La polyarthrite rhumatoïde (PR) est la maladie auto-immune la plus fréquente d'une prévalence de 1%. Les cellules résidentes de la cavité synoviale, les fibroblast-like synoviocytes (FLS), sont des acteurs majeurs de la PR. Leur activation par des récepteurs de l'immunité innée participe à l'acquisition d'un phénotype agressif menant à la destruction ostéo-articulaire. Dans cette étude, nous avons évalué le rôle régulateur de miARN sur les voies de signalisation des Toll-like receptors (TLR). L'activation de TLR2 et de TLR4 dans les FLS induit la diminution de l'expression de plusieurs miARN, dont miR-19a et b (miR-19), alors que TLR2 est surexprimé. Nous avons pu ainsi montrer que miR-19 régule Tlr2 et que la transfection de mir-19 dans les FLS activés induit une diminution de l'expression de TLR2 et de la synthèse d'IL-6 et de MMP-3. Mir-19 appartient au cluster miR-17~92, dont l'expression est abaissée dans les FLS. Il code pour 6 miARN dont miR-20a. miR-20a est également sous-régulé après activation de TLR2 et TLR4 dans les FLS et les THP-1. Nous avons montré que miR-20a régule directement l'expression d'Ask1, impliquée et surexprimée après activation de TLR4. La transfection de miR-20a in vitro nous a permis de montrer que miR-20a contrôle l'expression d'ASK1 et induit une inhibition de la synthèse de cytokines majeures de la PR dans les FLS et les THP-1. Des résultats équivalents ont été obtenus ex vivo chez la souris. Ces travaux ont permis d'identifier dans les FLS rhumatoïdes des miARN anti-inflammatoires dont la baisse d'expression permet une augmentation de l'expression de TLR2 et d'ASK1. Ces miARN pourraient donc constituer de nouvelles cibles thérapeutiques.

Les récepteurs tyrosine kinases sont un groupe de molécules clés de signalisation, qui ont 2 fonctions: la détection des stimuli de l'environnement extérieur des cellules et la transmission de ces signaux à l’intérieur des cellules. Dans les 20 dernières années, notre laboratoire a choisi d'étudier la fonction d’Ephb6 kinase, un récepteur tyrosine kinase fortement exprimé dans les lymphocytes T.Comme Efnb1 et Efnb2 sont tous des ligands pour Ephb6, nous avons ensuite procédé à étudier leur rôle dans la fonction des cellules T in vitro et in vivo. Des cellules T spécifiques mutants (KO) dans les gènes Efnb1 ou Efnb2 ainsi que les doubles mutants Efnb1/b2 (double KO) ont été générés, mais il n’y avait que les souris double KO qui ont démontré de la déficience dans le développement des thymocytes, fonction de Th1 et Th17, la signalisation du récepteur d’IL-6, et les réponses antivirales. Des preuves solides indiquent que la reconnaissance d’auto-antigène par les cellules T est un événement précoce dans la pathogenèse de la PR. Donc, nous avons postulé que les cellules T spécifique Efnb1 / b2 double KO chez la souris peuvent protéger les souris de l’arthrite induite par collagène (CIA), un modèle de souris de la PR humaine. Nous avons trouvé que Efnb1et Efnb2 dans les cellules T étaient essentielles pour la production d'anticorps pathogéniques et de la migration des lymphocytes T vers les pattes enflammées chez les souris CIA. Notre étude clinique suggère que l'expression de EFNB1 dans les cellules T pourrait être un paramètre utile pour surveiller l'activité de la maladie de RA et la réponse de traitement. Pour élucider les événements dans le programme d'activation des lymphocytes T, nous avons exploré par l'analyse des micropuces d'ADN pour identifier des molécules qui ont été exprimées de manière différente dans le WT par rapport aux cellules T Ephb6 KO dans le stade précoce de l’activation des cellules T. Environ 30 molécules étaient sur ou sous exprimées plus de 3 fois dans les cellules T WT par rapport aux cellules T KO pendant les 16 premières heures après stimulation par l'anti-CD3. Stra6 (stimulée par le gène de l'acide rétinoïque 6) et Armc5 (Armadillo répéter contenant 5) ont été parmi ceux qui ont été validées pour leur expression altérée. STRA6 est un récepteur de haute affinité pour le plasma rétinol-binding protéine (RBP) et un médiateur pour absorption cellulaire de vitamine A. Cellules T KO et WT étaient similaires en termes de prolifération et les réponses immunitaires anti-virales de virus de la chorioméningite lymphocytaire (LCMV). Ainsi, la sur-régulation de Stra6 est soit un événement parallèle qui ne soit pas essentiel pour le programme d'activation des lymphocytes T, ou il est très essentiel que la redondance existe, et sa suppression ne montre aucun effet apparent sur l'activation des cellules T. ARMC5 est une protéine intracellulaire contenant sept répétitions en tandem d’armadillo et un domaine BTB. Les fonctions du ARMC5 dans le système immunitaire ne sont pas encore connues. Nos résultats d'hybridation in situ ont montré une expression élevée de Armc5 dans le thymus, et une expression modérée dans les ganglions lymphatiques et la rate. Nous avons généré des souris KO Armc5. Fait interessant, les cellules T Armc5 KO présentaient de la prolifération diminuée et de la différenciation compromise vers Th1 et Th17 in vitro. Les souris KO étaient résistantes à l'induction expérimentale d’encéphalite auto-immune, et ont été compromises dans les réponses immunitaires anti-LCMV. En utilisant de la levure 2-hybride test, nous avons identifié 8 protéines ARMC5-associantes, qui sont connues pour les rôles dans l'activation de la cellule, le cycle cellulaire et l'apoptose. Une étude mécanique est en cours. Nos résultats montrent que Armc5 est essentiel dans la programme d'activation/de prolifération/de différenciation des lymphocytes T. Nos études ont augmenté nos connaissances sur EFNB1, EFNB2, STRA6 et ARMC5 en biologie des lymphocytes T et leur pertinence à des troubles immunitaires dans des modèles animaux ainsi que chez l'être humaine. / Receptor tyrosine kinases are a group of key signaling molecules, which have dual functions: sensing the environmental stimuli outside the cells and transmitting them into the cells. 