Reproduction de : Thèse de doctorat : Médecine. Immunologie : Nantes : 2007. / Bibliogr.

Th.--Méd.--Bordeaux 2, 1978. N°: 458.

Les plasmocytes à longue durée de vie responsables de la production d’anticorps sont majoritairement retrouvés dans la moelle osseuse (Manz, et al 1997). D’autres sites de résidence ont été décrits, comme la rate ou les lieux de réactions immunes inflammatoires. Au cours de ce travail, nous nous sommes attachés à décrire les caractéristiques des cellules plasmocytaires responsables de la sécrétion d’anticorps pathogéniques, dans une maladie auto-immune, le purpura thrombopénique immunologique (PTI). Le PTI est une maladie caractérisée par une thrombopénie d’intensité variable associée à la présence d’anticorps anti-plaquettes à l’origine d’une destruction des plaquettes par les macrophages spléniques.Nous avons étudié la rate de ces patients dans différentes conditions pathologiques, splénectomisés en seconde ligne thérapeutique, ou après traitement par un anticorps anti-CD20 déplétant les lymphocytes B. En étudiant les tissus spléniques des patients en échec primaire du traitement par anti-CD20, nous avons mis en évidence une population plasmocytaire résiduelle splénique constituée principalement de plasmocytes, qui en l’absence de lymphocytes B proliférant, préexistaient à la déplétion B. L’analyse du transcriptome de ces plasmocytes, a révélé un profil comparable aux plasmocytes de la moelle osseuse, avec un programme à longue durée de vie. A l’inverse, les plasmocytes des donneurs sains, ainsi que les plasmocytes des patients non traités par les anti-CD20 présentaient un profil intermédiaire entre les plasmocytes à longue durée de vie et les plasmablastes. Une analyse plus fine en cellule unique a confirmée qu’il s’agissait d’une population intermédiaire. Ainsi, la déplétion lymphocytaire B (par l’anticorps anti-CD20) dans le PTI semble favoriser la différenciation en plasmocytes à longue durée de vie dans la rate de ces patients, expliquant ainsi pour certain d’entre eux l’absence de réponse thérapeutique. Nos résultats suggèrent ainsi que les modifications de l’environnement splénique par la déplétion B, pourraient promouvoir la différenciation et l’établissement de plasmocytes « normaux » en plasmocytes à longue durée de vie dans la rate, notamment par le biais de BAFF (B-cell activating factor), ouvrant la perspective à des travaux fondamentaux, et surtout à des applications cliniques qui permettraient en modulant l’environnement splénique lors du traitement anti-CD20 d’empêcher la formation des plasmocytes à longue durée de vie et donc la splénectomie. / Pas de résumé en anglais

