Le cytomégalovirus (CMV) est l’agent responsable de l’infection opportuniste la plus fréquemment rencontrée en transplantation d’organe. Chez les receveurs séronégatifs qui reçoivent un rein provenant d’un donneur séropositif, 50 % de ces patients peuvent développer une virémie, et 30 % une maladie. A court terme, malgré les traitements anti-viraux, elle est responsable d’une morbidité non négligeable. A long terme, le CMV est associé à une augmentation de la fréquence des sténoses artérielles, plus d’infections associées, plus de rejet aigu, plus de lésions de fibrose interstitielle et d’atrophie tubulaire, une moins bonne survie des greffons et des patients. La cohabitation et la coévolution du CMV avec l’homme depuis des milliers d’années ont aboutie à un état d’équilibre entre le virus et son hôte. Le virus s’est profondément adapté à son hôte afin d’échapper à la réponse immune. En réponse à cela, la réponse immunitaire anti-CMV occupe une part unique et majeure au sein de la réponse immune de l’hôte. Les lymphocytes T CD8+ spécifiques du CMV représentent par exemple 10.2% des lymphocytes T CD8+ mémoires. Avec l’âge, ils s’accumulent et peuvent représenter jusqu’à 30% du pool total de lymphocyte T CD8+. Le système immunitaire sous la contrainte du virus s’est donc refaçonné de façon à garder le contrôle du virus. Depuis 1999, un nouvel acteur de cette réponse immunitaire a été identifié : les lymphocytes T gamma delta Vdelta2-negative. Ces cellules sont impliquées habituellement dans la lutte contre les différents stress d’origine microbien et non microbien (tumeur). Elles interviennent plutôt localement (dans les épithéliums) par différents mécanismes et sont désormais considérées comme des effecteurs intermédiaires entre l’immunité innée et l’immunité adaptative. Leur expansion dans le sang est associée à la guérison de la maladie et à la résolution de l’infection à CMV. Elles ont par ailleurs in vitro une réactivité croisée contre des cellules infectées par le CMV et des cellules tumorales. Les lymphocytes T gamma delta Vdelta2-negative sont donc une représentation supplémentaire de l’énorme impact du CMV sur le système immunitaire de l’hôte. Dans ce travail, nous avons pu étendre et approfondir leur rôle en transplantation d’organe. Nous avons tout d’abord décrit que les lymphocytes T gamma delta Vdelta2-negative avaient un phénotype et une cinétique d’expansion exactement superposable aux lymphocytes T CD8+ spécifiques du CMV in vivo. Nous avons ensuite observé que l’expansion des lymphocytes T gamma delta Vdelta2-negative induits pas l’infection à CMV s’associait à une survenue moindre de cancer à long terme chez les patients transplantés rénaux. Nous avons pu montrer que leur activation était sous la dépendance d’une interaction entre leur TCR et un ligand. Enfin, une autre voie d’activation dépendante du CD16, faisant intervenir les complexes immuns CMV-IgG anti-CMV a aussi été identifiée. Nos travaux depuis 10 ans ont donc démontré que les lymphocytes T gamma delta Vdelta2-negative occupaient une place majeure dans la réponse immune anti-CMV au même titre que les lymphocytes T CD8+. L’intégration de ces cellules à l’immunologie anti-CMV devrait permettre de mieux comprendre certains effets indirects induits par le virus, et pourrait être utile dans le suivi de la réponse immune anti-CMV en transplantation d’organe. L’identification de leur ligand pourrait permettre enfin de tester assez rapidement de nouveaux protocoles d’immunothérapie anti-virale ou anti-tumorale. / Cytomegalovirus (CMV) infection is the most frequent opportunistic infection encountered in solid-organ transplantation. Fifty percent of seronegative kidney transplant recipients (KTR) who receive a kidney from a seropositive donor may develop a CMV infection which causes a disease in 30% of cases. In the long term, CMV is associated with an increased incidence of arterial stenosis, more opportunistic infections, more acute rejection episodes, more interstitial fibrosis and tubular atrophy, and a poorer graft and patient survivals. For thousands years, the co-evolution between the CMV and the immune system allowed to a state of equilibrium between the virus and the host. The virus has deeply adapted to its host in order to escape the immune response. In response, the anti-CMV immune reaction takes up an important and unique place. For example, the CMV-specific CD8+ T cells represent an average 10.2% of the memory CD8+ T cell compartment in CMV-seropositive healthy individuals. With age, these cells accumulate and can represent around 30% of CD8+ T lymphocytes. Therefore under the long-lasting pressure of the virus, the immune system has redesigned in order to keep the control of the virus. Since 1999, a new actor was identified within the immune system: the Vdelta2-negative gamma delta T cells. These cells