La progression tumorale est un processus multi-étapes dépendant notamment des interactions entre les cellules cancéreuses et le stroma environnant. Le développement du cancer du sein implique une communication étroite entre les cellules épithéliales mammaires, les cellules inflammatoires, les myofibroblastes et les cellules endothéliales. Ainsi, le microenvironnement tumoral apparaît comme une cible de choix dans le traitement anti-tumoral. L’utilisation de modèles précliniques est une étape clé dans le développement et la validation de nouvelles thérapies. Néanmoins, peu d’études sont disponibles sur le rôle du stroma péri-tumoral dans ces modèles.Dans le but d’étudier le stroma péri-tumoral des modèles précliniques de cancers du sein, nous avons combiné une analyse par cytométrie en flux à une analyse par immunohistochimie afin d’identifier, puis de quantifier, les différentes populations stromales hématopoïétiques (lymphocytes, monocytes/macrophages, polynucléaires) et non hématopoïétiques (myofibroblastes, cellules endothéliales). Vingt et un modèles de xénogreffe de tumeurs humaines de cancers du sein ainsi que 2 modèles transgéniques (MMTV-PyMT et MMTV-ErbB2), ainsi que leurs allogreffes respectives, furent utilisés lors de ce travail.Les analyses des tumeurs humaines et murines ont montré un infiltrat stromal très hétérogène d’une tumeur à l’autre, avec pour composante majoritaire les macrophages. Un infiltrat important en polynucléaires a également été détecté dans les modèles de PDX, caractéristique d’une inflammation locale importante dans ces modèles. L’analyse phénotypique de macrophages a montré une expression variable de marqueurs M1 et M2 dans les modèles de PDX. Les macrophages issus de tumeurs murines transgéniques, spontanées ou allogreffées, présentaient quant à eux un profil majoritairement M1. L’étude transcriptomique de macrophages triés, a permis à la fois de valider les résultats obtenus au niveau protéique mais a également mis en évidence des différences majeures dans l’expression de nombreux gènes, impliqués dans des voies de signalisation variées telles que la croissance tumorale, l’invasion et la métastase.Cette étude nous a permis de mettre en évidence le rôle de la tumeur sur son microenvironnement. En effet, celle-ci est à la fois capable d’attirer un panel de cellules stromales qui lui et propre et ensuite de l’activer de façon spécifique. / Tumor development is a multi-step process influencing by interactions between tumor cells and surrounding stroma. Breast cancer development involves a high level of communication between mammary epithelial cells, inflammatory cells, myofibroblasts and endothelial cells. So, the tumoral microenvironment appears as a prime target for anti-tumoral treatment. The use of preclinical models is a critical step in development and validation processes of new therapies. Nevertheless, the role of stroma in these models is poorly understood.In order to evaluate stromal cell populations in breast cancer preclinical models, we combined flow cytometry analysis and immunohistochemistry to identify, and then quantify, various stromal populations as hematopoietic cells (lymphocytes, monocytes/macrophages, polymorphonuclear leukocytes) and non-hematopoietic cells (myofibroblasts, endothelial cells). Twenty-one breast cancer patient-derived xenografts as well as 2 transgenic mouse models (MMTV-PyMT and MMTV-ErbB2), and their respective allografts, were studied.Analysis of human and murine tumors showed a strong heterogeneity between tumors regarding infiltrating stroma-cells, with a high proportion of macrophages. A significant amount of polymorphonuclear leukocytes was also detected in PDXs, indicating a local inflammation in these models. The phenotypic analysis of macrophages showed a variable expression of M1 and M2 markers in PDXs. Macrophages infiltrating transgenic mouse tumors, spontaneous or allografted, were mainly M1. Transcriptomic analyses of sorted macrophages, allowed us to validate previous results but also highlighted major differences in the expression of numerous genes implicated in various pathways as tumor growth, invasion and metastasis.Finally, this study highlighted the impact of tumor cells on their surrounding stroma. Indeed, we demonstrate that cancer cells are able to attract a specific panel of stromal cells and activate them in a specific way.

