Mémoire du D.E.S. : Biologie médicale : Université de Nantes : 2005. Thèse d'exercice : Pharmacie : Université de Nantes : 2005. / Bibliogr. f. 124-127 [75 réf.].

La maladie de Huntington (MH) est une maladie neurodégénérative de type autosomique dominante. Ce désordre est caractérisé par un éventail de signes cliniques incluant, principalement, des mouvements involontaires de type choréiformes, mais également des atteintes cognitives et psychiatriques. La pathologie est causée par une mutation du gène codant pour la huntingtine (HTT) entrainant ainsi la production d'une protéine anormale, la huntingtine mutée (mHTT). De par son caractère ubiquitaire, la mHTT se retrouve dans chacune des cellules de l'organisme et contribue à la dégénérescence des cellules, aussi bien au niveau du système nerveux central qu'en périphérie. En effet, les patients souffrant de la MH présentent également de l'atrophie musculaire, des anomalies cardiaques et des dysfonctionnements au niveau du système immunitaire. Des travaux effectués dans le laboratoire de recherche de la Dre Cicchetti ont montré que les cerveaux de patients MH sont aussi caractérisés par des anomalies vasculaires, qui incluent des changements au niveau de la densité et du diamètre des vaisseaux sanguins ainsi qu'une augmentation de la perméabilité de la barrière hématoencéphalique (BHE). Cherchant à élucider l'origine de ces anomalies vasculaires, nous avons étudié les plaquettes qui, en plus de jouer un rôle dans l'hémostase, sont également impliquées dans le maintien de l'intégrité vasculaire. Les résultats d'immunobuvardage ont montré que les thrombocytes contiennent étonnamment la plus forte concentration en mHTT de toutes les cellules sanguines. La libération de facteurs plaquettaires a été mesurée par ELISA chez les patients MH et les contrôles. Nous avons également effectué des tests d'hémostase et de déplétion plaquettaire dans le modèle de souris R6/2 de la maladie. Nos résultats indiquent que les plaquettes huntingtoniennes sont dysfonctionnelles en ce qui concerne la libération de facteurs de thrombose et d'angiogenèse. Nos travaux chez un modèle murin de MH mettent en lumière le rôle insoupçonné des plaquettes dans l'homéostasie de la BHE. Dans le cadre de ce projet, le transcriptome plaquettaire et les vésicules extracellulaires dérivées de plaquettes (VEP) ont été également caractérisés. D'une part, nous avons montré que les plaquettes possédaient une signature transcriptomique unique pouvant, si validée, être utilisée comme potentiel biomarqueur de la maladie. D'autre part, les VEP provenant de patients atteints de MH et leur contenu en mHTT restent inchangés. L'ensemble des données que nous avons obtenues sur les plaquettes MH témoignent de l'impact de la mHTT en périphérie. Afin de diminuer la charge en protéines pathologiques, l'une des voies de dégradation serait la production d'anticorps par les cellules immunitaires. Cet aspect a déjà été mis en lumière dans d'autres maladies neurodégénératives, mais à ce jour, les mécanismes de dégradation de la mHTT dans la MH n'ont pas été élucidés. Nos travaux ont toutefois montré la présence d'auto-anticorps contre la mHTT/HTT dans le plasma humain à l'aide de deux méthodes complémentaires que nous avons développées à cet effet : des ELISA et des immunobuvardages. Plus précisément, nous avons observé que : 1) les patients présentant des caractéristiques cliniques sévères de la MH développent une réponse immunitaire plus importante contre HTT/mHTT que les témoins appariés, 2) le sexe influence le nombre d'anticorps anti-mHTT dans la MH et 3) les anticorps reconnaissant la structure 3D de mHTT pleine longueur corrèlent avec les scores du test de capacité fonctionnelle totale chez les patients à des stades avancés de la maladie. Ces données ouvrent la voie à l'utilisation potentielle d'anticorps pour, par exemple, neutraliser la mHTT périphérique et ainsi ralentir le développement de la pathologie. En résumé, mes travaux de recherche se sont donc consacrés à l'étude des composantes sanguines - plus particulièrement des plaquettes et des auto-anticorps - par l'utilisation d'un modèle murin MH et d'échantillons de sang provenant de patients atteints de la MH. Les données obtenues permettent (1) de confirmer l'impact de la pathologie huntingtonienne sur le système sanguin et vice-versa, (2) d'améliorer notre compréhension des mécanismes physiopathologiques qui sous-tendent la MH, et (3) d'aider à identifier et développer de nouvelles cibles thérapeutiques. / Huntington's disease (HD) is an autosomal dominant neurodegenerative disorder characterized by a whole spectrum of