20 years ago, our laboratory started to study the function of Ephb6 kinase, a receptor tyrosine kinase highly expressed in T lymphocytes. As both Efnb1 and Efnb2 are the ligands for Ephb6, we then proceeded to study their roles in T cell function in vitro and in vivo. T cellspecific Efnb1, Efnb2 single gene knockout (KO), as well as Efnb1/b2 double KO mice were generated, but only the double KO mice showed compromised thymocyte development, Th1 and Th17 function, IL-6 receptor signaling, and anti-virus responses. Strong evidence indicates that T cells play a crucial role in the pathogenesis of rheumatoid arthritis (RA). Thus, we postulated that T cell-specific Efnb1/b2 double KO in mice may protect mice from collagen-induced arthritis (CIA), a mouse model for human RA. We found that Efnb1 and Efnb2 in T cells were essential for pathogenic antibody production and T cell migration to the inflamed paws in mice with CIA. Our clinical study suggests that the expression of EFNB1 in T cells might be a useful parameter for monitoring RA disease activity and treatment responses. Naïve T cells have the ability to expansion and differentiation into effector cells once they encounter foreign antigens, during which a large number of molecules are modulated. Some of these molecules play essential regulatory roles, while others exert house keeping functions and/or act as supporters to cope with increased or changed metabolic demands. To fully elucidate events in the T cell activation program, we undertook unbiased exploration with DNA microarray analysis to identify molecules that were differentially expressed in WT versus Ephb6 KO T cells in the early T-cell activation stage. About 30 molecules were up- or down-regulated more than three folds in WT T cells compared with KO T cells. Stra6 (stimulated by retinoic acid gene 6) and Armc5 (Armadillo repeat-containing 5) were among those that had been validated for their altered expression. We generated mice with these two genes deleted to study their roles in T cell function in vitro and in vivo. STRA6 is a high-affinity receptor for plasma retinol-binding protein (RBP) and mediates cellular vitamin A uptake. Stra6 KO mice manifest normal spleen and thymus in size, cellularity and lymphocyte subpopulations. KO and WT T cells were similar regarding proliferation, differentiation and anti-viral immune responses to lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV). Thus, the up-regulation of Stra6 is either a parallel event which is not essential for the T cell activation program or it is so critical that heavy redundancy exists. ARMC5 is an intracellular protein containing seven tandem armadillo repeats and one BTB domain. Functions of ARMC5 in the immune system are not known previously. Our in situ hybridization results showed high expression of Armc5 in the thymus and moderate expression in the spleen and lymph nodes. A transient increase of Armc5 expression in T cells after TCR activation was found. To investigate its roles in T cell function, Armc5 KO mice were generated. The KO mice weighed 40% less than their WT counterparts. Lymphoid organs (the thymus, spleen and lymph nodes) of the KO mice appeared to be of normal size, weight, cellularity, and lymphocyte subpopulations. Intriguingly, Armc5 KO T cells presented decreased proliferation and compromised differentiation towards Th1 and Th17 in vitro. The KO mice were resistant to experimental autoimmune encephalitis induction and were compromised in anti-LCMV immune responses. Using yeast 2-hybrid assay, we have identified 8 ARMC5-assciating proteins, which have known functions in cell cycling and apoptosis. Further mechanistic study is underway. Our results reveal that Armc5 is vital in the T cell activation/proliferation /differentiation program. Our studies have augmented our knowledge about EFNB1, EFNB2, STRA6 and ARMC5 in T cell biology and their relevance to immune disorders in animal models as well as in humans.

La polyarthrite rhumatoïde (PR) est une maladie auto-immune chronique. Elle est caractérisée par une inflammation persistante touchant de multiples petites articulations, causant douleurs, rougeurs, gonflements et déformations. Des études menées auprès de patients et d’animaux ont démontré que certains auto-anticorps, cytokines et enzymes tissue-déstructives sont des médiateurs importants dans le développement de la PR. Au cours des deux dernières décennies, les traitements de fond (DMARDs en anglais) ont été démontrés très efficaces pour traiter la PR. D'autre part, des effets secondaires ont été rapportés pour ces traitements, par exemple l'augmentation du risque d'infections opportunistes. L’objectif de ce travail est d’acquérir des connaissances sur le rôle du TL1A (TNF-like molécule 1 A; TNFSF15) et son partenaire Nob1 (Pno1 ; YOR145c) dans la pathogenèse de la PR afin de découvrir de nouveaux médicaments contre ces molécules dans l'avenir. TL1A est un membre de la famille du TNF. Il déclenche des signaux co-stimulateurs via le récepteur de mort 3 (DR3) et induit la prolifération ainsi que la production des cytokines pro inflammatoires par les lymphocytes. Des données multiples suggèrent l'implication de la cascade TL1A-DR3 dans plusieurs maladies auto-immunes. Donc, nous avons proposé les hypothèses suivantes:1) la production locale de TL1A dans les articulations est un composant d’un cercle vicieux qui aggrave la PR; 2) dans la PR, la production de TL1A dans les organes lymphoïde augmente la production d’auto-anticorps pathogénique. Au cours de ce travail, nous avons démontré que la TL1A aggrave la maladie chez les souris où l’arthrite a été induite par le collagène (AIC). Par ailleurs, nous avons constaté que l’expression de TL1A est élevée dans les tissus atteints de PR ainsi que dans les ganglions lymphatiques drainant de la souris AIC. Mécaniquement, nous avons découvert que la TL1A est induite par le TNF-α et IL-17 produits par les cellules T in vitro. Ces résultats montrent directement que les TL1A-DR3 jouent un rôle essentiel dans la pathogenèse de la PR. De plus, afin de poursuivre notre étude, la TL1A a été génétiquement supprimée dans les souris (TL1A KO). Nous avons montré que les souris TL1A KO n’ont aucune anomalie apparente et aucun dysfonctionnement du système immunitaire dans des conditions normales. Cependant, ces souris manifestent des AIC améliorées et une réduction significative des niveaux d'anticorps, anti-collagène du type II i dans le sérum. Nous avons trouvé que les ganglions lymphatiques de drainage (dLNs) de souris KO étaient plus petites avec une cellularité inférieure comparativement aux souris WT de 14 jours après l’immunisation. De plus, nous avons découvert que le DR3 