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2016-2017 / Chez l’humain, les lymphocytes B mémoires IgG+ et IgA+ sont des cellules clés de l’immunité humorale. Ces cellules mémoires sont maintenues à long-terme dans notre organisme. Elles représentent une défense rapide et efficace contre toutes les infections que nous avons déjà vaincues pendant notre vie. Ces cellules mémoires qui rencontrent à nouveau leur antigène se différencient rapidement en plasmocytes à courte vie, et permettent la sécrétion massive d’immunoglobuline (Ig). La contrepartie mémoire de ces cellules sont les plasmocytes à longue vie qui sont présents dans les niches de la moelle osseuse et y sécrètent en permanence des anticorps protecteurs qui circulent dans le sang. Ces cellules sécrétrices peuvent avoir une durée de vie allant de dizaines d’années à la vie entière de l’individu. Les patients qui reçoivent des traitements de chimiothérapie ou de radiothérapie sont privés de ces cellules mémoires détruites par ces traitements au même titre que les cellules cancéreuses. Ces patients deviennent vulnérables aux infections et leur survie dépend de la régénération rapide de leur système hématopoïétique. Notre équipe a déjà mis au point une méthode pour préparer de grandes quantités des cellules mémoires capables de sécréter des IgG et des IgA. Les présents travaux visent à générer des plasmocytes fonctionnels et capables de survivre à long terme in vitro. La stratégie expérimentale visait à établir des conditions permettant de se rapprocher de l’environnement de la moelle osseuse. Dans un premier temps, nous avons étudié les paramètres permettant la différenciation des lymphocytes B mémoires en plasmocytes. Étant donné l’importance du potentiel redox dans l’environnement de la moelle osseuse, nous avons d’abord tenté d’en contrôler l’impact avec un antioxydant, le N-acétyle cystéine (NAC). Nos résultats ont démontré que le NAC avait un effet significatif et diminuait la phosphorylation de la protéine STAT3 en raison d’une inhibition des kinases JAK2 et JAK3. Étonnamment, cet antioxydant retardait la différenciation de nos lymphocytes B qui étaient stimulés avec une forte interaction CD40-CD154. Par la suite, la comparaison des interactions CD40-CD154 et CD27-CD70 a permis de conclure qu’il était essentiel de réduire à son minimum l’interaction CD40-CD154 et qu’il fallait ajouter les cytokines IL-6 et IL-10. Les cellules CD31+CD38+CD138+ générées présentaient un phénotype similaire à celui des plasmocytes de la moelle osseuse. Malheureusement la fréquence de ces cellules était faible et leur viabilité insuffisante. Afin d’augmenter la survie de ces cellules le dernier volet de nos travaux visait à se rapprocher des niches de la moelle osseuse. Notre but a été atteint en ajoutant des cellules mésenchymateuses issues de la moelle osseuse en présence de 8% de dioxygène (O2). Les cellules CD31+CD38+CD138+ générées ont une excellente viabilité et représentent plus de 50% des cellules totales en culture. De plus, le modèle de culture est maintenant établi dans un milieu exempt de sérum et de protéines animales. Dans l’ensemble, nos résultats permettent de proposer la production ex vivo de plasmocytes autologues avec une perspective thérapeutique pour réduire les risques d’infections des patients devenues immunodéficients, suite à un traitement de radiothérapie ou de chimiothérapie. / In Humans, IgG+- and IgA+ memory B lymphocytes are key cells for the maintenance of humoral immunity. Memory B lymphocytes are long-lived cells maintained as a memory repertoire throughout our lives. Memory B lymphocytes can establish an efficient and rapid defense against previously encountered infections. These cells rapidly differentiate into short-lived plasma cells secreting high levels of antibodies. Their counterpart, the long-lived plasma cells are the memory populations present in the bone marrow microenvironment. The long-lived plasma cells release protective antibodies into the peripheral blood, maintaining a permanent immune protection. Plasma cells can remain active for years or even for the entire life of an individual. Conversely, patients treated for cancer receive massive doses of chemotherapy or radiotherapy, which are detrimental for immune memory cells as well as cancerous cells. Those patients become highly vulnerable to infectious diseases and their survival depends on the regeneration of their hematopoietic system. Our research group has established an in vitro model enabling to prepare large quantities of IgG and IgA-secreting memory B lymphocytes. The present study aims to further investigate in vitro conditions to generate plasma cells with high survival capacity and able to secrete antibodies. Our experimental strategy intends to establish culture conditions similar to the bone marrow environment. The first step was to study parameters involved into differentiation of memory B lymphocytes into plasma cells. The importance of the redox balance in the bone marrow environment led us to measure the impact of Nacetyl cysteine (NAC), an antioxidant. Our results showed that NAC decreased STAT3 activation by inhibiting the phosphorylation of two kinases namely JAK2 and JAK3. Surprisingly, the addition of NAC had a negative effect on the differentiation of memory B lymphocytes in our culture conditions using a high level of CD40 stimulation. By comparing the levels of CD40-CD154 and CD27-CD70 interactions, we then confirmed that a low level of CD40-CD154 interaction was essential. We also established that addition of IL-6 and IL-10 was better to favor plasma cell generation. The cells obtained in this model were CD31+CD38+CD138+, showing a phenotype close to that of plasma cells found in the bone marrow. Unfortunately, those cells were produced in low frequency and were characterized by a low viability. To increase the survival of these in vitro generated plasma cells, we tried to generate culture conditions that resemble the bone marrow environment. We have achieved this by adding mesenchymal stem cells from bone marrow and maintained the cells at a low O2 level (8%). Cells CD31+CD38+CD138+ obtained at the end of the culture periods showed a high viability, and corresponded to more than 50% of total cultured cells. As expected, those cells were non-proliferating and able to secrete IgG. Furthermore, this in vitro culture model was established with a serum free media. In conclusion, our findings pave the way for the ex vivo production of autologous plasma cell for therapeutic purposes in order to reduce the risks of infection of immune-deficient patients.

