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Chez les hommes, le cancer de la prostate est, au niveau mondial, le 2ème cancer le plus diagnostiqué et le 5ème cancer le plus létal. Lorsqu'il est localisé à la prostate, il est principalement traité par prostatectomie ou radiothérapie. Cependant, entre 27 et 53% des patients traités à ce stade développeront éventuellement une récidive. L'hormonothérapie qui vise à réduire l'effet des androgènes sur le cancer, permet d'augmenter significativement la survie de ces patients. Par contre, ces cancers deviendront irrémédiablement résistants à la castration puis évolueront vers la forme métastatique pour laquelle il n'existe aucun traitement curatif. Ainsi de nouvelles thérapies sont nécessaires pour augmenter la survie de ces patients. Un nombre important d'études visant le développement d'immunothérapies du cancer de la prostate ont vu le jour au cours des dernières années. Ces études ont mené entres autres au développement du Sipuleucel-T, la première immunothérapie approuvée pour le traitement du cancer de la prostate, ainsi qu'à l'étude de l'effet antitumoral des inhibiteurs de points de contrôle immunologiques. Ces traitements, principalement testés sur des cancers avancés, ont montré des effets très limités et dans certains cas, des effets indésirables importants. Plusieurs études soulignent l'importance d'administrer les traitements plus tôt dans le cours de la maladie et suggèrent que l'administration locale de combinaisons de molécules immunomodulatrices pourrait être efficace tout en limitant les effets indésirables. L'objectif principal de mon projet était de développer une nouvelle approche immunothérapeutique basée sur l'utilisation du vecteur adénoviral PCA3-TSTA permettant l'expression ciblée à la tumeur de molécules immunostimulatrices. L'expression ciblée à la tumeur est réalisée grâce à la spécificité du promoteur de l'ARN long non-codant PCA3 humain, qui est à ce jour le biomarqueur le plus spécifique du cancer de la prostate, ainsi que l'amplification de l'activité transcriptionnelle par le système TSTA. Ces approches immunothérapeutiques ont été testées dans le modèle murin immunocompétent de cancer de la prostate TRAMP-C2. Dans un premier temps, nous avons montré chez des souris portant des tumeurs TRAMP-C2, la spécificité tumorale et l'activité transcriptionnelle in vivo pendant au moins 21 jours de l'adénovirus PCA3-TSTA codant pour la luciférase. Nous avons ensuite construit et testé des adénovirus PCA3-TSTA codant pour les formes murines de mGM-CSF, mIL-17A ou mIL-12. Seul le traitement précoce de tumeurs TRAMP-C2 par l'adénovirus PCA3-TSTA-mIL-12 a résulté en une régression tumorale complète chez 100% des souris traitées. A un stade plus avancé, ce traitement a induit un ralentissement significatif de la croissance tumorale et une régression complète chez 20% des souris traitées. Par la suite, l'analyse des tumeurs TRAMP-C2 traitées in vivo avec le PCA3-TSTA-mIL-12 a montré l'induction de l'expression de mIL-12 mais aussi d'une réponse cytokinique impliquant l'IFN-γ. L'infection de biopsies de cancer de prostate humain par le PCA3-TSTA-mIL-12 a également induit une sécrétion d'IFN-γ dans certains échantillons, suggérant la stimulation, par l'IL-12 murine, de cellules T CD8+ ou NK infiltrant ces biopsies. Nos analyses en cytométrie de flux ont montré que les cellules immunes infiltrant les tumeurs TRAMP-C2 sont caractérisées par l'expression de PD-1 et plus faiblement de CTLA-4 et que cette infiltration est caractérisée par une importante proportion de MDSC. Nous avons donc analysé l'effet antitumoral du PCA3-TSTA-mIL-12 en combinaison avec des anticorps anti-PD-1 et anti-CTLA-4. La combinaison du PCA3-TSTA-mIL-12 avec un anticorps bloquant le CTLA-4 a montré une régression tumorale complète chez 33% des souris traitées contre 16% lorsque que le virus était combiné avec un anticorps inhibant le PD-1. Finalement, nous avons testé la combinaison d'un inhibiteur de PD-1 avec le tasquinimod, un composé inhibiteur de la fonction des MDSC. Nous n'avons cependant pas pu mettre en évidence d'effet significatif de cette combinaison sur la croissance des tumeurs TRAMP-C2. Globalement, nos résultats ont démontré que le vecteur adénoviral PCA3-TSTA permet d'induire l'expression localisée et durable de molécules immunomodulatrices par des cellules tumorales prostatiques. L'injection du PCA3-TSTA-mIL-12 dans des tumeurs TRAMP-C2 in vivo et des biopsies de cancer de prostate humain in vitro nous ont permis de mettre en évidence la production de cytokines par les cellules immunes infiltrant ces