are involved against various microbial and non microbial stresses. They act locally in epithelia by different mechanisms and are now considered as intermediate effectors between innate and adaptive immunity. In vivo in KTR, their blood expansion is associated with the resolution of CMV infection. In vitro, they share a cross-reactivity against CMV-infected cells and tumor cells. Therefore, the Vdelta2-negative gamma delta T cells are new representatives of the huge impact of CMV on the host immune system. In this work, we were able to extend and get further insight into their role in organ transplantation. In vivo, we first described that Vdelta2-negative gamma delta T cells displayed a phenotype and an expansion kinetic similar to that of CMV-specific CD8+ T cells. Next, we observed that the CMV-induced Vdelta2-negative gamma delta T cells expansion was associated with a lower occurrence of cancer in long-term KTR. In vitro, experiments of transfer of gamma delta TCR allowed us to show that their activation against tumor ligands was TCR-dependent and that different tumor ligands could be recognized by each Vdelta2-negative gamma delta TCR studied. In addition, we observed that the recognition of CMV-infected cells was not only TCR-dependent, but under the dependence of a multi molecular complex involving co stimulatory signals. Finally, we also identified a new CD16-dependent pathway of activation in gamma-delta T cells, involving IgG-opsonised CMV. In summary, Vdelta2-negative gamma delta T cells take up a major place within the anti-CMV immune response in addition to CD8+ T lymphocytes. The integration of these cells to the anti-CMV immunology should provide a better understanding of some indirect effects of the virus and could be useful to monitor the immune response against CMV in solid-organ transplant recipients. Moreover, identification of their ligands could provide interesting tools for new protocols of anti-CMV and anti-tumor immunotherapy.

Trouver de nouvelles sources de foie pour les transplantations est un vrai enjeu. Les obstacles principaux à la transplantation d'organes sont la pénurie de greffons et les lourds traitements immunosuppresseurs à vie. La possibilité de reprogrammer les cellules du patient et les cultiver donne accès à une quantité virtuellement illimitée de cellules a transplanter, éliminant de ce fait le besoin de donneurs d'organesMon doctorat se divise en deux parties : la première consiste à faire des cellules hépatiques en programmant des cellules souches humaines. La deuxième consiste à transplanter ces dernières dans des foies de souris ayant des insuffisances hépatiques aigues et chroniques pour étudier la régénération du foie. Les nouveautés de ce projet sont le fait d'étudier la première phase d'intégration post transplantation des cellules car cette phase est critique dans la régénération. De plus je comparerai la régénération du foie par les cellules transplantées dans une insuffisance hépatique aigue avec une insuffisance hépatique chronique. Une semaine après transplantation, le foie de ces souris contenait les cellules greffées qui se sont implantées et celles-ci se comportaient comme des cellules de foie bona fide, produisant une protéine, l'albumine humaine. Encore mieux : l'analyse des fonctions du foie a relevé un retour à une fonction normale en 3 jours avec transplantation contre 7 jours sans cellules transplantées. Ces résultats sont très encourageants quant à la possibilité d'utiliser des cellules dérivées de cellules souches à des fins thérapeutiques. / Finding new sources for liver transplants is a real issue. The main obstacles to organ transplantation are the shortage of grafts and heavy immunosuppressive treatment for life. The ability to reprogram the patient's cells and grow them gives access to a virtually unlimited amount of transplanted cells, thereby eliminating the need for an organ donor. My doctorate is in two parts: the first is to make liver cells by programming of human stem cells. The second is to transplant those cells in the livers of mice with acute and chronic liver failure to study liver regeneration. The novel parts of this project are to study the first phase of post-integration cell transplantation because this phase is critical in regeneration. Also I would compare liver regeneration by transplanted cells in acute liver failure with chronic liver failure. One week after transplantation, the liver of these mice contained the grafted cells and which are located if they behaved as bona fide liver cells producing a protein, human albumin. Even better: analysis of liver function noted a return to normal function in three days with seven days without transplantation against transplanted cells. These results are very encouraging when the possibility of using cells derived from stem cells for therapeutic purposes.

