Les progéniteurs hématopoïétiques se différencient dans la moelle osseuse, au contact des cellules stromales, indispensables pour leur survie. Lors de la lymphopoïèse B, les progéniteurs se différencient suivant plusieurs étapes successives en cellules pro-B, pré-BI, pré-BII, puis B immatures, au cours desquelles se mettent en place les réarrangements des gènes codant pour les chaînes lourdes et légères des immunoglobulines. Les cellules pré-BII, qui expriment le récepteur pré-B (pré-BCR) à leur surface, constituent un point de contrôle essentiel lors du développement B. Le laboratoire a précédemment démontré que la galectine-1 (gal1), produite par les cellules stromales, fait un lien entre le pré-BCR et certaines intégrines afin de former une « synapse immunologique » entre les cellules pré-BII et les cellules stromales, conduisant ainsi à la relocalisation puis à l’activation du pré-BCR.Au cours de ma thèse, je me suis intéressée au rôle du stroma médullaire à l’étape des cellules pré-BII. Nous avons tout d’abord démontré l’importance de la formation de la synapse et des interactions entre les pré-BCR, les intégrines et la gal1 pour la prolifération et la différenciation des cellules pré-B in vivo. Enfin, nous avons caractérisé les cellules stromales de la moelle osseuse qui expriment la gal1. Ce travail a montré que la majorité des cellules pré-BII, au contraire des autres progéniteurs B, se situe au contact des cellules stromales gal1+, apportant pour la première fois la preuve de l’existence d’une niche stromale spécifique aux cellules pré-BII. / In the bone marrow, hematopoietic progenitors differentiate in close contact with stromal cells, essential for their survival. During B cell development, the progenitors differentiate through several sequential stages including pro-B cells, pre-BI cells, pre-BII cells and immature B cells, which allow setting up the rearrangements of genes encoding the immunoglobulin heavy and light chains. The expression of a functional pre-B cell receptor (pre-BCR) at the surface of the pre-BII cells represents a crucial checkpoint during B cell differentiation. The laboratory has previously demonstrated that the stromal cell-derived galectin-1 (gal1) is a link between the pre-BCR and certain integrins. This binding drives the pre-BCR in the pre-BII/stromal cell synapse, leading to the initiation of pre-BCR signaling.During my PhD, I have been interested in the role of stromal cells at the pre-BII cell stage. We first demonstrated the importance of synapse formation and the importance of the interactions between the pre-BCR, integrins and gal1 for the proliferation and differentiation of pre-BII cells in vivo. Finally, we characterized the bone marrow stromal cells which express gal1. This work showed that the majority of pre-BII cells, unlike other B cell progenitors, was in contact with gal1+ stromal cells, providing the first evidence of the existence of a specific stromal cell niche for the pre-BII cells.

Les chimiokines sont des petites protéines qui régulent la migration et le "homing" des cellules leucocytaires. Elles jouent également un rôle clef dans le développement de certains cancers en régulant les phénomènes de prolifération, d'angiogenèse ou encore de migration des cellules métastatiques. À ce jour, environs 40 chimiokines et plus de 19 récepteurs appartenant à la famille des récepteurs couplés aux protéines G (RCPGs) ont été répertoriés. De nombreuses études ont montré que les récepteurs liant les chimiokines pouvaient s'associer sous forme de complexes homo et hétéromériques. Les conséquences fonctionnelles associées à l'hétéromérisation sont diverses et fonction de la nature des récepteurs étudiés, du type de cellules sur lesquelles ces récepteurs sont exprimés et de l'expression relative des récepteurs. Cependant, le rôle physiologique exact de l’hétéromérisation des récepteurs aux chimiokines, et des RCPGs de manière générale, resteencore