clinical signs including early involuntary movements, such as chorea, cognitive impairments and psychiatric disturbances. The pathology is caused by a mutation in the gene coding for huntingtin (HTT), which results in the production of an abnormal form of this protein: mutant huntingtin (mHTT). Due to the ubiquitous expression of HTT, mHTT is found in every cell of the body and contributes to the cellular dysfunction in the central nervous system as well as various other peripheral organs. Accordingly, HD patients present with muscular atrophy, cardiac abnormalities and dysfunctions of the immune system, among other things. Work conducted in Dr. Cicchetti's laboratory has extended these findings to include brain vascular abnormalities, such as changes in blood vessel density and diameter, and increased permeability of the blood-brain barrier (BBB). Seeking to elucidate the origin of these vascular anomalies, we studied platelets which, in addition to playing a role in hemostasis, are also involved in maintaining vascular integrity. Immunoblot results indicated that thrombocytes contain the highest concentration of mHTT of all blood cells. Following platelet function assessment, we reported that platelets derived from HD patients are dysfunctional with respect to the release of thrombosis and angiogenesis factors. Further investigation of the functional role of platelets in HD was performed using platelet depletion assays in a commonly used transgenic mouse model of HD (R6/2). These experiments supported the clinical findings and further highlighted an unsuspected role of platelets in BBB homeostasis. As part of this project, the platelet transcriptome and the platelet derived extracellular vesicles (PEV) were also characterized. These experiments revealed a unique transcriptomic signature that can, if validated, be used as a potential biomarker of the disease while assessment of PEV derived from HD patients uncovered no differences in number or mHTT content from those derived from controls. All the data we obtained on HD platelets testify to the impact of mHTT on the periphery. In order to reduce the pathological protein load, one of the degradation pathways would be the production of antibodies by immune cells. This aspect has already been highlighted in other neurodegenerative diseases, but to date, the mechanisms of mHTT degradation in HD have not been elucidated. However, our work has now shown the presence of autoantibodies against mHTT/HTT in human plasma using two complementary methods that we have developed for this purpose: ELISA and immunoblot assays. Specifically, we observed that: 1) patients with severe clinical features of HD develop a stronger immune response against HTT/mHTT than matched controls, 2) gender influences the number of anti-mHTT antibodies in the plasma of HD patients and 3) antibodies recognizing the 3D structure of full-length mHTT correlate with total functional capacity test scores in patients at advanced stages of the disease. These data highlight the potential use of antibodies to neutralize peripheral mHTT which may, if confirmed, slow down the development of the pathology. My research work has focused on the study of blood components - in particular platelets and autoantibodies - using a mouse model of HD and blood samples from HD patients. Taken together, the data I have generated has the potential (1) to confirm the impact of HD-related pathology on the blood system and vice-versa, (2) to improve our understanding of the pathophysiological mechanisms that underlie HD and (3) to help identify and develop new therapeutic targets.

Le syndrome du X fragile est la première cause monogénique de déficience intellectuelle héréditaire affectant un garçon sur 5161 et une fille sur 6000. La maladie résulte de mutations dynamiques dans le gène FMR1 (expansion de trinucléotides CGG et méthylation du gène) conduisant à l'absence ou à la diminution importante d'expression de la protéine FMRP (Fragile X Mental Retardation Protein).Le syndrome du X fragile est difficile à identifier étant donné la grande variabilité des manifestations cliniques entre les individus. La déficience intellectuelle est variable et elle est moins profonde chez les femmes et les individus mosaïques.Le phénotype atténué chez ces patients serait dû à la présence d'un allèle fonctionnel permettant la synthèse de la protéine FMRP dans une portion des cellules. Ainsi, il est suggéré qu'une relation existerait entre la quantité de synthèse de FMRP au cerveau et le phénotype cognitif des individus avec le syndrome du X fragile.Le but de notre projet de recherche est de développer un test