A l’instar des lymphocytes T régulateurs, l’étude de populations lymphocytaires B au potentiel immunosuppresseur a émergé ces dernières années. La capacité immunosuppressive des lymphocytes B régulateurs CD24hi CD38hi passant notamment par leur capacité à exprimer l’IL-10 a été mise en évidence dans plusieurs pathologies notamment chez les patients atteints de maladies auto-immunes. En transplantation rénale, le rôle de ces cellules dans la tolérance du greffon a également été suggéré. Néanmoins, la caractérisation de ces cellules semble très controversée et complexe. En effet à ce jour, il n’a été mis en évidence aucun marqueur spécifique permettant d’identifier clairement cette population régulatrice chez l’homme. L’analyse transcriptomique de ces cellules issues de donneurs sains nous a permis de mettre en évidence de nouveaux marqueurs qui leur sont associés tels que CD9, CD10, CD5, ICOS-L (inducible T cell co-stimulator ligand), GARP (glycoprotein-A repetitions predominant protein) et CD1b. Nous avons pu montrer que la présence de ces marqueurs était corrélée à l’expression d’IL-10 et que l’expression de CD1b sur les cellules CD24hi CD38hi était associée à une augmentation de la capacité suppressive de ces cellules. La présence de ces cellules CD1b+ a également été retrouvée en plus forte proportion chez les patients traités par belatacept identifiés comme présentant un meilleur pronostic clinique du greffon. Des résultats préliminaires suggèrent également que d’autres mécanismes peuvent être impliqués dans la fonction immunorégulatrice des LB CD24hi CD38hi comme la sécrétion de cytokines régulatrices telles que l’IL-35. L’identification de ces molécules permet d’améliorer la caractérisation et la compréhension des mécanismes immunorégulateurs de ces cellules et pourrait être d’une grande aide pour le monitoring immunologique de la réponse humorale en transplantation. / Like for regulatory T cells, many studies on B cells immunoregulatory functions have emerged in the past few years. The immunosuppressive capacity of CD24hiCD38hi regulatory B cells known for their ability to produce IL-10 has been demonstrated in several pathologies, in particular in autoimmune diseases. In kidney transplant, the role of these cells in graft tolerance has also been suggested. So far, accurate phenotypic and functional analyses of these Breg are still lacking. Transcriptomic miccroarray analysis of CD24hiCD38hi B cells from healthy donors led us to identify new phenotypic markers as CD9, CD10, CD5, ICOS-L (inducible T cell co-stimulator ligand), GARP (glycoprotein-A repetitions predominant protein) and CD1b. We showed a link between this markers and IL-10 expression and we demonstrated that a CD1b marker on CD24hiCD38hi B cells was associated with an increase of regulatory properties. Breg CD24hiCD38hiCD1b+ was also found in higher frequencies in kidney transplant recipients treated with belatacept. Finally, preliminary results also suggest that other regulatory mechanisms may be involved in immunoregulatory function of CD24hiCD38hi B cells, especially through immunoregulatory cytokines such as IL-35. The identification of these molecules can improve characterization and understanding of immune-regulatory mechanisms of these cells and could be helpful in humoral response immuno-monitoring in transplantation.