peu connu. Nous avons tenté de répondre à cette question dans ce travail de doctorat en étudiant plus particulièrement l’hétéromérisation de CXCR4 et CCR7 au cours du développement des lymphocytes B. Nous avons montré que le récepteur CXCR4 est exprimé à la surface des lymphocytes B à tous les stades de leur développement et qu’une diminution de l’expression de CXCR4s’opère lors de la transition du stade Pré-B vers les stades B immatures et matures. Cette transition s’accompagne d’une «uprégulation » du récepteur CCR7 qui est le plus fortement exprimé à la surface des lymphocytes B matures. Nous avons par ailleurs montré que la transition du stade Pré-B vers les stades B immatures et matures s’accompagne d’une forte inhibition de CXCR4, les cellules B matures étant totalement réfractaires à la migration dans un gradient de CXCL12. Cette perte totale de fonctionnalité ne pouvant pas s’expliquer par la diminution partielle de l’expression de CXCR4, nous avons testé si l’expression du récepteur CCR7 pouvait contribuer à la perte de fonction de CXCR4 observée. Dans un premier temps, nous avons comparé la capacité de CXCR4 à induire la chimiotaxie des lymphocytes B matures provenant de souris sauvages ou de souris CCR7KO déficientes pour l’expression de CCR7. Nous avons montré que l’absence de CCR7 permet de récupérer une migration significative des lymphocytes B matures dans un gradient de CXCL12. De manière intéressante, l’absence de CCR7 affecte spécifiquement la fonction de CXCR4 mais pas celle des récepteurs CXCR5 et CCR6 également exprimés à la surface des lymphocytes B matures. De plus, l’inhibition de CCR7 des lymphocytes B matures sauvages par des anticorps bloquant ne permet pas de reproduire l’effet de l’absence de CCR7. Ce résultat suggère que la signalisation du récepteur CCR7 ne serait pas impliquée. Nous avons également montré que l’absence de CCR7 s’accompagne d’un nombre plus important de lymphocytes B matures dans la moelle osseuse des souris CCR7KO, en parfait accord avec le rôle connu de CXCR4 dans la rétention des progéniteurs hématopoïétiques au sein de la moelle osseuse. Nous avonségalement montré que l’expression du récepteur humain CCR7 dans la lignée lymphocytaire Pré-B humaine Nalm-6 ou dans des cellules CHO-K1 exprimant le récepteur CXCR4 suffit à induire une perte de fonctionnalité de CXCR4. Tout comme pour les lymphocytes B maturesmurins, cette inhibition s’exerce en absence de toute stimulation de CCR7. Nous avons aussi montré que l’expression de récepteurs CCR7 mutants incapables de lier les chimiokines CCL19 et CCL21 (mutant CCR7NT) ou d’induire une signalisation (mutants CCR7D(R/A)Y et CCR7(N/A)PXXY) sont toujours capables d’induire l’inhibition de CXCR4, ce qui confirme qu’une signalisation CCR7 n’est pas nécessaire pour induire le phénomène de la régulation de CXCR4. Ce résultat montre aussi que les fonctions de signalisation et de régulation de CCR7peuvent être découplées.Nous avons également tenté d’identifier le mécanisme moléculaire associé à l’inhibition de CXCR4 par CCR7. Grâce à l’utilisation de biosenseurs BRET mesurant l’activation des protéines G, nous avons montré que l’expression de CCR7 inhibe fortement l’activation de la protéine Gαi2 connue pour jouer un rôle important dans la migration des lymphocytes. Ce résultat permet donc d’expliquer la perte de migration détectée dans les lymphocytes B coexprimant CXCR4 et CCR7. Cependant, nous avons aussi montré que l’expression de CCR7 n’empêche pas l’interaction physique de la protéine Gαi2 avec le récepteur CXCR4. Nous avons alors émis l’hypothèse que CCR7 exercerait son effetinhibiteur sur CXCR4 en interagissant physiquement avec lui et en altérant sa capacité à activer la protéine Gαi2. Nous avons montré par différentes techniques que le récepteur CCR7 interagit avec CXCR4 et que la conformation du complexe formé par CXCR4 et la protéineGαi2 est différente suivant que cette interaction