diagnostique pour le syndrome du X fragile, basé sur la mesure quantitative de la protéine FMRP dans les plaquettes sanguines. D'abord, les niveaux de FMRP ont été mesurés dans une population d'individus sans déficience intellectuelle d'âge et de sexe différents. Nos résultats montrent que les niveaux mesurés suivent une distribution normale et ne seraient pas influencés par le sexe ou l'âge. Ensuite, ces niveaux de FMRP ont été comparés avec ceux mesurés chez les individus diagnostiqués avec le syndrome du X fragile. Comme attendu, les niveaux de FMRP des individus avec le X fragile sont inférieurs à ceux des contrôles et permettent d'établir une valeur seuil pour le diagnostic de la maladie. En combinant les résultats obtenus chez les femmes et hommes avec la maladie, une relation positive entre FMRP, le quotient intellectuel et le comportement adaptatif a été observée. Dans le groupe des femmes avec le syndrome du X fragile, la relation entre FMRP et le comportement adaptatif demeure statistiquement significative. L'approche que nous proposons permet non seulement de détecter les cas de syndrome du X fragile, mais également de donner des informations prédictives des capacités cognitives des individus atteints. Ce nouvel outil diagnostique pourrait avoir des impacts significatifs dans l'investigation et la prise en charge des individus avec le syndrome du X fragile.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L'acide docosahexaénoïque (DHA) est un acide gras polyinsaturé n-3 connu pour son rôle protecteur contre les maladies cardiovasculaires. Cependant une utilisation importante de DHA peut néanmoins contrebalancer les effets bénéfiques par la formation de produits d'oxydation dommageables. Notre travail a été de déterminer les effets de l'ingestion de doses croissantes de DHA chez l'Homme sain sur les fonctions, le métabolisme et l'état redox des plaquettes sanguines et d'analyser son action sur un modèle de précurseurs des plaquettes, la lignée humaine de mégacaryocytes MEG-01. Nos résultats montrent que l'ingestion de faibles doses de DHA (400 à 1600 mg) diminue la réponse plaquettaire. Une dose plus faible montre un effet anti-oxydant. Ceci est conforté par les effets transcriptionnels obtenus sur les cellules MEG-01. Ceci pourrait contribuer à l'explication de l'influence bénéfique des acides gras polyinsaturés n-3 à faible dose sur les maladies cardio-vasculaires.

Les plaquettes jouent un rôle majeur dans l'hémostase primaire ainsi que dans l'inflammation. Elles contiennent et sécrètent une grande variété de facteurs solubles et parmi les nombreux récepteurs qu'elles expriment à leur surface, les plaquettes expriment les " Toll-Like Receptor " (TLR), récepteurs clés de l'interaction entre l'immunité innée et adaptative. En réponse à un stimulus infectieux, comme le lipopolysaccharide (LPS) des bactéries Gram-négative, ligand naturel du TLR4, ou des peptides issus d'une partie de la protéine d'enveloppe du VIH (gp41), les plaquettes vont s'activer de manière différentielle. L'activation plaquettaire est variable en fonction de leur activation par à un stimulus hémostatique (exemple : la thrombine) vs. infectieux (exemple : le LPS) ; le panel de cytokines libérées dans le surnageant plaquettaire semble en fait finement régulé. De plus, nous avons démontré la présence intra-plaquettaire de la majorité des protéines composant les voies de signalisation du TLR4 eucaryote. Nous avons ensuite montré que ces voies pouvaient être modulées. L'engagement du TLR4 plaquettaire par deux types biochimiques de LPS entraîne un relargage différentiel des facteurs solubles immunomodulateurs dans le surnageant de culture et que ce surnageant dernier génère une activation différentielle des cellules cibles, comme les cellules mononucléées du sang circulant. Ces travaux montrent que la réponse inflammatoire plaquettaire est régulée en fonction du stimulus. Ainsi, mes travaux s'inscrivent dans la ré-exploration de la fonction inflammatoire des plaquettes sanguines et l'étude du rôle des plaquettes comme cellules de l'immunité innée et inflammatoire

