Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

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Les eczémas [eczéma allergique de contact (EAC) et l'eczéma atopique (EA)] sont des dermatoses inflammatoires fréquentes des pays industrialisés. Elles sont induites suite au recrutement et à l'activation dans la peau de lymphocytes T spécifiques d'allergènes, qui sont présents dans notre environnement, et qui sont habituellement très bien tolérés par la majoritédes individus exposés. Ce travail de thèse porte sur un aspect novateur de la physiopathologie des eczémas, à savoir : la contribution des lymphocytes T mémoires résidants (LTrm) dans la peau à la chronicité et à la sévérité de ces maladies.Capitalisant sur des modèles précliniques pertinents ainsi que sur des échantillons cliniques prélevés chez les patients, ce travail a permis d'acquérir de nouvelles connaissances : (i) de nombreux LTrm CD8+ spécifiques colonisent les lésions d'eczéma (ii) ils s'accumulent avecla persistance de l'allergène dans la peau, (iii) ils jouent un rôle majeur dans les récidives de la maladie, mais (iv) ils expriment à leur surface divers récepteurs inhibiteurs, tels que PD-1 ou TIM-3, qui empêchent la survenue de réponses allergiques excessives.Ces travaux apportent donc des informations majeures sur la nature unique des LTrm CD8+ spécifiques d'allergènes et des mécanismes qui contrôlent leur réactivation, afin de préserver l'intégrité de la peau et la survenue de réactions chroniques sévères. Le développement des nouvelles stratégies thérapeutiques ciblant la réactivation des LTrm via leurs récepteursinhibiteurs pourrait permettre de restaurer la tolérance chez les individus allergiques / Allergic contact dermatitis (ACD) and atopic dermatitis (AD), also referred to contact or atopic eczema, are frequent skin inflammatory diseases with increasing prevalence and high socioeconomic impact in Western countries. Eczemas are the prototype of skin delayed-type hypersensitivity reactions. Skin lesions are induced by the recruitment and activation in the skin of effector/memory T cells specific for environmental antigens that are innocuous to healthy non-allergic individuals.The aim of this work was to better understand the pathophysiology of eczemas by a comprehensive analysis of the contribution of skin resident memory T cells (Trm) to the chronicity and severity of these diseases.Capitalizing on relevant preclinical eczema models and on clinical samples collected from allergic patients, this work showed that: (i) numerous allergen-specific CD8+Trm colonize the eczema lesion, (ii) they accumulate in the epidermis in response to the long-term persistence of the allergen in the skin, (iii) they are instrumental for the recurrence of eczema, but (iv) theyexpress several inhibitory check point receptors (ICRs, such as PD-1, TIM-3) at their surface, which keep them in check to prevent the development of severe immunopathology.Thus, our work provides important information for considering the unique nature of hapteninduced CD8+ Trm and the mechanisms that prevent their unwanted reactivation and subsequent development of chronic or severe skin allergy. The development of therapeutic strategies targeting the reactivation of skin Trm in situ via their ICRs should open new avenues to restore tolerance in allergic individuals

Les Cellules Dendritiques sont un groupe hétérogène de cellules présentatrices d’antigènes, importantes pour le contrôle des réponses innées et adaptatives. Les Cellules Dendritiques Plasmacytoïdes (pCD) en représentent une population unique, aux caractéristiques phénotypiques et fonctionnelles particulières, notamment par leur capacité à produire de grande quantité d’Interféron de type I (IFN). Cette signature IFN marque la physiopathologie du Lupus Erythémateux Systémique (LES), maladie auto-immune systémique. Les mécanismes à l’origine de cette production excessive d’IFN par les pCD restent incomplètement élucidés. Nous montrons, dans notre étude, chez l’homme comme dans un modèle murin que les plaquettes, activées dans le LES, participent à la production d’IFN via le CD40L. Cette production en excès d’IFN, a pour conséquence une maturation et activation d’autres Cellules Dendritiques (CD) entrainant l’activation inappropriée des lymphocytes T. Chez le sujet sain, cette activation inappropriée du système immunitaire adaptatif doit être strictement contrôlée afin d’assurer l’homéostasie du système immunitaire. Il a été montré précédemment que de nombreux lymphocytes aux caractéristiques phénotypiques de type mémoire-effecteur (TEM) peuplent les tissus périphériques, notamment le tissu cutané. Ces TEM sont capables de s’activer et proliférer localement en réponse à un stimulus. Les Cellules de Langerhans (LC) sont des cellules dendritiques résidant au niveau cutané dans l’épiderme. Leur fonction est à ce jour l’objet d’une controverse entre une fonction immuno-stimulante (modèle humain) et une fonction immuno-régulatrice (modèle murin). Nous démontrons dans cette étude que les LC, à l’état basal, chez l’homme, induisent la prolifération de Lymphocytes T régulateurs (Treg) au niveau cutané, capables de bloquer la stimulation inappropriée des TEM cutanés. Cependant en présence d’un stimulus infectieux, les LC induisent préférentiellement la prolifération des TEM en limitant celle des Treg. Les LC semblent être à la fois immuno-régulatrices ou stimulantes en fonction du contexte biologique auquel elles sont confrontées. / Dendritic Cell (DC) are a heterogeneous group of antigen-presenting leukocytes that are important in activation of both the innate and adaptative arms of the immune system. Plasmacytoid Dendritic Cells (pDC) represent a unique population, characterized by their ability to produce large amounts of type I Interferon (IFN). This « IFN signature » is a prominent feature of Systemic Lupus disease (SLE). Mechanisms leading to the excessive production of type I IFN remain largely unknown. Here, in our present study, we demonstrate that platelets are activated in SLE patients by circulating immune complexes and represent a major reservoir of CD40L. Activated platelets potentiate the production of type I IFN by pCD through a CD40L/CD40 interaction. Excessive production of type I IFN by pCD leads to DC activation and maturation and inappropriate activation of auto-reactive T cells.Under steady state condition, inappropriate activation of the immune system must be tightly controlled. It has been previously shown that normal adult human skin contains a large number of resident T cells (TRM) expressing the phenotype of Effector Memory T cells (TEM). These TEMTRM are specific for antigens previously encountered through skin and can be activated and proliferate under specific stimulation. Langerhans Cells (LC) are a group of skin resident DC living in epidermis. There is currently substantial controversy regarding the physiologic role of LC with regard to immunoregulation versus immunostimulation. Here we show that under steady state condition, LC induce the proliferation of a small subset of TRM. These proliferating TRM express the phenotype of TREG and are functional. However this stimulation of TREG could be reversed in the presence of foreign antigen in a dose-dependant fashion, as the addition of a pathogen to LC and TRM led to diminished TREG proliferation and increased TEM proliferation. These findings establish a novel immunological role for LC in human skin, allowing for the constitutive maintenance of tolerance, while also permitting the stimulation of resident immune memory in response to infectious challenge