a été exprimé par les cellules plasmatiques dans l’étape de la différenciation terminale et ces cellules surviennent mieux en présence de TL1A. La conclusion de cette étude apporte des nouvelles connaissances sur le rôle de TL1A qui amplifie les réponses humorales d’AIC. Nous avons suggéré que TL1A pourrait augmenter la réponse d’initiation d'anticorps contre collagène II (CII) ainsi que prolonger la survie des cellules plasmatiques. Une autre molécule qui nous intéresse est Pno1. Des études antérieures menées chez la levure ont suggéré que Pno1 est essentielle pour la néogénèse du protéasome et du ribosome Le protéasome étant crucial pour la différenciation terminale des cellules plasmatiques pendant les réponses humorales chez les mammifères, nous avons donc supposé que Pno1 joue un rôle dans la production d'anticorps pathogenique dans la PR via la voie du protéasome. Nous avons donc généré des souris génétiquement modifiées pour Pno1 afin d’étudier la fonction de Pno1 in vivo. Cependant, une mutation non-sens dans le Pno1 provoque une létalité embryonnaire à un stade très précoce chez les souris. D'autre part, une réduction de 50% de Pno1 ou une surexpression de Pno1 n’ont aucun effet ni sur le fonctionnent des cellules T et B, ni sur les activités du protéasome ainsi que sur la réponse humorale dans l’AIC. Ces résultats suggèrent que Pno1 est une molécule essentielle sans redondance. Par conséquent, il n’est pas une cible appropriée pour le développement de médicaments thérapeutiques. En conclusion, nos études ont révélé que la TL1A n’est pas essentielle pour maintenir les fonctions du système immunitaire dans des conditions normales. En revanche, il joue un rôle critique dans la pathogenèse de la PR en favorisant l'inflammation locale et la réponse humorale contre des auto-antigènes. Par conséquent, une inhibition de la TL1A pourrait être une stratégie thérapeutique pour le traitement de la PR. Au contraire, Pno1 est essentiel pour la fonction normale des cellules. Une délétion totale pourrait entraîner des conséquences graves. Il n’est pas une cible appropriée pour développer des médicaments de la PR. / Rheumatoid Arthritis (RA) is a chronic autoimmune disease characterized by persistent inflammation of multiple small joints, which manifests pain, redness, swelling, and deformation. Studies with patients and animal models have found that autoantibodies, cytokines and tissue-destructive enzymes are important mediators of the pathogenesis of RA. In the past two decades, biologic disease-modifying antirheumatic drugs (DMARDs) have achieved great success in the treatment of RA. On the other hand, they are also associated with adverse effect like increasing the chance of opportunistic infections. The aim of present work was to investigate the roles of TNF-like molecule 1A (TL1A; TNFSF15) and partner of Nob1 (Pno1; YOR145c) in the pathogenesis of RA for developing novel drugs based on these molecules in the future. TL1A is a member of the TNF superfamily. It triggers costimulatory signals though death receptor 3 (DR3) and induces the proliferation and pro-inflammatory cytokine production in lymphocytes. Multiple lines of evidence suggest the implication of TL1A-DR3 signaling in several autoimmune diseases. Therefore, We hypothesized that 1) local TL1A production in the joints is a component of a vicious circle aggravating RA; 2) in RA, TL1A production in lymphoid organs enhances pathogenic autoantibody production. We demonstrated that the TL1A aggravates disease in murine collagen-induced arthritis (CIA). Moreover, we found elevated TL1A expression in RA-affected tissues, as well as in the draining lymph nodes (dLNs) of CIA mice. Mechanistically, we discovered that TL1A induces TNF-α and IL-17 production by T cells in vitro. These findings provided direct evidence that TL1A-DR3 signaling plays a critical role in the pathogenesis of RA. TL1A knockout (TL1A KO) mice were generated to further our study. We showed that TL1A KO mice have no visual anomaly, and no malfunction of immune system under a normal circumstance. However, they display ameliorated CIA and significantly reduced anti-Collagen II antibody levels in sera. We found that the draining lymph nodes (dLNs) from KO mice were smaller in size and lower in cellularity compared with their WT counterparts 14 days after immunization. Furthermore, we discovered that terminally differentiated plasma cells express DR3 and they survive better in the presence of TL1A. Our findings in this study present novel knowledge about the role of iii TL1A promoting the humoral responses in CIA; we suggest that TL1A could elevate the initial Ab response against Collagen II (CII), as well as prolong the survival of plasma cells producing such pathogenic Abs. Another molecule we were interested in present study is Pno1. Previous studies conducted in yeast suggest that Pno1 is essential to the proteasome and ribosome neogenesis. Since proteasome is crucial for the terminal differentiation of plasma cells during the humoral response in mammals, we hypothesized that Pno1 plays a role in the pathogenic Ab production in RA by affecting the proteasome assembly. For this purpose, we generated pno1 gene- modified mice to investigate the function of Pno1 in vivo. However, null-mutation in pno1 causes embryonic lethality in mice at a very early stage. On the other hand, a half amount reduction or overexpression of Pno1 is neither harmful nor useful to the T and B cell function, proteasome activities as well as humoral immune responses in CIA. These findings suggest that Pno1 is a vital molecule with no redundancy and is absolutely required for cell function, but animals can function normally with a small fraction of the normal Pno1 expression level. Thus, it might not be an appropriate target for developing therapeutic drugs. In conclusion, our studies suggest that TL1A seems not essential in maintaining the immune functions under normal circumstances, but plays critical roles in the pathogenesis of RA by promoting local inflammation and humoral immune responses against autoantigens. Therefore, inhibiting TL1A could be a propitious therapeutic strategy for treating RA. In contrast, Pno1 is vital to the normal cell function, and its disruption could cause disastrous consequences. Thus, it might not be a good drug target for treating RA.