Les macrophages jouent un rôle dans l'inflammation de certaines pathologies pulmonaires comme l'asthme et la broncho pneumopathie chronique obstructive. Selon la dichotomie Th1 et Th2, les macrophages s'activent en phénotype M1/M2 en fonction du microenvironnement. Sous l'influence du lipopolysaccharide (LPS) les macrophages s'activent en phénotype M1. A l'inverse, l'exposition aux cytokines Th2 (interleukine (IL)-4/IL-13) induit un phénotype M2 des macrophages. Nous avons réalisé une étude transcriptomique des marqueurs de la polarisation M1/M2 des macrophages pulmonaires humains. La polarisation M1 induite par le LPS augmente la production des cytokines (TNF-α, IL-1β, CCL2, 3, 4, 5, CXCL1, 8, 10), de la PGE2 et l'expression du CD38 et CD197. La polarisation M2 induite par l'IL-4/IL-13 augmente l'expression des cytokines (CCL13, 17, 22, 26), de la 15-lipoxygénase (15-LOX) et du CD206. Nous avons évalué l'expression des 15-LOX-1 et 15-LOX-2 et leur rôle dans la régulation de la polarisation des macrophages pulmonaires. Le LPS augmente l'expression de la 15-LOX-2 alors que l'IL-4/IL-13 augmente l'expression de la 15-LOX-1. L'inhibition des 15-lipoxygénases diminue la production des cytokines M1/M2. Enfin, nous avons étudié l'expression et le rôle du récepteur nicotinique α7 dans la polarisation des macrophages pulmonaires humains. Ces derniers expriment les récepteurs nicotiniques α7 dont la stimulation par des agonistes nicotiniques α7 diminue la production des cytokines M1/M2. Ce travail apporte de nouvelles connaissances sur la polarisation des macrophages, dont certaines voies de régulation peuvent être impliquées dans les pathologies inflammatoire pulmonaires / In pulmonary diseases such as asthma and chronic obstructive pulmonary disease, macrophages orchestrate inflammatory reactions. In response to environmental signals, macrophages exhibit a phenotypic polarization that mirrors the Th1/Th2 polarization. Upon exposure to bacterial lipopolysaccharide (LPS), macrophages undergo M1 polarization. In contrast, interleukin (IL)-4/IL-13 induce M2 polarization.In our first study, we characterized the phenotypic differentiation of human lung macrophages (LM) using a whole-transcriptome approach. Cytokines, lipid metabolism and membrane markers were among the most affected genes. LPS-induced M1 polarization was associated with an increase in the production of cytokines (TNF-α, IL-1β, CCL2, 3, 4, 5, CXCL1, 8, 10), in PGE2 signalling and in the expression of CD38 and CD197. IL-4/IL-13-induced M2 macrophages increased expression of cytokines (CCL13, 17, 22, 26), 15-lipoxygenase (15-LOX) and CD206. In the second study, we investigated the expression of 15-LOX-1 and 15-LOX-2 and their roles in regulating the polarization of human LM. LPS increased the expression of 15-LOX-2 whereas IL-4/IL-13 induced the expression of 15-LOX-1. Inhibition of the 15-LOX pathways decreased the production of both M1 and M2 cytokines. The third study investigated the expression of α7 nicotinic receptors (α7nAChR) and their regulating roles in the polarization of LM. Expression of α7nAChR was found in unstimulated LM. Specific α7nAChR agonists decreased the in vitro production of both M1 and M2 cytokines. Our work adds new insights in the macrophage polarization and some of the regulatory pathways that may be involved in pulmonary diseases

La sclérose en plaques (SEP) est une maladie auto-immmune notamment marquée par une défaillance de la mise en place des mécanismes de réparation tissulaire, ne permettant pas de rétablir l'homéostasie. L'utilisation de la résolution de l'inflammation, médiée par les. macrophages phagocytant des cellules apoptotiques. a récemment été évoquée afin de proposer une nouvelle famille de médicaments basée 1 sur cette résolution de l'inflammation. Dans ce cadre, nous proposons de résoudre l'inflammation dans un modèle murin de SEP, à l'aide du surnageant de co-culture de macrophages ayant phagocyté des cellules apoptotiques. induisant la production de facteurs pro-résolutifs (SuperMApo). Nous démontrons ici que l'injection de SuperMApo dans un modéle de SEP permet de contrôler la maladie via une reprogrammation des macrophages et des pDC, mais pas des cDC. dans la rate. Ces cellules démontrent en effet une capacité accrue à générer des T régulateurs (Treg) et moins de Th1, et leur présence est nécessaire pour l'effet du SuperMApo. Cette reprogrammation se fait à deux niveaux moléculaires. Premièrement. un contrôle épigénétique de l'expression des gènes induit notamment une modification de la méthylation globale de I' ADN et des promoteurs de miRNA impliqués dans la régulation des réponses immunes. Deuxièmement, une diminution de l'activation des acteurs de la voie de transcription pro-inflammatoire NFκB (nuclear factor kappa 8) a lieu. résultant d'une baisse de l'activation de ces cellules. Ces travaux démontrent donc que cibler la résolution de l'inflammation est une stratégie intéressante afin de contrôler la SEP. / Multiple sclerosis (MS) is an autoimmune disease notably delined bv a default of mechanisms of tissue reparation which are insufficient to establish homeostasis. The active resolution of innammation mediated by macrophage effcrocytosis of apoptotic cells has emerged to propose a new branch of pharmacology named "resolution pharmacology". ln this study. we propose to resolve innammation in a murine model of MS. using the supermatanl issued from the culture between apoptotic cells and macrophages. inducing efferocytosis and the production of pro-resolutive factors (SuperMApo). Here. we demonstrate that injection of SupcrMApo in a model of MS allow the control of the disease correlated with a reduction of the inflammatory inliltrate in the central nervous system. The control of the disease is associated with a reprograrnming of macrophages and pDC, but not cDC, in the spleen, demonstrated by a higher capacity to generate Treg and a lower ability to generate Th 1, and their presence is necessary to the anti-innammatory effect of SupcrMApo. Reprogramming of macrophages and pDC occurs at two main levels. First. an epigenetic control of gene expression induces a modulation of global DNA methylation and a modulation of DNA methylation at the promoter of miRNA implicated in the regulation of immune responses. Secondly, a decreased activation of NFκB activation pathway is observed resulting to a decreased activation of these cells. Thus, this work demonstrates that targeting the resolution of inflammation is an interesting strategy to treat MS.