Les infections opportunistes sont l’une des principales causes de mortalité associées à la greffe de cellules souches. Afin d’aider à reconstituer le système immunitaire des patients greffés, nous proposons d’exploiter les plasmocytes autologues générés in vitro dans notre modèle de culture basé sur l’interaction CD40-CD154. Pour ce faire, les milieux de culture doivent être exempts de protéines animales. Deux milieux sans sérum ont été préalablement développés à Héma-Québec. Notre hypothèse est qu’il serait maintenant possible de promouvoir la différenciation des lymphocytes B et de maintenir la survie des plasmocytes en modifiant la composition de ces milieux sans sérum. Nos résultats montrent que notre milieu sans protéines animales permet de générer un grand nombre de plasmocytes et que ceux-ci ont un profil d’expression de CD38 qui est stabilisé par la vitamine A. En conclusion, la formulation de ce milieu représente un progrès quant à la possibilité d’utiliser ces plasmocytes en immunothérapie.

Le récepteur CXCR4 et son ligand chimiokinique CXCL12 jouent un rôle essentiel dans le développement des cellules B et contribuent à la migration des plasmocytes (PCs) vers la moelle osseuse (MO) où ces cellules persistent dans des niches particulières et produisent des anticorps au long cours. Des mutations hétérozygotes du gène codant CXCR4 ont été identifiées dans un déficit immunitaire rare appelé le syndrome WHIM (SW) et récemment dans la macroglobulinémie de Waldenström (MW), un lymphoplasmacytome B caractérisé par l’expansion d’un clone IgM+ qui s’accumule dans la MO. Ces mutations affectent l’étape de désensibilisation du récepteur en réponse à CXCL12 et mènent donc à un gain de fonction. Mes travaux de thèse ont porté sur l’étude de l’impact du gain de fonction de Cxcr4 sur la biologie plasmocytaire par le moyen d’un unique modèle murin porteur de la mutation Cxcr4+/1013 précédemment identifié chez certains patients. Afin de mieux comprendre un défaut de vaccination présent chez les patients atteints du SW, la première partie de ma thèse s’est basé sur l’étude de la réponse humorale Thymo-dépendent du modèle murin Cxcr4+/1013. Nous avons mis en évidence un défaut de maintien de la réponse vaccinale probablement lié à l’absence des PCs spécifiques de l’antigène dans la MO des souris mutantes. En revanche, une population de plasmablastes (PBs) immatures dérivée de la réponse extra-folliculaire (EF), s’accumulent de façon aberrante suggérant une occupation des niches qui pourrait être à l’origine de la réponse vaccinale défectueuse. D’une autre part, dans la MW, les mutations CXCR4 sont toujours retrouvées en association avec des mutations gain de fonction du gène MYD88, la deuxième partie de ma thèse a donc porté sur l’étude de la réponse Myd88-dependante dans le modèle Cxcr4+/1013. Nos résultats révèlent une entrée en cycle accrue des cellules B Cxcr4+/1013 qui s’accompagne d’une augmentation de la différentiation plasmocytaire après activation de Myd88. De plus, nos résultats suggèrent, que le gain de fonction de Cxcr4 affecte la maturation des PBs ainsi que leur code migratoire ce qui pourrait expliquer leur migration exacerbée vers la moelle osseuse. L’ensemble de mes travaux a permis de mettre en évidence que la désensibilisation de Cxcr4 était un mécanisme clé régulant la réponse EF ainsi que la différentiation et la maturation plasmocytaire. / CXCR4 plays an essential role in B cell development and controls partially plasma cell (PCs) homing to the bone marrow (BM). Heterozygous gain-of-function mutations of CXCR4 affecting its desensitization in response to the chemokine CXCL12 have been reported in a severe immune-deficiency disorder called WHIM syndrome (WS) and recently identified in Waldenström’s macroglobulinemia (WM), a B lympho-plasmacytoma characterized by the expansion of proliferative clonal malignant lymphoplasmacytic cells which secrete IgM Abs and mainly persist in the BM. Here we used a unique knock-in mice harboring the mutation Cxcr4+/1013 previously described in patients to assess how a gain-of-Cxcr4-function impacts PC biology and antibody (Ab) production. Following vaccination, WS patients mount a normal immune response but fail to maintain Ab titers over time. Therefore, the first part of my PhD was focused on studying the T-dependent humoral response in Cxcr4+/1013 mice. We showed that a strong reduction of antigen (Ag)-specific long-lived PCs in the BM of Cxcr4+/1013 mice could be the cause of the defective maintenance of Ab titers. Moreover, an aberrant accumulation of extra-follicular (EF) derived immature plasmablasts (PBs) was observed in this tissue potentially hampering the homing or maintenance of the Ag-specific PCs. Interestingly, in WM, mutations of CXCR4 are systematically associated with MYD88 mutations. Thus, the second part of my PhD focused on the study of the MyD88-dependent response in Cxcr4+/1013 mice. We showed that the Cxcr4 gain of function led to an increased cell cycle entry of splenic B cells that was associated with an enhanced PC differentiation. Finally, our findings showed that the desensitization of Cxcr4 is an essential break limiting the EF response as well as PC differentiation and maturation and suggest that an accumulation of mutated PB in the BM is not only due to the gain of function of Cxcr4 but to a more global change in the migratory code of these cells controlled by the exacerbated Cxcr4/Cxcl12 signaling.