La polyarthrite rhumatoïde (PR) est le rhumatisme inflammatoire chronique le plus fréquent. La PR est une maladie génétique où il existe plusieurs allèles de susceptibilité HLA-DRB1. Les auto-anticorps anti-protéines citrullinées sont les plus spécifiques de la PR. Ils sont détectés par les tests anti-peptides cycliques citrullinés (anti-CCP). 1/L’objectif de notre premier travail était de montrer l’influence des allèles susceptibilité HLA-DR sur la présence d’anti-CCP dans notre population marseillaise de PR. Nous avons montré que les allèles de susceptibilité HLA-DR ne sont pas nécessaires à la présence des anticorps anti-CCP. Nous avons mis en évidence une association entre l’allèle HLA-DRB1*04:04 et la présence des anti-CCP.2/Environ un tiers des patients présentant une PR n’ont pas d’anticorps anti-CCP. Nous avons donc recherché des nouveaux auto-anticorps pour le diagnostic de la maladie.Les auto-anticorps dirigés contre le domaine catalytique de la protéine B-Raf (v raf murine sarcoma viral oncogen homologue B1) ont été identifiés par la technique des puces à protéines chez les patients PR. B-Raf est une sérine-thréonine kinase qui est impliquée dans la voie des MAP-kinases. Nous avons montré que les auto-anticorps anti-B-Raf activent B-Raf. Nous avons montré que le peptide p25 de B-Raf est spécifiquement reconnu par les auto-anticorps des PR. Les auto-anticorps anti-p25 identifient 21% des patients PR sans anticorps anti-CCP.3/En utilisant des puces à protéines, nous avons identifié 24 nouveaux auto-antigènes associés aux PR débutantes. Quatre de ces auto-antigènes ont été validés par ELISA : GABA(A) receptor associated protein like, zinc finger protein 706, tropomyosin 2 et WIBG (within BGCN homolog (Drosophila)). Les auto-anticorps anti-WIBG identifient exclusivement les PR.Ces nouveaux auto-antigènes pourront être utilisés dans le diagnostic des PR débutantes et des PR sans anticorps anti-CCP. / Rheumatoid arthritis (RA) is a chronic inflammatory disease with a prevalence of 0.5% wordwilde. HLA-DR genes are the strongest genetic prevalence in RA. The sera of RA patients contain many auto-antibodies. The most characteristic are directed at citrullinated proteins (ACPA). ACPA can be detected by commercially available enzyme-linked immune-absorbent assays using synthetic cyclic citrullinated peptides (CCP).1/In the first work we tested whether the presence of RA associated HLA-DRB1 alleles individually influences anti-CCP production in a population of RA from Marseille. We showed RA associated HLA-DR alleles are not mandatory for the production of anti-CCP. HLA-DRB1*04:04 was the most strongly associated with the presence of anti-CCP in RA sera. 2/ Anti-CCP antibodies are detected in 65% of RA patients. We wanted to detect new auto-antibodies for the diagnosis of RA.By screening protein arrays we found that B-Raf (v raf murine sarcoma viral oncogen homologue B1) is a major non-citrullinated auto-antigen recognized by 35% of RA patients’sera. B-Raf encodes a serine threonine-kinase involved in the MAPK signaling pathway. We showed that anti-B-Raf auto-antibodies activate the in vitro phosphorylation of MEK1 mediated by B-Raf.We found that one peptide of B-Raf, p25, is specifically recognized by auto-antibodies from RA patients. Of interest, anti-p25 auto-antibodies are detected in 21% of anti-CCP negative RA patients.3/We identified 24 new auto-antigens associated with RA patients with disease duration less than one year using 8000 human protein arrays. We identified four auto-antigens recognized almost uniquely by sera of early RA patients: GABA(A) receptor associated protein like, zinc finger protein 706, tropomyosin 2 and WIBG (within BGCN homolog (Drosophila)). These reactivities were confirmed by ELISA on purified proteins. Auto-antibodies to anti-WIBG identify exclusively RA patients’sera. These new auto-antigens could be used for the diagnosis of anti-CCP negative RA patients and in early RA.

La notion d’instauration rapide d’un traitement efficace et agressif dans la polyarthrite débutante a renforcé la nécessité de disposer de mesures d’utilité validées afin d’optimiser l’évaluation médico-économique de ces traitements. Actuellement, il n’y a pas de consensus sur le choix du questionnaire multi-attributs à utiliser pour le calcul des utilités. L’objectif de cette thèse est donc d’étudier les niveaux, les performances et les déterminants des 2 outils indirects de mesure d’utilité (EQ-5D et SF-6D) dans la polyarthrite débutante, au travers des données de la cohorte ESPOIR, cohorte multicentrique française de polyarthrites débutantes. En conclusion, l’EQ-5D et le SF-6D ne sont pas interchangeables dans la polyarthrite débutante : ils ont des échelles, des distributions, une reproductibilité et une sensibilité au changement différentes. Ils ne donnent pas les mêmes résultats surtout quand les patients ont un mauvais état de santé et plus particulièrement une incapacité fonctionnelle importante. La distribution bimodale de l’EQ-5D, sa moins bonne reproductibilité, le fait qu’il soit moins sensible à l’amélioration, sa plus grande variabilité dans l’estimation du gain d’utilité et donc des QALYs, les problèmes soulevés par la signification d’un état « pire que la mort » (qui n’est pas celle du patient), favoriseraient plutôt l’utilisation du SF-6D dans les essais sur les nouvelles biothérapies dans la polyarthrite débutante / The explosion of drug development for rheumatoid arthritis and the revolution of early aggressive therapy for the disease have fuelled the search for better approaches to establish cost-effectiveness in early arthritis (EA), but consensus is lacking on the choice of utility instrument. We aimed to compare the EQ-5D and