En raison de l’augmentation de l'espérance de vie, le nombre de personnes âgées et par conséquent le taux de maladies chroniques augmente de plus en plus nécessitant le développement de nouveaux biomatériaux permettant la réparation osseuse. Le but de cette étude était d'évaluer le comportement in vitro de cellules ostéoprogénitrices cultivées sur des pastilles de phosphate tricalcique dopées (β-TCMP, Mg/Ca = 0,15) ou non (β-TCP) avec du magnésium dans un environnement statique et dynamique (débit de 0,3 mL/min), ainsi que la réponse de macrophages humains après contact avec des extraits des matériaux (ISO10993-12). Les pastilles de β-TCMP et β-TCP ont été obtenues par frittage respectivement d’une apatite calcium déficiente en calcium dopée au magnésium et de TCP (Merck). Les diffractogrammes et les spectres infrarouge ont confirmé la production de β-TCP et de β-TCMP, ratio Mg/Ca = 0,14. Des cellules osteoprogénitrices STRO+1A ont été cultivées sur des pastilles pendant 21 jours et leur comportement de prolifération et de différenciation cellulaire ont été vérifiés. Aucune différence entre les deux pastilles n’a été observée concernant le nombre de cellules après 21 jours de culture, ni sous condition statique ni dynamique. Cependant, il semble que l'environnement dynamique accélère la différenciation ostéoblastique. D'une façon générale, le β-TCMP n'a pas modifié la réponse des macrophages (le profil des cytokines) activés ou non par du lipopolysaccharide bactérien, cultivés pendant 72 heures avec des extraits de biomatériaux, par rapport au β-TCP. D’après ces résultats, les deux biomatériaux semblent être prometteurs pour le traitement des pertes osseuses. / Research on bone tissue regeneration is constantly expanding due to the improvement of life expectancy with a consequent increase in the rate of chronic diseases. The aim of this work was to evaluate the in vitro behavior of STRO+1A osteoprogenitor cells cultured onto dense tablets of tricalcium phosphate doped (β-TCMP, Mg/Ca = 0.15) or not (β-TCP) with magnesium under static and dynamic (flow rate of 0.3 mL/min), as well as the response of human macrophages after contact with the granules extracts of the materials (ISO10993-12: 2007). The β-TCMP and β-TCP tablets were obtained by sintering a calcium-deficient apatite doped with magnesium and commercial TCP (Merck), respectively. The diffractograms and infrared spectra confirmed the presence of β-TCP and β-TCMP with a Mg/Ca ratio of 0.14 (plasma spectrometry). A cell density of 5x103 was inoculated onto the tablets and then STRO+1A were cultured at 37°C/5% CO2 for up to 21 days, in which the proliferation and differentiation rate were assessed. There was no difference in cell density between the materials after 21 days of culture, neither under static nor dynamic conditions; however, it seems that the dynamic environment accelerated osteoblast differentiation. In a general way, β-TCMP did not change the response of macrophages (cytokine profile), activated or not, by bacterial lipopolysaccharide, cultured for up to 72 hours with the extracts of biomaterials, when compared to β-TCP. Based on these results, both materials appear to be adequate for bone loss therapy.