tumeurs en réponse à la production de mIL-12. Ces protocoles permettraient dans des travaux futurs de tester différents vecteurs PCA3-TSTA afin de sélectionner des combinaisons optimales de signaux immuns capables d'activer une réponse antitumorale pouvant mener à des effets immunothérapeutiques cliniques. / In men, prostate cancer is, worldwide, the 2nd most diagnosed cancer and the 5th most lethal cancer. When localized to the prostate, it is mainly treated with prostatectomy or radiation therapy. However, between 27 and 53% of patients treated at this stage will eventually develop a recurrence. Hormone therapy, which aims to reduce the effect of androgens on cancer, significantly increases the survival of these patients. On the other hand, these cancers will become irremediably resistant to castration and then evolve into the metastatic form for which there is no cure. Thus, new therapies are needed to increase the survival of these patients. A significant number of studies aimed at the development of immunotherapies for prostate cancer have emerged in recent years. These studies led, among other things, to the development of Sipuleucel-T, the first immunotherapy approved for the treatment of prostate cancer, as well as the study of the antitumor effect of immunological checkpoint inhibitors. These treatments, mainly tested on advanced cancers, have shown very limited effects and in some cases, significant adverse effects. Several studies highlight the importance of administering treatments earlier in the course of the disease and suggest that local administration of combinations of immunomodulatory molecules may be effective while limiting adverse effects. The main objective of my project was to develop a new immunotherapeutic approach based on the use of the adenoviral vector PCA3-TSTA allowing the targeted expression to the tumor of immunostimulatory molecules. Targeted expression to the tumor is achieved by the specificity of the promoter of the human PCA3 long non-coding RNA, which is to date the most specific biomarker of prostate cancer, as well as the amplification of transcriptional activity by the TSTA system. These immunotherapeutic approaches were tested in the immunocompetent mouse model of prostate cancer TRAMP-C2. As a first step, we showed in mice carrying TRAMP-C2 tumors, tumor specificity and transcriptional activity in vivo for at least 21 days of the PCA3-TSTA adenovirus encoding luciferase. We then built and tested PCA3-TSTA adenoviruses encoding the murine forms of mGM-CSF, mIL-17A or mIL-12. Only early treatment of TRAMP-C2 tumors with PCA3-TSTA-mIL-12 adenovirus resulted in complete tumor regression in 100% of the treated mice. At a more advanced stage, this treatment induced a significant slowdown in tumor growth and complete regression in 20% of the treated mice. Subsequently, the analysis of TRAMP-C2 tumors treated in vivo with PCA3-TSTA-mIL-12 showed the induction of mIL-12 expression but also of a cytokine response involving IFN-γ. Infection of human prostate cancer biopsies with PCA3-TSTA-mIL-12 also induced secretion of IFN-γ in some samples, suggesting stimulation by murine IL-12 of CD8+ or NK T cells infiltrating these biopsies. Our flow cytometry analyses have shown that immune cells infiltrating TRAMP-C2 tumors are characterized by the expression of PD-1 and weaker expression of CTLA-4 and that this infiltration is characterized by a large proportion of MDSC. We therefore analyzed the antitumor effect of PCA3-TSTA-mIL-12 in combination with anti-PD-1 and anti-CTLA-4 antibodies. The combination of PCA3-TSTA-mIL-12 with a CTLA-4-blocking antibody showed complete tumor regression in 33% of treated mice compared to 16% when the virus was combined with a PD-1-inhibiting antibody. Finally, we tested the combination of a PD-1 inhibitor with tasquinimod, a compound that inhibits MDSC function. However, we could not show a significant effect of this combination on the growth of TRAMP-C2 tumors. Overall, our results demonstrated that the adenoviral vector PCA3-TSTA induces the localized and sustained expression of immunomodulatory molecules by prostate tumor cells. Injection of PCA3-TSTA-mIL-12 into TRAMP-C2 tumors in vivo and human prostate cancer biopsies in vitro allowed us to demonstrate the production of cytokines by immune cells infiltrating these tumors in response to the production of mIL-12. These protocols would allow in future work to test different PCA3-TSTA vectors in order to select optimal combinations of immune signals capable of activating an antitumor response that can lead to clinical immunotherapeutic effects.