SF-6D, 2 indirect utility measures widely used to calculate quality-adjusted life-years (QALYs), in terms of their utility values, their performance and their determinants in a large prospective cohort of patients with EA. In conclusion, the EQ-5D and SF-6D are not interchangeable: their scales, distributions, reliability and responsiveness are different. There is systematic disagreement between the EQ-5D and SF-6D in EA especially in patients with worse clinical outcomes and more specifically with high functional disability. Several elements suggest that the SF-6D may be more appropriate for clinical trials of biologics in patients with EA: the bimodal distribution of the EQ-5D, its lower reliability and responsiveness for EA improvement than the SF-6D, its high variability in the estimation of the utility gains and thus QALYs gains and the problems raised by the meaning of a state labeled " worse than the death " (which is not the one from the patient)

La polyarthrite rhumatoïde (PR) est le rhumatisme inflammatoire chronique le plus fréquent. Cette maladie est caractérisée par une auto-immunité et une synovite hypertrophique, responsables d'une destruction des articulations périphériques. Les macrophages contribuent aux phénomènes inflammatoires de la PR. Ces cellules peuvent présenter différents états d'activation ou " polarisation ", réversibles, dépendant de leur environnement, notamment cytokinique. Les biothérapies (bDMARDs) ont représenté une avancée majeure dans la prise en charge des manifestations inflammatoires des formes sévères de PR. Toutefois, peu d'études ont évalué si ce bénéfice était lié à une action spécifique sur le macrophage. L'objectif de ce travail de transversal était : (i) d'évaluer in vitro l'effet des principales biothérapies de la PR (anti-TNF : etanercept, adalimumab, certolizumab ; anti-IL- 6R : tocilizumab ; CTLA4-Ig : abatacept) sur la différenciation et l'activation de macrophages dérivés de monocytes issus de patients atteints de PR et de sujets sains, (ii) d'identifier des marqueurs de polarisation du macrophage, corrélés à l'activité de la maladie (DAS28). Parmi les bDMARDs évalués, seuls les anti-TNF ont montré une action sur la polarisation des macrophages. En contexte de différenciation avec M-CSF, les bDMARDs anti-TNF ont induit un biais vers une polarisation non inflammatoire dite alternative. En contexte d'activation inflammatoire, les bDMARDs anti-TNF ont induit une préservation sélective des marqueurs de polarisation liés à l'IL-10 (CD16, CD163, MerTK) et une inhibition des marqueurs inflammatoires (CD40, CD80). Nous avons montré que ce changement phénotypique s'accompagnait : (i) d'un changement fonctionnel concordant avec une polarisation induite par l'IL-10, (ii) d'une inhibition de la production des cytokines de l'inflammation (TNF, IL-6, IL-12), (iii) et d'une majoration de la phagocytose. Nous avons montré que ce mécanisme était dû à une production précoce d'IL-10 et dépendant de STAT3. De plus, nous avons pu montrer que le certolizumab, un anti-TNF, induisait une réponse anti-inflammatoire, impliquant le facteur de transcription NRF2 (nuclear factor erythroid-2-related factor 2), un régulateur central dans la réponse au stress oxydatif. Enfin, nous avons observé que l'expression de CD16, à la surface des macrophages non activés, était corrélée négativement à l'activité de la PR. Ces travaux concourent à montrer l'intérêt du ciblage du macrophage dans la PR et nous ont d'identifier de potentielles cibles théranostiques dans le traitement de la PR par anti-TNF. / Rheumatoid arthritis (RA) is the most frequent chronic inflammatory rheumatism. This disease is characterized by an auto-immunity and a hyperplasic synovitis, both responsible for peripheral joints destruction. Macrophages contribute to inflammatory aspects of RA. This cell type can present various states of activation or "polarization", reversible and dependent on its environment, notably cytokines. Biologics (bDMARDs) represented a revolution in severe RA treatment. However, data regarding their specific action on macrophage are scarce. The aim of our translational work was: (i) to assess the in vitro effect of RA bDMARDs (anti-TNF: etanercept, adalimumab, certolizumab; anti-IL-6R: tocilizumab; CTLA4-Ig: abatacept) on the phenotype of monocytes-derived-macrophages from RA patients and healthy volunteers, during differentiation and activation phases, (ii) to identify polarization markers correlated with disease activity (DAS28). Among bDMARDs, only anti-TNF modulated macrophage polarization. During differentiation, anti-TNF bDMARDs induced a bias toward the so-called alternative non-inflammatory polarization. In inflammatory context, anti-TNF bDMARDs induced a selective preservation of markers associated with IL-10 (CD16, CD163, MerTK) and an inhibition of inflammatory markers (CD40, CD80). We showed that these changes in phenotype were associated with changes in functions consistent with: (i) a polarization induced by IL10, (ii) a decrease in inflammatory cytokines production (TNF, IL-6, IL-12), (iii) and an increase in phagocytosis. We showed that this mechanism was dependant on early IL-10 production and STAT3 signaling. Moreover, we have showed that certolizumab, an anti-TNF agent, induced an anti-inflammatory response, implicating the transcription factor NRF2 (nuclear factor erythroid-2- related factor 2), a central regulator of the response to oxidative stress. We observed that CD16 expression on non-activated macrophages was negatively correlated with RA activity. This work contributes to demonstrate the relevance of macrophage targeting in RA, and enabled us to identify theranostic targets for RA treatment with anti-TNF bDMARDs.