a lieu au sein d’un homomère CXCR4/CXCR4 ou d’un hétéromère CXCR4/CCR7. L’ensemble de ces données suggère donc que l’hétéromérisation de CXCR4 avec CCR7 change la conformation du complexe CXCR4/Gαi2 et la capacité de CXCR4 à activer la protéine Gαi2. De manière intéressante, l’hétéromérisation de CXCR4 avec CCR7 inhibe également l’activation de la protéine Gαi1 mais pas celle de la protéine Gαi3. Ce résultat très intéressant suggère que l’hétéromérisation CXCR4/CCR7 ne serait pas simplement associée à une inhibition de la fonction de CXCR4 mais plutôt à une modulation de son profil d’activation. Cette hypothèse suggère donc que le récepteur CCR7 jouerait le rôle de modulateur allostérique endogène de CXCR4 capable de moduler l’activation de certaines voies de signalisation tout en en laissant d'autres fonctionnelles. Cependant, le manque de temps ne nous a pas permis de confirmer le maintiend’un signal dépendant de Gαi3 dans les cellules coexprimant CXCR4 et CCR7.L’ensemble de ces résultats suggèrent que le récepteur aux chimiokines CCR7 exercerait le rôle de modulateur allostérique de CXCR4 au cours du développement des lymphocytes B et que cette fonction nécessiterait l’interaction physique de CXCR4 et CCR7.À notre connaissance, ces résultats constituent la première indication que l’hétéromérisation de récepteurs aux chimiokines peut jouer un rôle dans un processus physiologique. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L'origine et la fonction des cellules immunitaires du système nerveux central (SNC), connues sous le nom de microglies, sont controversées. Les objectifs de cette thèse étaient de déterminer si les cellules souches de la moelle osseuse peuvent infiltrer le SNC et se différencier en cellules microgliales, et d'élaborer plus précisément si les microglies sont bénéfiques ou dommageables aux neurones lors des maladies neurodégénératives. Premièrement, nous établissons que les cellules de la moelle osseuse peuvent en effet infiltrer différentes régions du SNC, et qu'elles se différencient en microglies périvasculaires et parenchymateuses. De plus, les microglies originaires de la moelle osseuse expriment fortement la protéine CD1 le, suggérant qu'elles sont de meilleures cellules présentatrices d'antigène que les microglies parenchymateuses déjà présentes dans le SNC. Il est alors possible que les microglies infiltrantes jouent un rôle important dans le maintien du bon fonctionnement du SNC, surtout durant les infections cérébrales et les maladies neurodégénératives. Nous démontrons ensuite que la réponse immunitaire microgliale protège les neurones contre l'excitotoxicité aiguë par un mécanisme qui dépend de la voie de signalisation MyD88/NF-icB. De plus, les cellules de la moelle osseuse sont fortement attirées vers les régions affectées par la mort neuronale, mais que ces cellules ne sont pas critiques à la protection neuronale dans les stages initiaux de l'excitotoxicité. Au contraire, dans ce model neurodégénératif aiguë, ce sont les microglies résidentes du cerveau qui sont bénéfiques. Nous avons ensuite étudié le rôle des microglies infiltrantes dans un modèle animal de la maladie neurodégénérative chronique d'Alzheimer. Ces cellules microgliales sont attirées en grand nombre par la P-amyloïde, se dirigent vers les plaques séniles et les infiltrent. Nous confirmons aussi qu'une réponse immunitaire spécifique est engendrée par la Pamyloïde. Finalement, nous démontrons que les microglies provenant de la moelle osseuse restreignent la formation des plaques séniles en phagocytant la p-amyloïde. En conclusion, les résultats de cette thèse démontrent qu'il y a en effet deux populations de microglies et que le rôle de ces cellules varie en fonction du processus neurodégénératif aigu ou chronique. Il serait possible d'utiliser les cellules souches hématopoiétiques comme véhicule thérapeutique, surtout pour contrôler la cascade amyloïde et le déficit cognitif.

