar improvement in mice survival. Thus, our results provide support for a CYP51 targeting based treatment in HAT. In a second work, we studied the innate host immune system characteristics in trypanosomiasis, as a severe immune dysregulation is present in HAT. To analyse the potential immunomodulatory activity of T. gambiense in human settings, we assess the effect of its secretome on dendritic cells (DCs) in vitro, using human monocyte-derived DCs. A significant inhibition of the LPS-induced maturation of DCs was observed with secretome. In line with this impairment, secretome down regulated cytokines production by LPS-activated DCs. TbKHC1, a kinesin heavy chain, is a component of the parasite secretome. We confirmed its role in parasitic escape to immune system by inducing arginase activity, in a murine model. Our results provide new information about the immune system characteristics during trypanosomiasis, which may help to uncover new therapeutic approachs in HAT.

Les Récepteurs Toll-Like (TLR) permettent d'initier et d'orienter les réponses immunes dirigées contre les pathogènes. Ils participent également à la régulation des réponses induites, comme en témoigne leur implication dans de nombreuses maladies du système immunitaire.<br />Notre recherche a eu pour objectif d'étudier le rôle des voies de signalisation TLR en situation normale et immunopathologique. Nous avons démontré que : 1) les agonistes des TLR protègent efficacement de l'apparition du diabète spontané chez la souris NOD via l'activation et/ou le recrutement de cellules régulatrices et la production de cytokines immunorégulatrices; 2) Les cellules iNKT sont activées par l'agoniste TLR7 ; 3) La signalisation via TLR7 protège de l'asthme allergique. 4) la voie signalisation via TLR2/MyD88 a un effet majeur sur le développement de l'athérosclérose, ainsi que sur la production de chimiokines et cytokines ; 5) la voie de signalisation MyD88 est impliquée dans le développement et la fonction des lymphocytes iNKT. En conclusion, notre travail met en évidence les propriétés immunomodulatrices des voies de signalisation TLR.

L'existence d'une immunité anti-tumorale a longtemps été controversée. Aujourd'hui, de nombreuses études ont montré des réponses anti-tumorales spécifiques. Les lymphocytes infiltrant la tumeur (TIL) jouent un rôle dans l'inhibition de la croissance des tumeurs et sont associés à un meilleur pronostic. Cependant, la présence d'une tumeur malgré le système immunitaire met en évidence des mécanismes d'échappement. J'ai tout d'abord participé à la caractérisation de la valeur pronostic de marqueurs lymphocytaires. La densité de l'infiltrat lymphocytaire T, en particulier les lymphocytes T mémoires, et leurs localisations au niveau du centre et du front de progression de la tumeur sont associées au devenir clinique des patients. Ces paramètres permettent une classification des patients à risque élevé de récidive bien plus significative que les paramètres anatomopathologiques. En étudiant plus précisément ces paramètres, nous avons montré l'altération progressive des réponses immunitaires anti-tumorales lors de l'envahissement des ganglions ou d'organes à distance. Je me suis donc intéressée aux marques de cytotoxicité en relation avec les différentes sous-populations T helper. Nous avons à nouveau trouvé des clusters fonctionnels mais seuls les réponses Th1, cytotoxique et Th17 sont associées au pronostic des patients. Les patients avec une forte réponse Th1 ou cytotoxique sont de bon pronostic tandis que ceux avec une forte réponse Th17 sont de mauvais pronostic. La combinaison de ces paramètres est plus discriminante pour déterminer les patients à risque de récidive. Les microARNs interviennent dans de nombreux processus biologiques physiologiques (dont le système immunitaire) et physiopathologiques (dont le cancer). J'ai étudié leurs profils d'expression dans des colons sains et tumoraux. Ces profils sont différents, avec des sur-expressions et sous-expressions de certains microARNs. J'ai également observé l'association de certains microARNs au devenir clinique de patients mais aussi à des marqueurs du système immunitaire. L'ensemble des travaux réalisés montre l'importance de la réaction immunitaire adaptative pour l'établissement du pronostic des patients atteints de cancers colorectaux. Son évaluation en routine permettrait de mieux orienter les patients vers une stratégie thérapeutique adaptée.

La sclérose en plaques (SEP) est une maladie chronique, autoimmune, inflammatoire, démyélinisante et dégénérative du système nerveux central (SNC). Le rôle des lymphocytes B (LB) dans la pathogénèse de la SEP reste complexe, décrit parfois comme pathogène, régulateur ou réparateur. Dans un premier temps, notre travail a été réalisé sur un modèle animal de SEP, l'encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE). Le modèle à rechutes, induit par immunisation active de souris femelles SJL/J (H2s) par le peptide encéphalitogène de la protéine protéolipidique de la myéline (pPLP139-151) a été utilisé. La comparaison avec des souris femelles B10.S, congéniques pour le complexe H2, et décrites comme résistantes car ne développant pas de signes cliniques caractéristiques de l'EAE après immunisation active, nous a permis d'étudier l'implication des sous-populations lymphocytaires B au cours du développement de la pathologie. L'utilisation de ces modèles susceptible/résistant nous a permis de démontrer l'implication de l'homéostasie des sous-populations lymphocytaires B dans la physiopathologie de la réponse auto-immune. Dans un second temps, ces observations ont été confirmées par des études réalisées chez l'Homme, dont la répartition des sous-populations lymphocytaires B circulantes présente un déséquilibre homéostatique lors des premières phases de la maladie. En effet, nous avons observé que les LB transitionnels, aussi connus sous le nom de LB immatures tardifs, présentent des altérations quantitatives (nombre de cellules circulantes) et qualitatives (état d'activation particulier et expression accrue de molécules d'adhésions impliquées dans le processus d'extravasation leucocytaire). Ces caractéristiques, spécifiques des LB transitionnels de patients SEP, ont été associées au recrutement de ces cellules au sein du SNC. Ces résultats originaux mettent en exergue que les LB mémoires et les plasmablastes ne sont pas les seules populations lymphocytaires B impliquées dans de développement de la SEP.