Le lymphocyte B (LB) joue un rôle important dans la polyarthrite rhumatoïde (PR), en produisant des auto-anticorps qui ont un rôle pathogène, en activant les lymphocytes T, en sécrétant des cytokines pro-inflammatoires et en permettant la formation de centres germinatifs. Plus récemment, il a été montré que le LB pouvait également produire de l'interleukine (IL) 10, une cytokine anti-inflammatoire qui lui procure des fonctions régulatrices. Ces B régulateurs ont notamment la capacité de différencier les lymphocytes T en T régulateurs. De nombreux traitements sont actuellement disponibles dans la PR, notamment les anti-TNF alpha et les inhibiteurs du récepteur de l'IL-6 (tocilizumab). Dans la première partie de cette thèse, nous avons comparé les LB circulants de patients atteints de PR et de contrôles. Nous avons étudié l'influence de l'activité de la maladie et des traitements sur les LB. Nous avons montré qu'il existait une lymphopénie B globale chez les patients atteints de PR avec une répartition des différents sous-types de LB superposable à celle des contrôles. Les patients ayant une maladie active avaient significativement plus de LB mémoires totaux, pré- et post-switch, CD24hiCD27+ et double négatifs que les patients ayant une maladie peu active. Les traitements anti-TNF et le tocilizumab ne modifiaient pas la répartition des sous-types de LB. Nous avons également montré qu'un taux de plus de 26% de LB mémoires CD27+ avant l'instauration d'un traitement par anti-TNF était associé à la réponse clinique à 3 mois. Les LB mémoires semblent produire plus de TNF que les LB naïfs et par ce biais pourraient induire une réponse Th1. Dans la seconde partie de cette thèse, nous avons tout d'abord cherché à mieux définir les LB régulateurs. Nous avons ensuite étudié leur présence et leur rôle dans la PR. Chez les sujets sains, les LB CD24hiCD27+ et CD24hiCD38hi semblent produire plus d'IL-10 que les autres LB, qui peuvent néanmoins en sécréter. Il semble donc plus adapter de définir les B régulateurs comme B producteurs d'IL-10 ou B10. Les patients atteints de PR avaient significativement moins de B10 que les contrôles en pourcentage et en valeur absolue. Chez les patients ayant un facteur rhumatoïde (FR) positif, il y avait une corrélation inverse entre le pourcentage de B10 et le taux de FR. Il y avait une corrélation inverse entre l'activité de la maladie (DAS28) et le pourcentage de B10, qui était particulièrement marquée pour les PR évoluant depuis moins de 5 ans. Chez ces patients, il y avait également une corrélation inverse entre les B10 et l'inflammation biologique (protéine C réactive). L'instauration d'anti-TNF ou de tocilizumab ne modifiait pas le taux de B10. Les CD24hiCD27+ et CD24hiCD38hi induisaient plus de lymphocytes T régulateurs chez les contrôles que les autres LB (CD24lo/-) alors que ça n'était plus le cas chez les patients atteints de PR, montrant que ces sous-types ont perdu cette fonction régulatrice dans la PR. En conclusion, bien qu'il existe une lymphopénie B, la répartition des sous-types de LB ne semble pas différente entre les patients atteints de PR et les contrôles. Néanmoins, il existe des anomalies fonctionnelles avec notamment une perte de la capacité à produire de l'IL-10 et à induire des T régulateurs chez les patients atteints de PR. / B cells play an important role in rheumatoid arthritis (RA), producing autoantibodies which have a pathogenic role, activating T cells, secreting pro-inflammatory cytokines and allowing the formation of germinal centers. More recently, it was shown that the B cells could also produce interleukin (IL)-10, an anti-inflammatory cytokine which provides their regulatory functions. Those regulatory B cells have the ability to differentiate T cell into regulatory T cells. Many treatments are currently available in RA, including TNF-alpha inhibitors and IL-6 receptor inhibitor (tocilizumab). In the first part, we compared circulating B cells in RA patients and in controls, and we studied the influence of disease activity and treatment on B cells. We have shown that there is a global B cell lymphopenia in RA patients with a similar B cell subtype distribution as controls. Patients with active disease had significantly more pre- and post-switch, CD24hiCD27+ and double negative memory B cells than patients with low disease activity. Anti -TNF treatment and tocilizumab did not change the distribution of B cell subsets. We also showed than patient with more than 26% of CD27+ memory B cells prior TNF inhibitor initiation was associated with clinical response at 3 months. Memory B cells produced more TNF alpha than naive B cells and can potentially induce a Th1 response. B cell subtypes were not associated with response to tocilizumab. In the second part, we first sought to better define regulatory B cells. We then studied their presence and role in RA. In healthy subjects, CD24hiCD27+ and CD24hiCD38hi B cells seem to produce more IL-10 than the other B cells that can nevertheless rarely produce some. It seemed more acurate to define regulatory B cells as IL-10 producing B cells also called B10 cells. Patients with RA had significantly less B10 cells than controls in percentage and absolute values. In rheumatoid factor (RF) positive patients, there was an inverse correlation between the percentage of B10 and the rate of RF. There was an inverse correlation between disease activity (DAS28) and the percentage of B10, which was particularly significant for patients with a disease duration of less than 5 years. In these patients, there was also an inverse correlation between B10 and biological inflammation (C-Reactive Protein). TNF inhibitors or tocilizumab did not change B10 cell rate. The CD24hiCD27 + and CD24hiCD38hi induce more regulatory T cells in controls than other LB (CD24lo/-) while it was not the case in patients with RA, indicating that these subtypes have lost this regulatory function in RA. In conclusion, although there are B cell lymphopenia, the distribution of B cell subsets does not seem to differ between RA patients and controls. Nevertheless, there are functional abnormalities including a loss of the ability to produce IL -10 and induce regulatory T in patients with RA.