Les acides gras polyinsaturés oméga-3 à longue chaîne (AGPIω3-LC), principalement représentés par l'acide eicosapentaénoïque (EPA) et l'acide docosahexaénoïque (DHA), présentent des effets bénéfiques vis-à-vis de l'athérosclérose. Leur action au niveau vasculaire est suggérée. Les mécanismes d'action sont mal compris du fait de la complexité d'action des AGPIω3-LC au niveau cellulaire. Les AGPIω3-LC affectent de nombreuses protéines y compris les facteurs de transcription, ce qui engendre la modulation de l'expression de nombreux gènes. La complexité s'accroît si l'on considère l'ensemble des métabolites oxygénés issus des AGPIω3-LC. Les métabolites issus de la peroxydation lipidique peuvent être produits en abondance au cours de l'athérogenèse mais leur bioactivité est quasiment inconnue. Des points majeurs restent à éclaircir comme l'identification des cibles cellulaires et moléculaires au niveau vasculaire et la bioactivité des métabolites peroxydés. Objectifs : étudier l'impact du DHA au niveau vasculaire et évaluer la bioactivité de certains métabolites issus de la peroxydation lipidique du DHA. Les travaux visant à étudier les propriétés athéro-protectrices du DHA n'ont jusqu'à présent pas permis d'obtenir une vision globale de son spectre d'action. La nutrigénomique a paru être une approche pertinente pour étudier les effets du DHA au niveau vasculaire. Une étude in vivo a été réalisée sur des souris athérosclérotiques LDLR-/- recevant ou non une supplémentation en DHA (2% de l'apport énergétique journalier). Le rôle athéro-protecteur du DHA a été confirmé dans une étude précédente rapportant une diminution de 35% de l'étendue des lésions au niveau aortique dans le groupe DHA. Au niveau protéique, nous avons montré une altération significative de l'expression de protéines intervenant principalement au niveau des métabolismes glucidique et lipidique mais aussi dans les défenses anti-oxydantes. Au niveau génique, la composante inflammatoire s'est avérée être une cible majeure du DHA au niveau vasculaire. La supplémentation en DHA a réduit l'expression de gènes impliqués dans l'adhésion cellulaire, la chimiotaxie et la présentation de l'antigène. Plusieurs gènes se sont avérés être des marqueurs phénotypiques des macrophages et l'analyse des régulateurs transcriptionnels montrait une implication probable de PPARγ, IFNγ et NFκB dans les modulations d'expression génique observées. Nos analyses suggèrent une orientation préférentielle des macrophages vers un phénotype réparateur de type M2 chez les souris recevant la supplémentation en DHA. Une analyse immunohistochimique au niveau aortique a révélé une plus grande abondance d'arginase I. Une approche plus ciblée alliant une étude in vitro sur un modèle de macrophages humains et l'utilisation de métabolites peroxydés spécifiques du DHA, les neuroprostanes, nous a permis de conforter notre hypothèse selon laquelle le DHA pourrait agir au moins en partie via ses métabolites peroxydés. L'exposition des macrophages à deux types de neuroprostanes (les 4-F4t et les 14-A4-Neuroprostanes) a permis de réduire significativement l'expression et la sécrétion de plusieurs médiateurs pro-inflammatoires. Des résultats préliminaires suggèrent que ces effets anti-inflammatoires des neuroprostanes seraient indépendants de PPARγ mais liés à une inhibition de la voie NFκB. L'étude in vivo et l'utilisation de la nutrigénomique nous ont permis d'explorer de façon ouverte et non biaisée l'impact du DHA au niveau vasculaire. Les résultats sont que le DHA active le métabolisme énergétique et les défenses anti-oxydantes et diminue l'état inflammatoire avec une implication probable du DHA dans l'orientation phénotypique des macrophages vers un phénotype réparateur de type M2. Les résultats obtenus in vitro sur macrophages primaires humains confirment que les métabolites peroxydés du DHA contribuent à ses propriétés anti-inflammatoires. / Numerous studies have reported beneficial effects of long chain omega-3 polyunsaturated fatty acids (LC-ω3PUFAs) on atherosclerosis and associated cardiovascular events. These fatty acids are mainly represented by eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA). LC-ω3PUFAs exert their athero-protective action mainly by a reduction of triglyceridemia, increased endothelial relaxation, and reduced inflammation. Their specific action at the vascular level is suggested. Their mechanisms of action are still only partially understood because of the complexity of action of LC-ω3PUFAs at the cellular level. LC-ω3PUFAs affect several membrane or cytosolic proteins, including transcription factors, which modulate numerous gene expression. The complexity is further increased when considering a wide range of oxygenated metabolites derived from LC-ω3PUFAs. Among them, the metabolites from lipid peroxidation may be produced in abundance during atherogenesis but their bioactivity is almost unknown. There are still major issues to be clarified, such as the identification of cellular and molecular targets at the vascular level ; the bioactivity of peroxidized metabolites that could play a key role in the prevention of atherosclerosis. The objective of this work was to study the impact of DHA at the vascular level and to evaluate the bioactivity of selected metabolites from DHA lipid peroxidation. Studies on anti-atherogenic properties of DHA have so far been carried out only in a targeted manner that does not provide a comprehensive and integrated view of its spectrum of action. Nutrigenomics appears to be a relevant approach to study the effects of DHA at the vascular level. In vivo study was performed on LDLR-/- atherosclerotic mice supplemented or not with DHA. The athero-protective effect of DHA has been confirmed in the previous study performed by our team reporting a 35% decrease of the atherosclerotic lesion in the DHA group. Aorta proteome study demonstrated a significant alteration of the expression of proteins involved mainly in the carbohydrate and lipid metabolism and also in antioxidant defenses. At the transcriptome level, the inflammatory component of atherosclerosis appears to be a major target of DHA at the vascular level. More precisely, DHA supplementation reduced the expression of genes involved in cell adhesion, chemotaxis and antigen presentation. Several genes were found to be phenotypic markers of macrophages and analysis of transcriptional regulators showed a possible contribution of PPARγ, IFNγ and NFκB to the observed modulation of gene expression. Our results suggest a preferential orientation of macrophages to a M2 type repair phenotype in mice receiving DHA supplementation. This was confirmed by immunohistochemical analysis at the aorta which revealed a greater abundance of arginase I. We chose a focused in vitro study of the action of specific DHA peroxidized metabolites: the neuroprostanes on a human macrophages. This study allowed us to confirm our hypothesis that DHA may act at least in part via its peroxidized metabolites. The macrophages exposition to 2 types of neuroprostanes (4-F4t and 14-A4-Neuroprostanes) has significantly reduced the expression and secretion of several pro-inflammatory mediators. Preliminary results suggest that these anti-inflammatory effects are PPARγ-independent but related to inhibition of NFκB pathway. In vivo study, and nutrigenomics approach, allowed us to explore the impact of DHA at the vascular level by an open and unbiased way. The results are that DHA activates energy metabolism and antioxidant defenses and reduces the inflammatory component of atherosclerosis with a possible involvement of DHA in the phenotypic direction of macrophages to a M2 type repair phenotype. The results obtained in vitro on primary human macrophages confirmed that DHA peroxidized metabolites contribute to its anti-inflammatory properties.

L'interaction entre le système immunitaire et le métabolisme du fer est bien illustrée par l'anémie des maladies chroniques (ACD), qui est fréquemment rencontrée dans les infections chroniques, l'inflammation et le cancer. La majorité des modifications dans les paramètres du fer observées dans l’ACD tient compte des modifications de l’homéostasie du fer, avec la délocalisation du métal de la circulation et les sites de l'érythropoïèse au compartiment de stockage dans les macrophages. Les mécanismes de la réponse hyposidérémique impliquent des cytokines, notamment TNF-alpha et IL-6, qui régulent les niveaux de plusieurs gènes du métabolisme du fer, y compris les transporteurs de fer et de l'hepcidine, un régulateur négatif de l’absorption du fer, ce qui entraîne l'inhibition de l'exportation du fer à travers la ferroportine 1 (FPN1) au niveau de l'intestin et les macrophages. Des études antérieures ont montré que l'IL-6 induit l’expression d’hepcidine dans les hépatocytes, mais il y a très peu de données concernant la façon par laquelle l'hepcidine et la FPN1 sont régulées dans les macrophages. Récemment, nous avons constaté que l'induction de l'hepcidine dans le foie par le lipopolysaccharide (LPS) dépend de la voie de signalisation médiée par le récepteur Toll-like 4 (TLR4). Le but de ce travail est d’identifier les ligands des TLRs capables d'induire l'hepcidine dans les macrophages et de déterminer l’exigence des TLRs dans l’induction de l’hepcidine et le développement d’hyposidérémie. En plus, nous voulons étudier l’effet de l’inflammation causée par les ligands des TLRs sur le taux de fer sérique, la production des cytokines et l'expression de l’hepcidine et de la ferroportine. D’autre part nous voulons étudier l’effet du taux du fer sur la production d’IL-6 macrophagique en réponse à la stimulation par le TLR4. D'abord, pour identifier les ligands des TLRs capables d'induire l'hepcidine dans les macrophages, nous avons traité les macrophages RAW 264.7 et les macrophages péritonéaux de souris (MPMs) avec différents ligands TLRs et on a mesuré l’expression de l'hepcidine par qRT-PCR. Nous avons observé que Pam3CSK4 (Pam), un ligand de TLR2/1; LPS, un ligand de TLR-4 et FSL1 un ligand de TLR2/6 induisent l’expression de