Thèse de doctorat : Immunologie : Lyon 1 : 2006. / Titre provenant de l'écran titre. Bibliogr. p. 109-148.

Les chimiokines (CK) et leurs récepteurs (RCK) régulent l’homéostasie leucocytaire et sont également des partenaires actifs dans la physiopathologie du syndrome WHIM et du lupus systémique (LS).Le syndrome WHIM est un déficit immuno-hématologique rare qui se caractérise notamment par une profonde lympho-neutropénie périphérique. Ce déficit est expliqué par un gain de fonction du RCK CXCR4, qui entraîne un défaut de désensibilisation du récepteur et une hyper-sensibilité à son ligand CXCL12. Malgré la lymphopénie caractéristique, les patients parviennent à générer une réponse immune humorale mais celle-ci n’est pas maintenue dans le temps. Afin de mieux comprendre la physiopathologie du syndrome WHIM, notre laboratoire a développé le modèle murin Cxcr4+/1013 qui présente une mutation gain de fonction de Cxcr4 similaire à celle observée chez certains patients. La première partie de ma thèse s’est intéressée à l’impact de ce gain de fonction de Cxcr4 sur la réponse immune. L’immunisation des souris Cxcr4+/1013 a permis de montrer que la désensibilisation de Cxcr4 limitait la différenciation des cellules productrices d’anticorps (Ac) appelées plasmocytes (PC). De plus, le gain de fonction de Cxcr4 est associé à une migration aberrante des PC et un défaut de leur maintien au long cours dans la moelle osseuse, pouvant ainsi expliquer la réponse vaccinale défectueuse observée chez les patients.La seconde partie de ma thèse a été consacrée à la caractérisation du profil migratoire des PC dans le LS. Le LS est une maladie auto-immune systémique, qui évolue par poussées et rémissions, et qui affecte plusieurs organes (peau, rein, système nerveux central…). L’initiation et l’exacerbation du LS sont médiées par les auto-Ac sécrétés par les PC autoréactifs. A ce jour, de par l’absence d’identification de marqueur spécifique de cette population, aucune thérapie ne parvient à cibler spécifiquement ces cellules. Une stratégie alternative consiste en la dérégulation de la domiciliation des PC autoréactifs dans les tissus enflammés, à l’origine même des dommages tissulaires. Ce projet s’est intéressé à l’identification du code migratoire des PC circulants de patients lupiques. J’ai cherché à savoir si les PC circulants de patients lupiques présentaient un profil d’expression de RCK distinct de ceux d’individus sains, pouvant ainsi expliquer le recrutement aberrant de ces cellules dans les tissus enflammés. Ces études ont été effectuées chez des patients en phases de poussée et de rémission mais également dans le modèle murin lupique NZB/W F1. Ces travaux suggèrent que les patients peuvent être stratifiés selon les RCK exprimés par les PC circulants. / The chemokines (CK) and their receptors (CKR) are essential for leukocyte homeostasis. They are also involved in the pathophysiology of several diseases including the WHIM syndrome and systemic lupus erythematosus (SLE).The WHIM syndrome is a rare immunodeficiency characterised by a severe peripheral lympho-neutropenia. It is caused by a gain-of-function of the CKR CXCR4, leading to a defect in desensitization of this receptor and a hyper-responsiveness to its ligand CXCL12. To better understand the pathophysiology of the WHIM syndrome, our laboratory developed the mouse model Cxcr4+/1013 harboring a natural mutation observed in some patients. Despite the lymphopenia, WHIM patients can mount a potent humoral immune response but that is not sustained over time. The maintenance of long-term antibody (Ab) titers is guaranteed by plasma cells (PCs) in the bone marrow (BM). The first part of my thesis was thus dedicated to the analysis of the role of a gain-of-function of Cxcr4 on PC differentiation and migration. The analysis of humoral response of Cxcr4+/1013 mice revealed a defect in the persistence of specific antibody titres in the absence of Cxcr4 desensitization. Furthermore, this was associated with an abnormal accumulation of a population of immature PCs in the BM.The second part of my work aimed to characterize the migratory potential of circulating PCs from SLE patients. SLE is a systemic autoimmune disease which can affect several organs like the skin, the kidneys or the central nervous system. SLE evolves in flare and remission phases and auto-Ab secreted by autoreactive PCs contribute to its pathophysiology and severity. Today, no specific treatment against autoreactive PCs exist. Targeting their migratory capacity to the inflamed tissues could be an alternative strategy. The objective of this project was to identify the migratory potential of SLE PCs. These studies were processed on samples from SLE patients during flare or remission, and on the lupus mouse model, the NZB/W F1 mice. We observed that the expression of different combinations of surface CKR may stratify several groups of SLE patients.