La maladie d'Alzheimer (MA) est la maladie neurodégénérative complexe et multifactorielle la plus fréquente des démences des personnes âgées. Elle engendre des dérégulations du système immunitaire inné, provoquant une dégénérescence de l'environnement cérébral et des troubles cognitifs majeurs, tels que des changements de personnalité, de l'apathie et des problèmes de langage. Cette maladie est due, entre autres, à l'accumulation d'un peptide neurotoxique l'amyloïde bêta (Aβ) dans le parenchyme, et particulièrement dans les vaisseaux sanguins du cerveau. La protéine Aβ s'accumule au cours du temps en forme neurotoxique dû à des facteurs génétiques et environnementaux, formant ainsi des dépôts amyloïdes. Depuis quelques années, des études portant sur de nouvelles voies thérapeutiques ont été investiguées, en vue de retarder les symptômes voire potentiellement de guérir la maladie d'Alzheimer. Parmi elles, la modulation des cellules immunitaires innées est d'un grand intérêt, car elle offre un nouvel voie thérapeutique sécuritaire et efficace aux patients. Cette modulation est principalement périphérique, grâce à la conversion populationnelle monocytaire en un phénotype thérapeutique d'intérêt. Les expériences et résultats présentés dans ce mémoire de maîtrise ont pour but de caractériser les différences sexuelles de la voie thérapeutique du muramyl-dipeptide (MDP) dans la conversion monocytaire ciblant la MA. Différentes études ont indiqué le fort pouvoir immunomodulateur du MDP passé par le récepteur NOD2. Pour la caractérisation sur les souris APP[indice swe]/PS1, nous avons administré le MDP sur des souris de 3 à 6 mois pour évaluer le pouvoir thérapeutique préventif contre la formation des plaques d'Aβ. Ainsi nous avons caractérisé davantage les modifications engendrer par le MDP sur les populations monocytaire sur des souris de type sauvage, et NOD2[exposant -/-]. Dans un second temps, sur les souris Alzheimer, l'administration de MDP a permis de retarder l'apparition des symptômes de la MA chez les deux sexes, avec une diminution de la charge d'amyloïde bêta, une conservation des facultés cognitives, de l'intégrité de la barrière hématoencéphalique (BHE), de la membrane basale (BM), avec un système de clairance stimulé pour une élimination périphérique adéquate. Cependant, les souris femelles démontrent des résultats différents. L'ensemble de ces données démontre que le MDP peut être utilisé comme moyen d'immunomodulation préventif capable de retarder les symptômes de la MA avant que celles-ci ne se développent. / Alzheimer's disease (AD) is the most common complex and multifactorial neurodegenerative disease in our society. It causes dysregulation of the innate immune system, resulting in degeneration of the brain environment and major cognitive problems, such as personality changes, apathy and language problems. This pathology is due, among other things, to the accumulation of a neurotoxic peptide, amyloid beta (Aβ), in the parenchyma and particularly in the blood vessels of the brain. In recent years, new therapeutic avenues have been investigated to delay symptoms and potentially cure Alzheimer's. Among them, the modulation of innate immune cells is of great interest because it offers a new hope to patients. This modulation is mainly peripheral through monocyte population conversion to a therapeutic phenotype of interest. The experiments and results presented in this master thesis aim to characterize the sex differences of the muramyl dipeptide (MDP) therapeutic pathway in AD-targeted monocyte conversion. Different studies have indicated the strong immunomodulatory power of MDP passed through the NOD2 receptor. We used the APP[subscript swe]/PS1 transgenic model mimicking the genetic form of Alzheimer's disease. For the characterization on APP[subscript swe]/PS1 mice, we administered MDP on these mice from 3 to 6 months to evaluate the preventive therapeutic effect against Aβ plaque formation. Thus, we have further characterized the changes caused by MDP on monocyte populations in healthy and NOD2[superscript -/-] mice. First, we were able to determine that the dose necessary to allow maximal monocyte conversion was 10mg/kg and that the administration named induction/priming (1 injection per day for 3 days) was necessary to start the monocyte stimulation and it is maintained at more than 5 days post-induction. In a second step, in Alzheimer mice, the administration of MDP delayed the onset of AD symptoms in both sexes, with a decrease in beta amyloid load, preservation of cognitive faculties, integrity of the blood-brain barrier (BBB), basal membrane (BM), an increase in phagocytosis and brain anti-inflammatory markers with a stimulated clearance system for an adequate peripheral elimination. However, female mice only showed a delay in AD symptoms, improved cognition, and BBB.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. 75-88. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

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Reproduction de : Thèse d'exercice : Pharmacie : Nantes : 2009. / Bibliogr.