l'hepcidine dans les cellules RAW 264.7 et les MPMs, contrairement au polyinosinic: polycytidylic acid (Poly I: C), un ligand de TLR3. De plus, LPS était capable de réprimer l’expression de la ferroportine dans les cellules RAW 264.7. Afin de mieux définir la nécessité des TLRs pour assurer cette expression, nous avons utilisé les souris TLR-2 knock-out et on a établi que l'expression de l'hepcidine dans les macrophages par LPS, Pam ou FSL1 est dépendante du TLR2. En accord avec les expériences in vitro, les études effectuées in vivo ont montré que LPS réprime l’expression de la ferroportine, ainsi que PolyI:C n’est pas capable de stimuler l'expression d'hepcidine hépatique, par contre il était efficace pour déclencher une hyposidérémie. Ensuite, on voulait déterminer la voie de signalisation utilisée dans l’induction de l’hepcidine dans les macrophages. Comme il y deux voies majeures connues pour la signalisation des TLRs : une dépendante et l’autre indépendante de la protéine MyD88, on a étudié l’expression de l’hepcidine dans les MPMs isolés des souris MyD88-/- et nous avons constaté que l'absence de signalisation MyD88 abolit l'induction de l'hepcidine déclenchée par Pam, LPS et FSL1. D’autre part, la stimulation avec du LPS induisait in vivo la production d’IL-6 et de TNF-alpha, et la stimulation d’IL-6 était renforcée in vitro par la présence du fer. Ces observations indiquent que l’expression de HAMP (Hepcidin Antimicrobial Peptide) dans les macrophages peut être régulée par différents TLRs, ce qui suggère que la production d'hepcidine macrophagique fait partie d'une réponse immunitaire activées par les TLRs. / The interaction between the immune system and iron metabolism is well exemplified in the anemia of chronic disease (ACD), which is frequently encountered in chronic infections, inflammation and cancer. The major changes in iron parameters observed in ACD ultimately reflect modifications in iron trafficking, with relocation of the metal from both the circulation and sites of erythropoiesis to the storage compartment in macrophages. Mechanisms in the hypoferremic response involve cytokines, including TNF-alpha and IL-6. These pro-inflammatory cytokines regulate the levels of several iron metabolism genes, including iron transporters and hepcidin, a negative regulator of iron absorption, resulting in the inhibition of iron export by ferroportine 1 (FPN1) from the intestine and macrophages. Previous studies showed that IL-6 upregulates hepcidin in hepatocytes, but there are very few data regarding how hepcidin and FPN1 expression is regulated in macrophages. More recently, we found that hepcidin induction in the liver by lipopolysaccharide (LPS) is dependent on the signaling pathway mediated by toll-like receptor 4 (TLR4). The aim of this work is to identify TLR ligands able to induce hepcidin in macrophages and to determine the requirement for TLRs in hepcidin expression and the development of hypoferremia. In addition, we want to study the effect of inflammation induced by TLR ligands on serum iron levels, cytokine production, hepcidin and ferroportin expression. On the other hand we want to study the effect of iron levels on IL-6 production by macrophages in response to TLR4 stimulation. First, to identify TLR ligands capable of inducing hepcidin in macrophages, we treated Raw 264.7 macrophages and thioglycollate-stimulated mouse peritoneal macrophages (MPMs) with various TLR ligands and measured hepcidin and ferroportin expression by real-time RT-PCR. We observed that Pam3CSK4 (Pam), a TLR1/2 ligand; LPS, a TLR-4 ligand; and FSL1 a TLR6/2 ligand, but not polyinosinic: polycytidylic acid (poly I:C), a TLR3 ligand, upregulate hepcidin expression in both Raw 264.7 cells and MPMs. Furthermore, LPS was able to repress ferroportine expression in RAW 264.7 macrophages. To further define the requirement for the identified TLRs, we used TLR-2 knockout mice and established that upregulation of macrophage hepcidin expression by Pam or FSL1 is TLR2 dependent, respectively. In agreement with the in vitro experiments, when tested in vivo LPS repressed ferroportine expression and polyI:C failed to induce hepatic hepcidin expression but was effective in triggering hypoferremia. We next investigated whether MyD88, the predominant but not exclusive intracellular signal transduction pathway for TLR-4, is necessary for hepcidin induction in macrophages. Using MyD88 knockout mice, we found that the absence of MyD88 signaling abolishes hepcidin induction triggered by Pam, LPS and FSL1. On the other hand, stimulation with LPS induced in vivo the production of IL-6 and TNF-alpha, and IL-6 stimulation was enhanced in vitro by high amount of iron in macrophages.These observations indicate that HAMP (Hepcidin Antimicrobial Peptide) expression in macrophages can be regulated through multiple TLRs, suggesting that macrophage hepcidin production is part of an immune response activated by the TLRs.