Les activités de recherche présentées dans ce document s'articulent en deux parties distinctes. La première partie concerne des travaux réalisés au sein de l'équipe du Pr Guy Serre, à la faculté de Médecine Purpan et portant sur la caractérisation des antigènes cibles d'auto-anticorps associés à une maladie auto-immune, la polyarthrite rhumatoïde. La seconde partie, réalisée au sein de l'Unité Mixte CNRS-Pierre Fabre dirigée par le Pr Jean-Edouard Gairin, est centrée sur l'étude d'un système biologique impliqué dans la dégradation des protéines intracellulaires, le système ubiquitine-protéasome et pouvant générer des cibles d'intérêt thérapeutique dans le domaine du cancer.<br /> <br />1. La polyarthrite rhumatoïde et les auto-anticorps anti-protéines citrullinées :<br /><br />La polyarthrite rhumatoïde est une maladie auto-immune d'étiologie inconnue, caractérisée par une inflammation chronique et destructive des articulations synoviales. Le processus auto-immun rhumatoïde fait l'objet d'intenses recherches et bien que des progrès importants aient été réalisés dans la compréhension de certains mécanismes immuno-pathologiques mis en jeu, il n'a pas été possible d'identifier un élément unique comme responsable du processus inflammatoire auto-immun. Il est donc communément admis aujourd'hui que c'est la combinaison de divers facteurs qui détermine l'apparition et l'entretien de la maladie. <br />La présence dans le sérum des patients, d'anticorps décrits pour leur marquage du Stratum Corneum (ou couche cornée) de l'épithélium d'œsophage de rat et de l'épiderme humain, s'est avérée comme une caractéristique suffisamment fréquente et spécifique de la maladie rhumatoïde pour qu'on puisse les suspecter de jouer un rôle significatif dans les processus responsables de l'inflammation articulaire chronique. Afin de mieux comprendre le rôle joué par ces auto-anticorps qualifiés alors d'anticorps « anti-kératines » dans la pathogénie rhumatoïde, il était essentiel d'identifier leur cible antigénique. L'analyse par immunotransfert, à l'aide de sérums rhumatoïdes, d'extraits d'épithélium d'œsophage de rat a permis de détecter, comme cibles murines des auto-anticorps, trois antigènes solubles dans des tampons de faible force ionique. Ces trois protéines ne correspondent pas à des cytokératines mais à de nouvelles protéines spécifiques des étapes tardives du programme de différenciation de l'épithélium d'œsophage de rat. D'autre part, l'antigène ciblé dans l'épiderme humain a été identifié à un variant acide de la filaggrine, protéine jouant un rôle physiologique dans l'agrégation des filaments de kératines de l'épiderme. Ces formes acides sont générées in situ par modification post-traductionnelle des résidus arginine basiques en résidus citrulline par une enzyme, la peptidyl arginine déiminase, exprimée dans l'épiderme. Cette modification a pu être reproduite in vitro après action de la peptidyl-arginine déiminase (PAD) sur divers polypeptides dérivés de la séquence de la filaggrine et il a été ainsi montré que les épitopes reconnus par les auto-anticorps pouvaient être générés par la déimination post-traductionnelle des filaggrines.<br /> Toutefois, la filaggrine n'étant pas exprimée dans les tissus osseux et synoviaux, nous avons recherché une cible articulaire de ces anticorps portant des épitopes déiminés et immunologiquement apparentée à la filaggrine. Ayant à disposition des tissus synoviaux provenant d'une série de patients, deux protéines, p55-61 et p64-78, portant toutes deux des résidus citrullines ont été extraites des membranes synoviales et reconnues spécifiquement par les sérums rhumatoïdes; ces protéines ont été identifiées aux chaînes a et b de la fibrine. Le fait que ces deux protéines ne soient ciblées par les sérums rhumatoïdes qu'après déimination par une PAD, soulignait soulignait le rôle émergent d'une « immunité anti-citrulline » reconnue aujourd'hui comme pouvant être à la base de certains dérèglements impliqués dans diverses maladies auto-immunes.<br /><br />2- Le système ubiquitine-protéasome et ses implications dans le cancer :<br /><br />Le protéasome est un complexe multicatalytique présent dans le cytoplasme et le noyau de toutes les cellules eucaryotes. Il constitue la machinerie protéolytique de la voie ubiquitine-protéasome, voie majeure responsable de la dégradation des protéines intracellulaires. Cette voie détermine la durée de vie et la concentration de nombreuses enzymes et protéines régulatrices dont beaucoup jouent un rôle dans les processus de cancérisation.<br /> Afin de mieux connaître le fonctionnement de cette machinerie protéolytique, nous avons étudié les mécanismes moléculaires intervenant dans la régulation du protéasome 20S qui constitue le cœur catalytique du système. L'analyse protéomique du protéasome 20S préparé à partir de cellules humaines non pathologiques a permis l'identification de l'ensemble des sous-unités constitutives du protéasome 20S et a révélé l'existence de modifications post-traductionnelles de type phosphorylation. Deux nouvelles sous-unités phosphorylées , les sous-unités b2 et b7, ont pu être identifiées posant ainsi la question du rôle joué par ces phosphorylations dans la régulation fonctionnelle du protéasome 20S. <br /> L'analyse similaire des protéasomes exprimés dans diverses lignées tumorales a révélé une complexité structurale importante avec en particulier la co-expression de deux formes de protéasomes : le protéasome dit standard et l'immunoprotéasome. L'étude fonctionnelle de ces protéasomes a montré une sensibilité différente de ces deux formes à certaines molécules de la chimiothèque de substances naturelles purifiées dans l'UMS de Chimie CNRS-Pierre Fabre. En accord avec ceci, l'analyse comparative des protéasomes présents dans les cellules normales comparées à ceux présents dans les cellules tumorales d'un même patient a confirmé la surexpression de l'immunoprotéasome dans les cellules cancéreuses. Le système ubiquitine-protéasome est un système cellulaire particulièrement sensible aux facteurs micro-environnementaux et l'induction de l'immunoprotéasome témoigne de ce processus. Dans ce contexte, nos résultats font émerger la question de l'impact de l'immunoprotéasome sur la dérégulation du système ubiquitine-protéasome dans la cellule tumorale. Afin de répondre à cette question, des lignées de lymphomes surexprimant l'immunoprotéasome ont été développées ainsi que des substrats peptidiques fluorescents spécifiques de l'immunoprotéasome ou du protéasome.<br />Outre une meilleure connaissance de cette machinerie protéolytique, la continuité de ce travail devrait aboutir à l'identification de nouveaux agents pharmacologiques anti-tumoraux. Enfin, il s'intègre pleinement dans la logique de l'UMR 2587 CNRS-Pierre Fabre en témoignant d'un effort de recherche focalisé sur des systèmes biologiques pouvant générer des cibles d'intérêt thérapeutique dans le domaine du cancer.