L’insuffisance rénale aiguë (IRA) est une pathologie fréquente en réanimation. Elle est associée à une mortalité et une morbidité importante. Le sepsis en est la cause la plus fréquente. La compréhension de la physiopathologie du sepsis et de ses complications a beaucoup progressé ces dernières années mais ne s’est pas encore traduite par des avancées thérapeutiques significatives en pratique clinique. Le paradigme d’une altération de la perfusion sanguine comme paramètre clé de la constitution des lésions rénales a ainsi été remis en question, plusieurs travaux révélant que le débit sanguin rénal n’est pas toujours altéré en cas de sepsis, et qu’une IRA peut se développer en cas de débit sanguin rénal préservé, voire augmenté. Le sepsis est caractérisé par de profondes perturbations de la réponse immunitaire et une réaction inflammatoire disproportionnée. A l’origine de l’atteinte rénale, l’inflammation et les altérations de la microcirculation sont maintenant considérés comme des mécanismes physiopathologiques fondamentaux. Au-delà de leur rôle dans l’hémostase, la contribution des plaquettes sanguines à la réponse inflammatoire, au maintien de l’intégrité tissulaire et à la défense contre les infections a considérablement élargi le spectre de leurs compétences et en a fait des acteurs physiopathologiques potentiels dans le sepsis. Les plaquettes sanguines exercent la plupart de ces fonctions grâce à l’expression de nombreux médiateurs membranaires ou solubles. Parmi eux, le CD154 tient une place particulière : les plaquettes sont une source essentielle de CD154 dans l’organisme et il joue un rôle central dans la réponse inflammatoire. Nous proposons dans ce travail un aperçu de ces avancées physiopathologiques récentes et nous discutons de la contribution des plaquettes et du CD154 dans les atteintes microcirculatoires et les défaillances multi-viscérales dans le sepsis. Nous nous sommes intéressés au rôle pro-inflammatoire du CD154 en conditions d’hypoxie au niveau de l’épithélium tubulaire rénal. Des données récentes soulignent en effet l’importance de l’hypoxie dans la réaction inflammatoire. Le contrôle de la production d’interleukine (IL)-6, une cytokine centrale de la réponse inflammatoire, par le CD154 a été étudié dans un modèle de culture de cellules épithéliales tubulaires (CET) rénales. Un modèle murin d’IRA par ischémie/reperfusion rénale a également été mis au point et appliqué à des souris déficientes en CD154 et CD40. Nos travaux révèlent que le CD154 induit fortement la sécrétion d’IL-6 par les CET en conditions d’hypoxie et que les souris déficientes en CD154 régénèrent plus rapidement leur épithélium tubulaire après ischémie/reperfusion rénale. Ces résultats pourraient ouvrir la voie à de potentielles pistes thérapeutiques pour la prise en charge des IRA d’origine septique. / Acute kidney injury (AKI) is a common complication in critically ill patients and is associated with increased morbidity and mortality. Sepsis is the most common cause of AKI. The understanding of sepsis pathophysiology and its complications has progressed significantly in recent years but has not yet been translated into significant therapeutic advances in clinical practice. The traditional paradigm that sepsis-induced AKI is linked to renal hypoperfusion has been challenged by recent evidences showing that renal blood flow is not universally impaired during sepsis,and that AKI can develop in the presence of normal or even increased renal bloodflow. Sepsis is characterized by profound alterations of the immune response and adisproportionate inflammatory response. Inflammation and microcirculatorydysfunction are now considered as fundamental pathophysiological mechanisms atthe origin of renal injuries. Beyond haemostasis, the contribution of platelets ininflammation, tissue integrity and defence against infections has considerablywidened the spectrum of their role and made them potential physiopathologicalactors in sepsis. Platelets fulfil most of these functions through the expression ofmembrane-bound or soluble mediators. Among them, CD154 holds a peculiarposition, as platelets represent a major source of CD154 and as CD154 is a centralregulator of inflammation. Here, we provide an overview of these recentpathophysiological advances and discuss the platelets and CD154 contribution tomicrocirculatory alterations in multi-organ dysfunction in sepsis. We investigated thepro-inflammatory role of CD154 under hypoxic conditions in the renal tubularepithelium as recent data highlight the importance of hypoxia in the inflammatoryreaction. We studied the control of interleukin (IL)-6 production, a key cytokineinvolved in inflammation, by CD154 in oxygen deprivation conditions using a kidneytubular epithelial (TEC) cell line model. We also studied a murine model of kidneyinjury after ischemia/reperfusion, a model that was applied in CD154 and CD40deficient mice. We found that CD154 is a potent inducer of IL-6 secretion by TEC inhypoxia and that CD154-deficient mice regenerate earlier the tubular epithelium afterischemia/reperfusion injury. These findings may provide potential avenues for septicAKI management and therapy.