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

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

L'objectif de cette thèse était de faire le point sur la place de l'analyse de la moelle osseuse (MO) en tant que matrice alternative au sang en toxicologie médicolégale. Une méthode analytique a été développée et validée pour la quantification du citalopram, du diazepam et ses métabolites (nordazepam, temazepam, oxazepam) dans la MO et 10 autres matrices d'intérêt médicolégal. Cette procédure a été appliquée avec succès dans des cas réels pour l'analyse de matrices dégradées et a permis l'établissement d'une cinétique tissulaire chez l'animal au cours d'une étude pharmacocinétique. Cette cinétique animale a été intégrée dans une modélisation PBPK afin de prédire chez l'homme la distribution tissulaire du citalopram, du diazepam et son métabolite principal, le nordazepam, après administration orale thérapeutique. Ces simulations donnent des clefs intéressantes pour l'interprétation quantitative des concentrations tissulaires en toxicologie médicolégale. Une étude a été conduite pour déterminer l'influence du site de prélèvement sur la détermination des concentrations médullaires de caféine et sur la corrélation de ces concentrations avec les dosages sanguins. Elle montre que le site de prélèvement de MO est un paramètre important à prendre en considération dans l'interprétation quantitative des analyses de MO. L'ensemble de ce travail confirme l'intérêt de la MO en toxicologie médicolégale. Des études expérimentales ont permis d'approfondir les connaissances de cette matrice autour des problématiques du prélèvement, de l'analyse et de la distribution ante mortem afin de contribuer à l'interprétation qualitative et quantitative des analyses réalisées sur la MO / The aim of this work was to evaluate the interest of bone marrow (BM) analysis in forensic toxicology, as an alternative matrix to blood. An analytical method was developed and validated for the quantification of citalopram, diazepam, and its main metabolites (nordazepam, temazepam, oxazepam) in BM and 10 others matrices of forensic interest. This procedure was successfully applied to real cases for putrified sample analyses and to establish a tissue kinetic in rabbit samples for a pharmacokinetic study. These animals kinetics were implemented in PBPK modeling to predict in human tissue distribution of citalopram, diazepam, and its metabolite, nordazepam, after oral therapeutic administration. These predictions gave some clues to interpret quantitatively tissue concentrations in forensic toxicology. A study was also performed to examine whether BM sample location may influence post mortem BM quantification and correlation between BM and blood concentrations. Caffeine was used as test compound. Sample location was found to be an important parameter to consider in quantitative interpretation of BM analyses. This work confirmed the interest of BM in forensic toxicology. Experimental studies improved our knowledge on this matrix about the problematic of sample location, analytical procedure and ante mortem distribution to contribute to qualitative and quantitative interpretation of BM analyses

L’adhésion, la migration cellulaire et l’environnement stromal sont intimement liés pour garantir l’homéostasie du système immuno-hématopoïétique. Néanmoins, nos connaissances des mécanismes responsables du maintien de ce processus fonctionnel restent fragmentaires. Notre étude a permis de mieux caractériser le stroma ganglionnaire et médullaire dans lesquels nous avons démontré de nouveaux rôles immuno-régulateurs des molécules d’adhésion jonctionnelle JAM-B et JAM-C. Dans la zone T des ganglions lymphatiques, les cellules réticulaires fibroblastiques (FRC) sécrètent des composés de la matrice extracellulaire et des chimiokines homéostatiques, nécessaires à la migration intranodale des lymphocytes T naïfs. La génération de nouveaux anticorps monoclonaux a permis d’identifier une diversité phénotypique et fonctionnelle au sein de la population FRC. L’un d’entre eux reconnaît la Thrombomoduline permettant d’identifier une population de FRC exprimant les protéines JAM-C et PDGFRα. Cette population cellulaire, dénommée FRCDP (Double Positive) sécrète des chimiokines homéostatiques, ce qui la distingue de la population FRCDN (Double Negative). Les souris sauvages traitées avec l’anticorps anti-JAM-C présentent une diminution significative du taux intranodal des chimiokines CXCL12, CCL19, CCL21 affectant la recirculation des cellules T naïves. De façon similaire, les cellules stromales des niches hématopoïétiques fournissent un environnement fonctionnel, nécessaire à l’homéostasie du système hématopoïétique. Les molécules d’adhésion sont connues pour contrôler ces mécanismes. JAM-C est exprimée à la surface des cellules souches hématopoïétiques (CSH) mais son rôle dans l’hématopoïèse reste inconnu. Notre étude montre que la molécule JAM-B est exprimée par l’environnement médullaire et interagit spécifiquement avec JAM-C sur les CSH. Les souris déficientes pour le gène jam-b présentent une diminution du nombre de CSH quiescentes et une réponse accrue aux agents mobilisants, démontrant ainsi que le couple