Der systemische Lupus erythematodes (SLE) ist eine Autoimmunerkrankung, bei der eine Vielzahl an Organen betroffen sein kann. Hierbei spielen T-Zellen mit gestörter Zytokinproduktion, insbesondere von IL-2 und IFN-γ, eine besondere Rolle. Mit Fortschreiten der Krankheit sinkt die Anzahl an IL-2-Produzenten und gleichzeitig steigt die Anzahl an IFN-γ-Produzenten. Während die Rolle von IFN-γ in SLE bisher kontrovers diskutiert wird, wirkt sich die verringerte Produktion von IL-2 beispielsweise negativ auf regulatorische T-Zellen aus, was zur Pathogenese der Krankheit beiträgt. In dieser Arbeit erfolgte eine Charakterisierung der Zytokinproduzierenden CD4+ Gedächtnis-T-Zellen in erkrankten NZBxW Mäusen, einem Modell für SLE. Anhand der Produktion von IL-2 und/oder IFN-γ wurde dabei in DN (IFN-γ—IL-2— doppelt negative), IL-2 SP (IFN-γ—IL-2+ einzelpositive), DP (IFN-γ+IL-2+ doppelt positive) und IFN-γ SP (IFN-γ+IL-2— einzelpositive) Zellen unterschieden. Ein mehrstufiges Verfahren der Zellsortierung ermöglichte die Isolierung der vier Zellpopulationen. Genexpressionsanalysen legten offen, dass die während der Krankheit vermehrt vorkommende Population der IFN-γ SP Zellen im Vergleich zu DP Zellen deutliche Unterschiede in ihrem Genexpressionsmuster aufweist. IFN-γ SP Zellen exprimieren u.a. verstärkt Chemokinrezeptoren, co-stimulatorische und co-inhibitorische Moleküle, sowie Apoptose-Marker und zeigen eine verminderte Produktion von Effektorzytokinen. Weiterführende funktionelle Analysen untermauerten die Expressionsdaten und zeigten eine verminderte Proliferationsfähigkeit und verstärkte Apoptose der IFN-γ SP Zellen. Die Daten zeigen, dass der Phänotyp der IFN-γ SP Zellen in erkrankten NZBxW Lupus-Mäusen gestört ist, wodurch die IFN-γ SP Zellen zur Erkrankung beitragen könnten. / Systemic lupus erythematosus (SLE) is an autoimmune disease, which can affect almost every organ system of the body. Thereby altered cytokine production by T cells plays an important role in the pathogenesis of the disease. With disease progression, production of IL-2 decreases and production of IFN-γ increases. It has been shown that IL-2 deficiency affects Treg homeostasis in SLE and thus contributes to its pathogenesis. The role of IFN-γ in SLE is, however, controversial. In this work, a comprehensive characterization of four subpopulations of memory CD4 T cells of diseased NZBxW lupus-prone mice was performed. These cell subsets are DN (IFN-γ—IL-2— double negative), IL-2 SP (IFN-γ—IL-2+ single positive), DP (IFN-γ+IL-2+ double positive) and IFN-γ SP (IFN-γ+IL-2—single positive) cells. A multi-step cell sorting procedure was used to isolate these cell subsets. The data showed that IFN-γ SP cells were characterized by a different gene expression profile than DP cells. In detail, IFN-γ SP cells revealed an enhanced expression of chemokine receptors, co-stimulatory and co-inhibitory molecules as well as apoptosis markers and decreased production of effector cytokines. In addition, functional analyses showed that IFN-γ SP cells were tended to increased apoptosis and decreased proliferation. These data show an altered phenotype of IFN-γ SP cells of diseased NZBxW lupus-prone mice, which might be important for the disease pathogenesis at least in this animal model of SLE.