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Les maladies cardiovasculaires sont la principale cause de morbidité et de mortalité dans les pays industrialisés. Le récepteur CD36, exprimé à la surface des macrophages, joue un rôle déterminant dans l’internalisation des lipoprotéines oxydées menant à la formation des cellules spumeuses dans l’espace sous endothélial, première étape du développement des lésions athérosclérotiques. Nous avons montré précédemment que les sécrétines de l’hormone de croissance sont des ligands du récepteur CD36 qui possèdent un site de liaison qui chevauche celui des lipoprotéines oxydées. Cependant, aucune étude n’avait rapporté les effets potentiels des ligands sélectifs du CD36 sur la progression des lésions athérosclérotiques et le métabolisme lipidique au niveau des macrophages. Ainsi, ce projet de doctorat visait à évaluer le potentiel anti-athérosclérotique du EP 80317, un ligand sélectif du CD36, et élucider les mécanismes à l’origine de ses effets sur le métabolisme et le transport des lipides au niveau des macrophages. À cette fin, des souris déficientes en apolipoprotéine E (apoE-/-), nourries avec une diète riche en lipides et en cholestérol, ont été traitées quotidiennement pendant 12 semaines avec le EP 80317, montrant un puissant effet anti-athérosclérotique associé à une réduction de 51% des lésions aortiques et de 30% du taux plasmatique de cholestérol total. Cette même étude a permis de montrer une réduction de l’internalisation des lipoprotéines oxydées ainsi qu’une augmentation de l’expression des gènes/protéines impliqués dans l’efflux du cholestérol au niveau des macrophages, comme le peroxisome proliferator-activated receptor γ (PPARγ), liver x receptor α (LXRα) et les transporteurs ABCA1 et ABCG1, entraînant une réduction de la formation des cellules spumeuses. Ces observations nous ont conduits à élucider les mécanismes moléculaires engendrés par la liaison d’un ligand sélectif au récepteur CD36 dans les macrophages. Les études ont permis de montrer que les ligands du CD36 entraînent une augmentation de l’efflux du cholestérol vers les transporteurs ABCA1 et ABCG1 en augmentant l’expression protéique de la cyclooxygénase 2 (COX-2) consécutive à la phosphorylation de la MAP kinase ERK1/2. L’activation de COX-2 stimule la production intracellulaire de la prostaglandine 15d-PGJ2, cette dernière conduisant à l’activation du PPARγ. Finalement, une troisième étude nous a permis de mettre en évidence les effets du EP 80317 sur le transport inverse du cholestérol in vivo. L’injection de macrophages J774 radiomarqués avec du cholestérol tritié dans la cavité péritonéale de souris avec le EP 80317 nous a permis de montrer que le EP 80317 entraîne une réduction de la radioactivité retrouvée dans le foie tandis qu’il augmente celle retrouvée dans les fèces par comparaison aux souris contrôles, sans néanmoins modifier le profil plasmatique du radiotraceur entre les deux groupes. De plus, l’expression des gènes impliqués dans le transport du cholestérol au niveau intestinal comme le LXRα, ABCA1, ABCG5 ainsi que ABCG8 ont été régulés à la hausse par le EP 80317 tandis que l’expression de NPC1L1, un transporteur impliqué dans l’absorption du cholestérol, a été régulé à la baisse. Toutefois, les gènes impliqués dans le métabolisme du cholestérol au niveau du foie ne sont pas modulés par le EP 80317. En conclusion, les travaux effectués dans le cadre de cette thèse nous ont permis de montrer que l’activation du récepteur CD36 par le EP 80317 pourrait s’avérer être une nouvelle approche thérapeutique pour le traitement de l’athérosclérose. Les effets anti-athérosclérotiques et hypocholestérolémiants des ligands synthétiques du récepteur CD36 sont en partie engendrés par 1) la régulation du métabolisme des lipides au niveau des macrophages en réponse à l’activation du PPARγ par son ligand endogène, le 15d-PGJ2 et 2) par une augmentation du transport inverse du cholestérol, particulièrement par une augmentation de l’efflux transintestinal. / Cardiovascular diseases are the major cause of mortality and morbidity in industrialized countries. CD36, a type B scavenger receptor expressed on macrophages, appears to play a major role in foam cell formation through scavenging oxidatively modified lipoproteins, thus leading to fatty streak lesion formation in the arterial wall. We have previously reported that growth hormone-releasing peptides (GHRP) are synthetic ligands that share the same binding site as oxidized low density lipoprotein (oxLDL) on the CD36 receptor. However, no study has reported the anti-atherosclerotic effects of CD36 ligands and their role in macrophage lipid metabolism. Thus, this project aimed to evaluate the anti-atherosclerotic effects of EP 80317, a CD36 selective ligand, and to elucidate the role of GHRP on macrophage lipid metabolism and transport. Apolipoprotein E deficient mice (apoE-/-) fed a high fat high cholesterol diet were treated for 12 weeks with EP 80317. Our study showed that EP 80317 exerted potent anti-atherosclerotic effects as shown by reduced lesion areas (up to 51%) and hypocholesterolemia. We further showed