Les résultats de la transplantation hépatique (TH) se sont considérablement améliorés mais la survie à long terme est une préoccupation des transplanteurs. Elle dépend de la survenue d’un rejet, de la récidive de l’hépatite C, du traitement immunosuppresseur et de ses complications. Après une TH suite à une complication de l’hépatite C, l'infection du greffon par le virus de l’hépatite C (VHC) est constante, et l'évolution de l'hépatite chronique est plus rapide et agressive que chez les non transplantés. L’implication des cellules T régulatrices (Treg) a été suggérée dans l’induction de tolérance après transplantation et dans la persistance de l’infection par le VHC. Le nombre et la fonction des Treg seraient influencés par le traitement immunosuppresseur (IS). Dans ce contexte, je me suis intéressé au rôle des Treg dans l’évolution de la TH, et les effets des différents traitements utilisés (IS et anti-VHC) sur ces cellules. Les résultats montrent que les Treg, en particulier les cellules régulatrices de type 1 (Tr1), seraient prédictifs de la réponse au traitement antiviral C, et aussi que les Treg pourraient être impliquées dans l’évolution de la récidive virale C après TH. JE montre aussi que les inhibiteurs de mTor induisent une augmentation de taux des Treg chez les patients transplantés hépatiques après changement du traitement d’un anticalcineurine, et que les anticalcinurines réagissent différemment sur l’activité suppressive des Treg in vitro. En conclusion, je précise le rôle majeur des Treg à la fois dans l’évolution de la récidive virale C sur le greffon hépatique, mais également quels sont les IS qui auraient un effet favorable sur le développement des Treg. / The results of liver transplantation (LT) have improved significantly, but long-term graft survival is still a major concern for doctors. It depends on the rejection rates, the recurrence of hepatitis C, and the immunosuppressive treatment and its complications. After LT, the graft reinfection with HCV is constant, and the evolution of chronic hepatitis is faster and more aggressive when compared to the time course before transplantation. It has been suggested the regulatory T cells (Treg) are involved in the induction of tolerance after organ transplantation, and in the persistence of HCV infection by suppressing the HCV-specific T responses. Furthermore, the number and function of Treg are very likely influenced by the immunosuppressive therapy used after transplantation. In this context, my work focuses on the role of Treg cells in the evolution of liver transplantation, and the effects of different treatments used after LT (immunosuppressive and anti-HCV) on this population. The results of my thesis show that the Treg cells (Type-1 regulatory cells, Tr1, in particular) are predictive of the response to the anti-HCV treatment after LT, and that Treg cells are associated with severe evolution of recurrent hepatitis C. I show that mTOR inhibitors have a positive impact on the number of circulating Treg cells in patients who underwent a conversion of therapy from Tacrolimus to a mTOR inhibitor, and that calcinurine inhibitors have different effects on Treg suppressive activity in vitro. In conclusion, we bring evidences on the involvement of Treg cells in HCV recurrence and treatment failure after liver transplantation and in their interaction with immunosuppressive drugs.