L'arthrite est une des principales causes d'invalidité et d'utilisation des soins de santé au Canada. Environ 16 % des Canadiens âgés de 15 ans et plus souffrent d'arthrite et l'incidence devrait atteindre 20 % de la population d'ici 2031. Les médicaments utilisés pour traiter l'arthrite ciblent les médiateurs pro-inflammatoires. Malheureusement, tous les patients ne répondent pas bien à ces médicaments et beaucoup souffrent d'effets secondaires indésirables. L'inflammation étant régulée par un équilibre délicat entre les voies d'inhibition et d'activation des cellules immunitaires, une stratégie thérapeutique alternative consiste à cibler les molécules et les voies de signalisation anti-inflammatoires. Les récepteurs inhibiteurs sont ainsi devenus un sujet d'étude important étant donné leur potentiel thérapeutique. Toutefois, leur fonctionnement et leur rôle dans les maladies inflammatoires demeurent peu connus, nécessitant ainsi leur étude. C'est dans ce but scientifique que cette thèse s'est déroulée. Mes travaux se sont basés sur l'identification du récepteur inhibiteur CLEC12A appartenant à la famille des lectines, dont notre laboratoire a montré qu'il était impliqué dans la pathogenèse de la goutte. Le récepteur CLEC12A est un récepteur inhibiteur exprimé chez les cellules d'origine myéloïde, dont les ligands naturels et la voie de signalisation restent à identifier. Toutefois, CLEC12A possède un motif ITIM ("Immunoreceptor Tyrosine-based Inhibitory Motif") caractéristique des récepteurs inhibiteurs. Les motifs ITIM recrutent des phosphatases qui, à leur tour, inhibent les voies de signalisation activatrices des cellules immunitaires et permettent ainsi de moduler leurs fonctions. Cette capacité de modulation négative de l'activation des cellules myéloïdes du récepteur CLEC12A a été observée dans plusieurs études faisant de lui un candidat pertinent à étudier. CLEC12A apparaît notamment comme un facteur commun dans le syndrome de Behçet's, l'arthrite rhumatoïde et la goutte qui sont caractérisés par des épisodes inflammatoires aigus impliquant le neutrophile. Les études montrent que la diminution ou l'altération du récepteur CLEC12A est associée avec une inflammation exacerbée dans ces pathologies. De plus, en absence de CLEC12A, le neutrophile arbore une réponse accrue à des stimuli pro-inflammatoires. De ce fait, le laboratoire a étudié le rôle du récepteur CLEC12A dans la pathologie de la goutte dont l'agent étiologique connu, les cristaux d'urate monosodique (UMS) provoquent une inflammation exacerbée caractérisée par la suractivation des neutrophiles. Les cristaux d'UMS diminuent l'expression de CLEC12A à la surface des neutrophiles ce qui aboutit à une réponse inflammatoire accrue. De plus, nous savons que l'une des molécules (la colchicine) utilisées pour traiter les patients souffrant de la goutte prévient la diminution de l'expression de CLEC12A à la surface des neutrophiles par les cristaux d'UMS. Or, chez le neutrophile, notre