Les plaquettes jouent un rôle majeur dans l’hémostase primaire ainsi que dans l’inflammation. Elles contiennent et sécrètent une grande variété de facteurs solubles et parmi les nombreux récepteurs qu’elles expriment à leur surface, les plaquettes expriment les « Toll-Like Receptor » (TLR), récepteurs clés de l’interaction entre l’immunité innée et adaptative. En réponse à un stimulus infectieux, comme le lipopolysaccharide (LPS) des bactéries Gram-négative, ligand naturel du TLR4, ou des peptides issus d’une partie de la protéine d’enveloppe du VIH (gp41), les plaquettes vont s’activer de manière différentielle. L’activation plaquettaire est variable en fonction de leur activation par à un stimulus hémostatique (exemple : la thrombine) vs. infectieux (exemple : le LPS) ; le panel de cytokines libérées dans le surnageant plaquettaire semble en fait finement régulé. De plus, nous avons démontré la présence intra-plaquettaire de la majorité des protéines composant les voies de signalisation du TLR4 eucaryote. Nous avons ensuite montré que ces voies pouvaient être modulées. L’engagement du TLR4 plaquettaire par deux types biochimiques de LPS entraîne un relargage différentiel des facteurs solubles immunomodulateurs dans le surnageant de culture et que ce surnageant dernier génère une activation différentielle des cellules cibles, comme les cellules mononucléées du sang circulant. Ces travaux montrent que la réponse inflammatoire plaquettaire est régulée en fonction du stimulus. Ainsi, mes travaux s’inscrivent dans la ré-exploration de la fonction inflammatoire des plaquettes sanguines et l’étude du rôle des plaquettes comme cellules de l’immunité innée et inflammatoire / Blood platelets are anucleated cells which play a major role on primary hemostasis and well demonstrated other functions in inflammation. Platelets store and secrete a great variety of soluble factors, with immunomodulatory functions. They also contain transcription factors that exert non-genomic activities. Among numerous receptors expressed at the surface of platelets, they display Toll-Like Receptors (TLR) that are key molecules for the interaction between innate and adaptive immunity. Platelets can be activated in response to infectious stimulation, such as with a bacterial gram-negative Lipopolysaccharide (LPS) - the natural ligand of the TLR4, or peptides from the gp41, part of the HIV envelope. Moreover, stimulation with hemostatic or infectious agonists results in the differential secretion of panels of immunomodulatory products, that seems to be finely regulated. To further understand this regulatory process, we have studied the presence in the platelet cytosol of the majority of eukaryotic TLR4 pathways proteins. The engagement of the platelet TLR4 with two biochemically distinct LPS (smooth vs. rough) leads to a differential release of immunomodulatory products in platelet supernatants; those supernatants can then differently activate target cells such as peripheral blood mononuclear cells. These results demonstrate that the inflammatory response of human platelets is regulated by the nature of the stimulus, showing new evidence on the sentry role of these cells. Thus, my work is part of a novel study of the inflammatory function of blood platelets and the role of these cells as immune cells, essentially in the innate and inflammatory branch

Le lupus érythémateux disséminé (LED) est une maladie auto-immune systémique dont le diagnostic est très complexe. Le clinicien doit baser son diagnostic sur une liste de 11 critères reliés à des observations cliniques et à des mesures sérologiques. Afin de faciliter ce diagnostic, plusieurs groupes recherchent de nouveaux marqueurs biologiques quantifiables. C'est dans ce but que la cytométrie en flux a été utilisée afin de comparer les cellules du sang des patients et celles de sujets sains. La caractérisation exhaustive des sous-populations cellulaires montre que l'expression de HLA-DR est amplifiée chez les patients même si la maladie est inactive. De plus, l'analyse du contenu sérique en cytokines inflammatoires a montré que la quantité de GM-CSF était plus importante chez les patients LED. Nos travaux suggèrent que HLA-DR et GM-CSF pourraient être considérés comme des candidats intéressants dans les études sur le diagnostic du LED.

Les transplanteurs ont actuellement trois options lorsqu'ils doivent choisir une source de cellules pour la greffe de cellules souches hématopoïétiques soit le sang de cordon, la moelle osseuse ou le sang périphérique mobilisé. Les cellules souches hématopoïétiques retrouvées dans le sang des adultes sains pourraient toutefois être une autre option intéressante pour la transplantation. Les résultats de cette présente étude, récemment publié dans la revue Cytotherapy, montrent le potentiel des cellules CD34+ trappées dans les chambres de leucoréduction à générer les différentes lignées cellulaires retrouvées dans le sang. Un système de culture in vitro en milieu sans sérum et en condition hypoxique a été mis a point. La différenciation des cellules dans l'hématopoïèse durant la culture a été caractérisée par analyse multiparamétrique du phénotype avec SPADE. L'expansion a généré une grande hétérogénéité populationnelle mais principalement des progéniteurs engagés vers l'érythropoïèse et la mégacaryopoïèse.