Le criblage virtuel est largement employé pour la recherche de nouveaux médicaments.La sélection de structures pour les méthodes de criblage virtuel basées sur la structure reste problématique. Nous avons montré que les propriétés physico-chimiques du site de liaison, critères simples et peu coûteux en temps de calcul, pouvaient être utilisées pour guider celle-ci.L’évaluation des méthodes de criblage virtuel, critique pour vérifier leur fiabilité, repose sur la qualité de banques d’évaluation. Nous avons construit la NRLiSt BDB, n’incluant que des données vérifiées manuellement et prenant en compte le profil pharmacologique des ligands. Une étude à l’aide du logiciel Surflex-Dock montre qu’elle devrait devenir la base de données de référence, pour l’évaluation des méthodes de criblage virtuel et pour rechercher de nouveaux ligands des récepteurs nucléaires. L’application d’un protocole hiérarchique de criblage in silico/in vitro, a permis d’identifier de nouveaux composés inhibiteurs de l’IL-6, potentiellement utilisables dans le traitement de la polyarthrite rhumatoïde. Les résultats in vitro devront être confirmés par des tests in vivo. / Virtual screening is widely used in drug discovery processes.Structure selection in structure-based virtual screening methods is still problematic. We showed that simple and “low cost” binding site physico-chemical properties could be used to guide structure selection.The evaluation of virtual screening methods, necessary to ensure their reliability, relies on benchmarking databases quality. We created the NRLiSt BDB, gathering only manually curated data and taking into account ligands pharmacological profiles. A study using Surflex-Dock showed that the NRLiSt BDB should become the reference, both for the evaluation of virtual screening methods and for the identification of new ligands of the nuclear receptors.The use of a in silico/invitro hierarchical approach screening allowed to identify new IL-6 inhibitors, that could be used in rheumatoid arthritis treatment. In vitro results should be confirmed in vivo.

La Polyarthrite Rhumatoïde, caractérisée par une synovite à l'origine de lésions progressives ostéo-articulaires, est le plus fréquent des rhumatismes inflammatoires. Les formes réactives de l'oxygène (ROS) produites par la NADPH oxydase des polynucléaires neutrophiles (PMN) infiltrant le pannus rhumatoïde, sont responsables de lésions tissulaires. La NADPH oxydase des phagocytes, est formée d'un centre catalytique membranaire, le cytochrome b558, sur lequel vient s'associer des protéines cytosoliques régulatrices (p67phox, p47phox, p40phox et Rac1/2). L'étude du complexe NADPH oxydase isolé et constitutivement actif, à partir de PMN activés, a révélé la présence de deux enzymes impliquées dans la régulation du métabolisme du glucose. Il s'agit de la PFK2 (6-phosphofructokinase 2) et de la 6PGDH (6-phosphogluconate déshydrogénase) [Paclet et al. 2007]. De plus, l'étude des protéines cytosoliques retenues sur une matrice d'affinité ciblant p47phox, a établi que les protéines S100A8 et S100A9, constituant 40% des protéines cytosoliques du PMN, participent à l'activation de l'oxydase [Berthier et al. 2003]. L'hétérocomplexe S100A8/A9, augmente l'activité de la NADPH oxydase phagocytaire et induit un changement conformationnel du cytochrome b558. Au regard de l'importance de la stimulation du PMN dans la physiopathologie de la PR, notre objectif, à terme, est d'analyser les mécanismes de l'activation de la NADPH oxydase dans cette pathologie. D'une part, nous avons étudié la spécificité de l'interaction entre la 6PGDH ou la PFK2 et la NADPH oxydase des PMN. D'autre part, nous avons caractérisé les domaines de l'hétérocomplexe S100A8/A9 impliqués dans l'activation de la NADPH oxydase phagocytaire. Par ailleurs, une étude de la signature protéique dans le liquide synovial a été menée afin de rechercher l'empreinte de l'activation du PMN dans la PR et de caractériser des biomarqueurs spécifiques de cette pathologie. Après stimulation par le PMA, la 6PGDH et la PFK2 co-imunoprécipitent avec les facteurs cytosoliques p67phox, p47phox and p40phox. Les expériences de microscopie confocale suggèrent une co-localisation de ces deux enzymes du métabolisme du glucose avec la NADPH oxydase, dans des micro-domaines membranaires : les radeaux lipidiques. La 6PGDH est impliquée dans l'activation de la NADPH oxydase phagocytaire en élevant la concentration du NADPH cytosolique mais également en augmentant l'affinité de cette enzyme pour son substrat, le NADPH. PFK2 est l'enzyme majeure de la régulation de la glycolyse. Dans les neutrophiles, cette voie est essentielle pour la production d'ATP disponible, d'une part, pour la phosphorylation des facteurs cytosoliques de la NADPH oxydase et d'autre part, pour la NDP Kinase. Cette dernière enzyme pourrait, secondairement, activer Rac en formant du GTP à partir d'ATP. Les protéines S100A8/A9 sont directement impliquées dans les mécanismes de régulation de la NADPH oxydase. L'utilisation du complexe S100A8/A9 et de protéines chimères de fusion nous a permis de révéler que la partie C-terminale de S100A8 est impliquée dans la liaison avec le cytochrome b558 et l'activation de la NADPH oxydase phagocytaire. In vivo, le profil protéique du liquide articulaire de PR a mis en évidence l'empreinte de l'activation du PMN dans cette pathologie. Les protéines S100A8, S100A9 permettraient de différencier le liquide synovial rhumatoïde de celui de patients arthrosiques ou souffrant d'arthrites non rhumatoïdes. De manière intéressante, une production ectopique de S100A8/A9 par les synoviocytes de type fibroblastique a été mise en évidence, suggérant une implication potentielle de ces protéines dans la physiopathologie de la PR. En conclusion, la 6PGDH, la PFK2 et l'hétérodimère S100A8/A9 sont de nouveaux partenaires d'activation de la NADPH oxydase des phagocytes. Dans la Polyathrite Rhumatoïde, l'activation des PMNs conduit à la sécrétion de S100A8/A9 qui semblent constituer à la fois des biomarqueurs pertinents, mais également des cibles thérapeutiques potentielles.