laboratoire a démontré qu'en réponse aux cristaux d'UMS CLEC12A régule négativement l'influx de calcium intracellulaire, la phosphorylation des protéines intracellulaires ainsi que la production d'IL-8. Ceci a mené à notre hypothèse que CLEC12A modulerait la réponse des neutrophiles en ciblant les différentes voies de signalisation intracellulaires activées par les cristaux d'UMS. Ainsi, notre premier objectif était de mieux identifier les voies de signalisation modulées par CLEC12A chez le neutrophile en réponse aux cristaux d'UMS. Cependant, le manque de connaissance sur la signalisation du récepteur CLEC12A limitait notre approche afin de comprendre son rôle et les mécanismes altérant son expression dans la pathogenèse de la goutte. Ainsi, notre deuxième objectif était de caractériser les mécanismes moléculaires impliqués dans la signalisation de CLEC12A. Dans la pathologie de la goutte, nos travaux ont identifié l'axe de signalisation p38-MAPK-PI3K Akt dans la production de l'IL-8 par les neutrophiles en réponse aux cristaux d'UMS. Nous avons démontré la rapide phosphorylation du récepteur CLEC12A par une kinase Src dans les domaines membranaires résistants aux détergents (DRM) enrichies en flotilline-1 en réponse aux cristaux d'UMS, ce qui révèle qu'avant d'être dégradé par les cristaux, le récepteur module l'activation des neutrophiles par l'axe de signalisation p38-MAPK-PI3K-Akt. Afin de pouvoir comprendre les mécanismes dérégulant l'expression de CLEC12A dans la goutte, nos travaux ont identifié des mécanismes de signalisation du récepteur qui étaient encore méconnus. Nos résultats rapportent les premières évidences des mécanismes de signalisation du récepteur CLEC12A. Nous démontrons le rôle des cystéines 118 et 130 de la tige extracellulaire de CLEC12A dans son oligomérisation, expression, et signalisation selon un mécanisme de modification post-traductionnel des cystéines.

Des travaux antérieurs ont démontré que certains peptides contenus dans la 0- lactoglobuline stimulaient la sécrétion de cytokines pro- ou anti-inflammatoires chez des splénocytes murins, permettant ainsi d'envisager des applications potentielles de ces peptides pour la santé du système immunitaire. L'objectif du présent projet de recherche était d'évaluer l'effet de l'ingestion orale du peptide ß-LG f96-99 chez des souris saines sur la réponse immune. Les résultats ont montré que l'ingestion de ce peptide à des doses de 0,1 et 0,5 mg par jour pendant 7 jours permettait d'augmenter significativement les concentrations d'IgA dans les fèces. Une augmentation significative de la sécrétion d'IL-4 a aussi été mesurée dans les surnageants de culture des splénocytes isolés chez les souris ayant reçu une dose en peptide de 0,25 mg. L'ensemble de ces résultats suggère donc que le peptide ß-LG f96-99 pourrait stimuler la réponse immune adaptative. Il serait donc intéressant d'évaluer l'effet de ce peptide dans des modèles animaux de maladies inflammatoires.