Les cellules satellites sont considérées comme de véritables cellules souches du muscle squelettique. Une fois transplantées dans un muscle hôte, les myoblastes, cellules filles des cellules satellites, sont capables de fusionner avec les fibres musculaires existantes, permettant ainsi de modifier de façon permanente le muscle receveur. La greffe des cellules satellites est donc une des thérapies dans la lutte contre les maladies musculaires dégénératives ou myopathies. Malheureusement les premiers essais cliniques sont décevants compte tenu en partie d’une mortalité massive au sein des myoblastes implantés. Plusieurs approches ont été développées pour réduire la mortalité des myoblastes. Notre approche a été de sélectionner et de purifier une population de cellules plus aptes à résister au stress cytotoxique. Les aldéhydes déhydrogenases (ALDH) sont une famille d’enzymes capables de détoxiquer efficacement les résidus aldéhydes générés par les espèces réactives de l’oxygène. Nous avons montré récemment que l’activité ALDH est élevée dans une majorité des myoblastes humains. Cette activité est associée à une augmentation de la survie cellulaire, ex vivo, suite à un stress oxydant induit au peroxyde d’hydrogène (H2O2) et, in vivo, lorsque les myoblastes ALDHhigh sont implantés dans des souris immunodéprimées scid. De plus, nous avons montré que la protéine Aldh1a1 est responsable de la totalité de l’activité ALDH dans les myoblastes humains. La protéine Aldh1a1 fait partie d’un sous groupe des ALDH appelées rétinaldehydes. Ces enzymes catalysent l’oxydation de la vitamine A en acide rétinoïque qui se lie et active les récepteurs nucléaires de l’acide rétinoïque. Dans ce projet, je vais chercher à savoir si l’activité anti-apoptotique de l’ALDH dans les myoblastes humains est dépendante de la synthèse d’acide rétinoïque. Au cours de mon stage M2R dans le laboratoire, j’ai montré que les myoblastes humains exposés à un stress oxydatif perdent leur intégrité cellulaire. Le traitement par l'acide rétinoïque protège les myoblastes humains de ce stress cytotoxique. L'analyse des transcriptomes des myoblastes traités à l’acide rétinoïque a révélé que la glutathione péroxydase 3 et la superoxyde dismutase 2, gènes codant pour des enzymes antioxydantes, sont des gènes cibles potentiels de l’acide rétinoïque. Dans ce projet, objectif 1, je propose d'étendre ces résultats aux myoblastes provenant de patients atteints de dystrophie Facioscapulohumeral (FSHD), une maladie musculaire dégénérative. Puisque l’équipe de Winokur et notre équipe ont démontré la présence d’une susceptibilité au stress oxydant dans ces myoblastes FSHD, nous postulons que la voie de signalisation des rétinoïdes pourrait stabiliser ce stress oxydatif et protègerait les myoblastes FSHD durant le processus de transplantation. Dans l’objectif 2, je vais inactiver l’expression de GPx3 et de SOD-2 en utilisant des shRNA afin de déterminer si GPX3 et SOD-2 sont responsables des effets anti-apoptotiques de l'acide rétinoïque. L’objectif 3 aura pour but de déterminer si l'acide rétinoïque améliore la survie des myoblastes sains et FSHD dans des essais de transplantation chez des souris immunodéficientes. Enfin, dans un projet à plus long terme, objectif 4, je testerais l'hypothèse que le statut en vitamine A (le précurseur de l'acide rétinoïque) est important pour la survie des cellules satellites et leur expansion chez l’adulte. Par conséquent, améliorer la survie des cellules souches musculaires afin d'augmenter la masse musculaire pourrait s'avérer être une stratégie thérapeutique importante pour contrecarrer l’évolution des dystrophies musculaires. / Mouse and human satellite cells have been shown to be functional muscle stem cells. Since myoblasts, the progeny of satellite cells can be transplanted and fuse with endogenous muscle fibers to form hybrid cells, myoblast transplantation represents a potential approach for the treatment of muscle diseases. Although other limitations, such as immune rejection or limited spread into the host tissue are also important, failure of myoblast transfer in the initial clinical trials was at least partly related to poor survival rate of transplanted myoblasts. Several approaches have been developed to reduce early loss of injected myoblasts. The approach in the laboratory was to select and purify a pool of myoblasts characterized by an improved survival response. Aldehyde dehydrogenases (ALDH) are a family of enzymes that efficiently detoxify