that a chronic treatment with EP 80317 reduced oxLDL uptake and increased the expression of genes/proteins involved in macrophage cholesterol efflux, such as peroxisome proliferator-activated receptor γ (PPARγ), liver x receptor α (LXRα) and ATP-binding cassette A1 (ABCA1) and ABCG1, thus reducing foam cell formation. Our second study aimed to elucidate the molecular mechanisms by which CD36 ligands lead to an increase in macrophage cholesterol efflux following PPARγ activation. [3H]-cholesterol-labeled murine macrophages incubated in the presence of EP 80317 showed a significant increase in cholesterol efflux to both ABCA1 and ABCG1 transporters of cholesterol. EP 80317-mediated macrophage cholesterol efflux through PPARγ involved an increase in intracellular 15d-PGJ2 levels that were elicited by extracellular signal-regulated kinase 1/2 (ERK1/2) stimulation, itself dependent on COX-2 activation. The third and last study of this thesis aimed to investigate the effect of CD36 selective ligand on reverse cholesterol transport in vivo. ApoE-/- mice treated or not with EP 80317 were injected intraperitoneally with [3H]-cholesterol-labeled murine J774 macrophage-like cells. The radioactivity recovered in the livers of EP 80317-treated mice was significantly lower than that found in vehicle-treated mice whereas feces radioactivity was higher. Yet, the radioactivity in plasma did not achieve statistical differences between the two groups. Furthermore, the expression of genes involved in intestinal cholesterol transport such as LXRα, ABCA1, ABCG5 and ABCG8 was upregulated in EP 80317-treated mice while the expression of NPC1L1, a transporter involved in cholesterol absorption, was downregulated compared to vehicle-treated mice. In contrast, genes involved in hepatic cholesterol metabolism were not modulated by EP 80317. In conclusion, the work conducted in this thesis supported that activation of CD36 signaling pathways by EP 80317 may constitute a novel therapeutic approach for the treatment of atherosclerosis. The anti-atherosclerotic and hypocholesterolemic effects of synthetic CD36 selective ligands might be explained, at least in part, by 1) the regulation of macrophage cholesterol metabolism as a result of an increase in PPARγ activation by its endogenous ligand, 15d-PGJ2 and 2) the stimulation of reverse cholesterol transport, in particular that of transintestinal cholesterol efflux.

Dans cette étude, l'aptitude de trois extraits de Gui fermentés (VAF) issus de trois arbres hôtes, à induire ou moduler la sécrétion de cytokines, telles que l'IL-1β, l'IL-6 et le TNF-α, a été explorée à l'aide de deux modèles de macrophages murins. Des traitements prolongés par des concentrations cytotoxiques, mais non sub-cytotoxiques, de VAFs induisent la sécrétion d'IL-1β. Dans ces conditions, les concentrations sub-cytotoxiques de VAFs amplifient les sécrétions d'IL-1β induite après stimulations par le LPS puis l'ATP, ou par l'imiquimod. Par ailleurs, appliqués brièvement et à concentrations sub-cytotoxiques, les VAFs accélèrent la sécrétion d'IL-1β induite après stimulations par le LPS puis l'ATP. / In this study, the ability of fermented extracts from mistletoe grown on three host trees to induce or modulate the secretion of pro-inflammatory cytokines, like IL-1β, IL-6 and TNF-α has been explored. Applied for long times, cytotoxic, but not sub-cytotoxic concentrations of fermented mistletoe extracts induce the secretion of IL-1β. In these conditions sub-cytotoxic concentrations increase the IL-1β secretions induced either by LPS and ATP, or by imiquimod. When applied briefy at sub-cytotoxic concentrations, fermented mistletoe extracts can accelerate the secretion of IL-1β induced by LPS and ATP.

Dans cette étude, l'aptitude de trois extraits de Gui fermentés (VAF) issus de trois arbres hôtes, à induire ou moduler la sécrétion de cytokines, telles que l'IL-1β, l'IL-6 et le TNF-α, a été explorée à l'aide de deux modèles de macrophages murins. Des traitements prolongés par des concentrations cytotoxiques, mais non sub-cytotoxiques, de VAFs induisent la sécrétion d'IL-1β. Dans ces conditions, les concentrations sub-cytotoxiques de VAFs amplifient les sécrétions d'IL-1β induite après stimulations par le LPS puis l'ATP, ou par l'imiquimod. Par ailleurs, appliqués brièvement et à concentrations sub-cytotoxiques, les VAFs accélèrent la sécrétion d'IL-1β induite après stimulations par le LPS puis l'ATP. / In this study, the ability of fermented extracts from mistletoe grown on three host trees to induce or modulate the secretion of pro-inflammatory cytokines, like IL-1β, IL-6 and TNF-α has been explored. Applied for long times, cytotoxic, but not sub-cytotoxic concentrations of fermented mistletoe extracts induce the secretion of IL-1β. In these conditions sub-cytotoxic concentrations increase the IL-1β secretions induced either by LPS and ATP, or by imiquimod. When applied briefy at sub-cytotoxic concentrations, fermented mistletoe extracts can accelerate the secretion of IL-1β induced by LPS and ATP.