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Metastatic breast cancer treatment has seen few advances in recent years, yet treatment resistance continues to rise, causing disease recurrence. A pilot study was performed to determine the efficacy of ex vivo expansion and reprogramming of tumor-reactive immune cells from experimental metastatic tumor-sensitized mice. Also, phenotypic changes in tumors due to metastasis or tumor microenvironment influences were characterized. Metastatic neu+ mouse mammary carcinoma (mMMC) and its distant relapsing neu-antigen-negative variant (mANV) were investigated in FVBN202 mice. Tumor-reactive central memory CD8+ T cells and activated NK/NKT cells were successfully reprogrammed and expanded during 6-day expansion from mMMC- and/or mANV-sensitized mice, resulting in tumor-specific cytotoxicity. mMMC exhibited a flexible neu-expression pattern and acquired stem-like, tumorigenic phenotype following metastasis while mANV remained stable except decreased tumorigenicity. Myeloid-derived suppressor cell (MDSC) levels were not increased. Adoptive cellular therapy (ACT) with reprogrammed tumor-reactive immune cells may prove effective prophylaxis against metastatic or recurrent breast cancer.

Les cellules iNKT et T CDS innées sont présumées contribuer à l'irnmunosurveillance (IS) des cancers et sont fonctionnellement déficientes dans la leucémie myéloïde chronique (LMC). Notre hypothèse était que ces défauts résultent de l'incapacité des cellules dendritiques myéloïdes (mDC) à les activer. Des analyses par cytométrie en flux et microscopie confocale ont révélé une baisse de l'expression membranaire de CD 1 d, qui présente les antigènes aux cellules iNKT, à la surface des mDC des patients LMC, par comparaison aux sujets sains. Ce défaut n'est associé ni à un défaut de maturation des mDC, comme le montre l'expression normale de HLA-DR et de CDS6, ni à une baisse d'expression intracellulaire de CDld ou de son transcrit. Ces résultats sont conciliables avec une rétention intracellulaire. Le traitement in vitro des mDC des patients LMC avec un inhibiteur de la protéine ROCK restaure partiellement l'expression de surface de CD 1 d et la présentation antigénique par CD Id, alors qu'il n'a eu aucun effet sur les mDC des sujets sains. Nous proposons que la protéine ROCK, qui est activée par le domaine DH-PH de BCR-ABL, interfere avec la réponse immunitaire dépendant des lymphocytes iNKT au cours de la LMC par régulation négative de l'expression membranaire de CDld des mDC. Le fait que les cellules iNKT et T CDS innées retrouvent des fonctions normales après rémission complète de la LMC est en faveur d'une génération de cellules T CD8 innées dépendante des cellules iNKT, comme décrit chez la souris. Notre travail suggère une implication des cellules iNKT et T CD8 innées dans l'IS de la LMC et révèle l'axe ROCK/mDC comme une nouvelle cible thérapeutique dans la maladie. / CDld-restricted iNKT cells and innate CD8 T cells are believed to play a key role in cancer immune surveillance and are functionally deficient in chronic myeloid leukemia (CML). Herein, we have hypothesized that this defect might originate from BCR-ABL-dependent dysfunctions in myeloid dendritic cells (mDC). Indeed, flow cytometry and confocal microscopy revealed that cell-surface expression of CDld was downregulated in CML mDC, relative to healthy donor (HD) controls. The decreased cell-surface display of CDld could not be ascribed to defective mDC differentiation, as attested by normal expression of HLA-DR and the CD86 maturation marker. On the other hand, reduced membrane expression was not associated with decreased intracytoplasmic levels of CDld or its mRNA transcripts, consistent with intracellular retention. ln vitro treatrnent of CML mDC with the Rho-associated protein Kinase (ROCK) inhibitor Y-27632 partially restored both cell-surface CDld expression and CDld-mediated antigen presentation, while it had no effect on HD mDC. We propose that ROCK, which is most likely activated by the DH-PH domain of BCR-ABL, mediates iNKT-cell immune subversion in CML patients by downregulating CDld expression on CML mDC. Remarkably, both iNKT cells and innate CD8 T cells retumed to nonnal after complete CML remission, a finding consistent with a iN KT cell-dependent generation of innate CD8 T cells, similarly to the observations in mice. Ali in ali, our study supports the possible contribution of iNKT/innate CD8 T cells to tumor surveillance in CML, and reveals the ROCK/mDC axis as a new potential target to restore immune surveillance in CML.