JAM-B/JAM-C est nécessaire au maintien et à la rétention des CSH dans la moelle osseuse. / Homeostasis of the immune and hematopoietic system is dependent of cell adhesion, cell migration and stromal environment. Nevertheless, the molecular mechanisms involved in the crosstalk between hematopoietic and stromal cells have remained elusive. Our studies allowed to better characterize lymph node (LN) and bone marrow (BM) stromal compartments through the demonstration that expression of junctional adhesion molecules (JAM) in these compartments is necessary for the maintenance of immune and hematopoietic homeostasis. In the T cell zone (LN), extracellular matrix and homeostatic chemokines are secreted by fibroblastic reticular cells (FRC) which control naive T cell migration. We have identified new FRC subsets using a monoclonal antibody based approach to identify new cell surface markers of stromal cells. We have found that the FRC population expressing JAM-C, Thrombomodulin and PDGFRα (FRCDP, for Double Positive) secretes homeostatic chemokines such as CCL21, CCL19 and CXCL12. In contrast, FRCDN (Double Negative) that lack JAM-C and Thrombomodulin expression do not. Functionally, we have shown that JAM-C controls the secretion of CCL21, CCL19 and CXCL12 by FRCDP and that anti-JAM-C treated mice exhibit a decrease of intranodal chemokine contents. These results suggest that JAM-C may regulate homeostasis through the control of homeostatic chemokine secretion. We therefore asked the question whether similar function for JAM-C or its ligand JAM-B may be identified in the bone marrow. In the BM, Hematopoietic Stem Cells (HSC) are maintained quiescent and undifferentiated in specific stromal structures called HSC niches. HSC/niche interactions via adhesion molecules and chemokines are known to be active player of HSC homeostasis. Recently, JAM-C expression by HSC has been reported, but its role in hematopoiesis has remained elusive. We have demonstrated that HSC interact with JAM-B expressed by BM stromal cells in a JAM-C dependent manner. Moreover, we have observed a decreased pool of quiescent HSC in jam-b deficient mice. Finally, we have found that jam-b deficient mice exhibit an increase in intramedullary CXCL12 content and an exacerbated response to mobilizing agents. Collectively, these data demonstrate that JAM-B and JAM-C play a dual function in lymph node and bone marrow microenvironments through the regulation of leuko-stromal adhesion and chemokine secretion.

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L'érythropoïèse est le processus de formation des globules rouges (GR) ayant lieu principalement dans la moelle osseuse. Il débute par l'engagement de cellules souches hématopoïétiques vers la lignée érythroïde, qui donnent lieu à des progéniteurs, puis à des précurseurs érythroïdes. Des changements morphologiques accompagnent la différenciation érythroïde, incluant une réduction de la taille des cellules, l'acquisition d'hémoglobine et finalement, l'expulsion du noyau qui survient au stade réticulocytes. Ces réticulocytes sont à l'origine des GR retrouvés dans la circulation sanguine. L'anémie est définie par une diminution de la teneur en hémoglobine dans le sang et peut être causée par une diminution de la production de GR, ou par une augmentation de leur destruction. La sérotonine (5-HT) est depuis longtemps connue comme un neurotransmetteur dans le système nerveux central (SNC), où elle est impliquée dans de nombreuses fonctions. Sa disponibilité dépend de l'expression de la tryptophane hydroxylase (TPH), dont une étude récente a révélé l'existence de deux isoformes, la TPH2 exprimée dans le SNC et la TPH1 en périphérie. Cette découverte a ravivé l'intérêt d'étudier les fonctions potentielles de la 5-HT en dehors du SNC. De plus, des rôles non suspectés de la 5-HT dans de nombreux systèmes physiologiques en périphérie ont été révélés par la caractérisation du modèle murin KO pour la Tph1 (Tph1-/-). Dans ce manuscrit, nous présentons des données in vivo, montrant que les souris Tph1-/- présentent une érythropoïèse inefficace. Le défaut majeur survient dans la moelle osseuse, où l'absence de 5-HT altère la progression des précurseurs érythroïdes, qui expriment les récepteurs 5-HT2A et 5-HT2B, vers la différenciation terminale. Ces précurseurs expriment également la Tph1, suggérant une synthèse locale de 5-HT. De plus, des cultures in vitro nous ont permis de démontrer l'action directe de la 5-HT sur les précurseurs érythroïdes, par l'ajout de 5-HT qui augmente la capacité proliférative des cellules issues des souris sauvages et mutées. D'autre part, les GR issus des souris Tph1-/- sont plus sensibles à la phagocytose par les macrophages et ont une durée de vie significativement réduite par rapport à des GR sauvages. Cette dégradation augmentée des GR associée à l'érythropoïèse inefficace dans la moelle osseuse, conduisent à un phénotype d'anémie macrocytaire des souris Tph1-/-. Lorsqu'elles vieillissent, les souris développent une splénomégalie, due à une érythropoïèse accrue dans la rate. L'ensemble de nos résultats démontre que la 5-HT est un facteur clef dans la production et la survie des GR.

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