L’irradiation cérébrale thérapeutique comporte un risque de neurotoxicité tardive irréversible en partie lié à l’effet de l’irradiation sur le compartiment vasculaire cérébrale. Les péricytes et les communications entre les péricytes et les cellules endothéliales jouent un rôle majeur dans la stabilisation des vaisseaux, dans la formation et la régulation de la barrière hématoencéphalique et dans le contrôle du flux sanguin cérébral. Nous montrons, dans un modèle murin d’irradiation cérébrale, que les péricytes sont une cible précoce de l’irradiation cérébrale. Après irradiation, la morphologie des péricytes est modifiée et des marqueurs d’activations du péricytes sont surexprimés. En conséquence, la communication entre péricyte et cellule endothéliale est rompue, ce qui se traduit par une diminution de la capacité du péricyte à induire une constriction vasculaire après stimulation électrique. De façon concomitante, la perméabilité de la barrière hémato-encéphalique est anormalement augmentée après irradiation. Un traitement par thalidomide, administré dans la semaine précédant et suivant l’irradiation, prévient les conséquences de l’irradiation sur les péricytes. Les communications entre péricytes et cellules endothéliales sont maintenues ainsi que les fonctions contractiles des péricytes. L’imperméabilité de la barrière hématoencéphalique est également préservée. La voie de signalisation PDGF-β/PDGFR-β essentielle au recrutement des péricytes par les cellules endothéliales, est, au moins partiellement, impliquée dans l’effet protecteur de la thalidomide. Des études supplémentaires sont nécessaires pour définir les mécanismes sous tendant l’effet de l’irradiation sur les péricytes ainsi que l’effet protecteur de la thalidomide. Nous avons en parallèle mis au point un modèle murin de lymphome cérébral luciférase positif pour vérifier, dans un premier temps, l’innocuité de l’association de la radiothérapie et de la thalidomide et de ses dérivés de la classe des immunomodulateurs (iMids), le lénalidomide et le pomalidomide. Ces trois molécules ne diminuent pas l’effet antitumoral de la radiothérapie, mais l’association de radiothérapie et de pomalidomide est synergique sur la décroissance tumorale mesurée par l’évolution des courbes de bioluminescence. Le concept de normalisation de la vascularisation tumorale fait référence aux molécules capables, non pas de faire régresser les vaisseaux tumoraux anormaux, mais de les « normaliser » pour améliorer, d’une part, la disponibilité des chimiothérapies au sein de la tumeur, et d’autre part, l’oxygénation tumorale pour accroitre l’efficacité de la radiothérapie. Nos résultats sont en faveur d’un tel effet exercé par le pomalidomide dans notre modèle murin de lymphome cérébral, caractérisé par une infiltration tumorale périvasculaire, une fuite capillaire mais sans néo angiogenèse. Nos travaux fournissent un rationnel biologique à de futurs essais cliniques avec les iMids dans le traitement des lymphomes cérébraux primitifs voire des tumeurs malignes cérébrales. / Therapeutic brain irradiation carries a risk of irreversible delayed neurotoxicity partly due to the effect of irradiation on the cerebral vascular compartment. Pericytes and communication between pericytes and endothelial cells play a major role in vessel stabilization in the formation and regulation of the blood-brain barrier and in the control of cerebral blood flow. We show in a murine model of brain irradiation, that pericytes are a target of early brain irradiation. After irradiation, the morphology of pericytes is altered and markers of activation of pericytes are overexpressed. Consequently, communication between the endothelial cell and pericyte is disrupted , which results in a decreased capacity of pericytes for inducing a vascular constriction after electrical stimulation. Concomitantly, the permeability of the blood - brain barrier is abnormally increased after irradiation. Treatment with thalidomide administered in the week before and after irradiation, prevents the effects of irradiation on pericytes . Communication between pericytes and endothelial cells are maintained as well as the contractile properties of pericytes. The impermeability of the blood brain barrier is also preserved. The PDGF-β/PDGFR-β signaling pathway, which is essential for the recruitment of pericytes by endothelial cells, is at least partially involved in the protective effect of thalidomide. Further studies are needed to define the mechanisms underlying the effect of irradiation on the pericytes and the protective effect of thalidomide. We have, in parallel, developed a model of murine luciferase positive CNS lymphoma to verify first, the safety of the combination of radiotherapy and thalidomide and its derivatives of the class of immunomodulators ( IMiDs ), lenalidomide and pomalidomide. These three molecules do not decrease the antitumor effect of radiotherapy, but the antitumoral effect of the association of radiotherapy and pomalidomide is synergistic. The concept of the normalization of the tumor vascularization refers to molecules capable not to induce regression of the abnormal tumor vessels but to "normalize" the tumoral vasculature in order to improve, on one hand , the availability of chemotherapy in the tumor , and on the other hand, the tumor oxygenation to increase the effectiveness of radiotherapy. Our results are in favor of such an effect exerted by pomalidomide in our murine model of cerebral lymphoma, characterized by perivascular tumor infiltration and capillary leak .Our work provide a biological rational for future clinical trials with IMiDs in the treatment of brain lymphomas or malignant brain tumors.

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