Les plasmocytes, cellules responsables de la sécrétion d’anticorps, sont au cœur de la réaction immunitaire humorale. Cette caractéristique en fait des cellules intéressantes en thérapie cellulaire pour offrir une protection humorale aux patients immunosupprimés suite à une transplantation de cellules souches hématopoïétiques. Afin d’obtenir ces cellules, notre équipe à Héma-Québec propose d’utiliser la capacité de différenciation des lymphocytes B mémoires in vitro. Notre hypothèse est qu’il serait possible de différencier ces derniers en contrôlant leur microenvironnement de culture. Ce projet porte donc sur l’étude de l’interaction cellulaire CD27-CD70 combinée aux facteurs de survie APRIL et CXCL12. Les résultats montrent que cette interaction induit une différenciation rapide des lymphocytes B tandis que l’addition des facteurs solubles n’a pas d’impact sur la survie cellulaire. De plus, l’utilisation des marqueurs de surface CD31 et CD39 a permis de mettre en évidence l’hétérogénéité des plasmocytes générés in vitro et ceux retrouvés in vivo.

D'année en année, plusieurs études rapportent de nouvelles utilisations aux immunoglobulines intraveineuses (IglV). La constante augmentation de la demande pour ce produit pourrait mener à une pénurie. Afin de pouvoir produire des IglV in vitro à partir de lymphocytes B humains, l'étude des gènes impliqués dans la prolifération et la différenciation de ces cellules à l'aide d'un vecteur adenoviral s'avère pertinente. Cependant, des variations dans l'efficacité de transduction chez les lymphocytes B humains de sang périphérique et les cellules de la lignée plasmocytaire U266 ont été observées. Afin de comprendre cette différence, une étude de l'entrée et du cheminement du vecteur adenoviral chimérique Ad5/F35 à l'intérieur des cellules lymphocytaires a été entreprise. Des différences de liaison virus-cellule ont été observées entre les lymphocytes B et les cellules de la lignée U266, suggérant que certaines de ces protéines seraient impliquées dans le trafic intracellulaire d'Ad5/F35 et l'efficacité de transduction.