aldehydic products generated by reactive oxygen species and might therefore participate in cell survival. Their findings indicate that high ALDH activity is present in a majority of human myoblasts. This activity is correlated ex vivo to resistance to hydrogen peroxide (H2O2)-induced cytotoxic effect and in vivo to improved cell viability when ALDHhigh myoblasts were transplanted into host muscle of immune deficient scid mice. They demonstrated that Aldh1a1 protein contributes to most if not all ALDH activity in human myoblasts. Aldh1a1 catalyzes the irreversible oxidation of vitamin A (retinol) to retinoic acid (RA) which binds and activates nuclear retinoic acid receptor (RAR)/Retinoic X receptor (RXR) heterodimers. Since high ALDH activity is correlated to improved cell viability, we will ask whether part of this biological activity is mediated by retinoic acid synthesis. In this project, we propose to determine whether retinoids (vitamin A and retinoic acid) protect human muscle precursor cells from cytotoxic damages and improved cell survival in transplantation assays. During my M2R training, I showed that human myoblasts exposed to an oxidative stress lost their integrity. Treatment with retinoic acid impaired these cytotoxic damages ex vivo. Microarray analysis of retinoic acid treated myoblasts revealed glutathione peroxidase 3 and superoxide dismutase 2, genes encoding antioxidant enzymes, as a potential RA target genes. In this project, aim 1, I propose to extend these results to myoblasts derived from patients with Facioscapulohumeral dystrophy (FSHD), a muscle degenerative disease. Since the team of Winokur and our team found that FSHD myoblasts were highly susceptible to an induced oxidative stress, we postulate that retinoid signalling pathway may stabilise this oxidative stress and protect FSHD myoblasts during the process of transplantation. In aim2, I will inactivate Gpx-3 and SOD2 using shRNA to determine whether SOD-2 and GPx3 mediate the anti-apoptotic effects of retinoic acid. In the aim 3, I will determine whether retinoic acid improves myoblast survival in transplantation assays in animals. Finally, in a more long-term project, aim 4, I will test the hypothesis that vitamin A status (the precursor of retinoic acid) is important for satellite cell survival and expansion in the offspring. Therefore, manipulating cell survival in order to increase the mass of muscle produced from a pool of muscle precursor cells could be an important therapeutic strategy to counteract the course of muscular dystrophy.

La transplantation rénale reste le traitement de choix du stade terminal la maladie rénale chronique. Malgré la diminution très significative de l'incidence du rejet aigu à médiation cellulaire (ACR), la survie à long terme des greffons rénaux reste relativement stable probablement à cause de l'augmentation du rejet à médiation humorale. Dans cette thèse, nous avons exploré deux objectifs de l'analyse moléculaire au cours de la transplantation rénale dont les biomarqueurs font partie intégrante : la prédiction de l'épisode de rejet aigu avant même l'apparition des lésions histologiques et l'amélioration de nos connaissances sur la physiopathologie des mécanismes immunologiques afin de pouvoir adapter le mieux possible le traitement immunosuppresseur.Dans un premier travail clinique préliminaire à la recherche de biomarqueurs, nous avons analysé dans une cohorte rétrospective de 87 patients, les facteurs de risque indépendants de perte du greffon rénal après un épisode de rejet aigu à médiation humorale (AMR) C4d positif. L'analyse par régression de Cox a retrouvé deux deux facteurs de risque : le niveau initial de dégradation de la fonction du greffon rénal et la présence concomittante d'un rejet aigu à médiation cellulaire. Dans un deuxième travail, nous avons exploré la possibilité d'utiliser des biomarqueurs non invasifs plutôt que la biopsie du greffon rénal chez des patients avec dysfonction aigue du greffon, situation à risque de dysfonction chronqiue du greffon rénal. Nous avons mesuré le niveau d'expression urinaire de 26 ARN messagers préselectionnés chez 84 transplantés rénaux avec dysfonction aigue du greffon, 32 nécrose tubulaire aigue, 26 ACR et 26 AMR Puis par une analyse discriminante suivie d'une validation croisée, nous avons découvert et validé une combinaison linéaire de six ARNm CD3e, CD105, TLR4, CD14, le facteur B du complément et la vimentine différentiant efficacement le rejet aigu de la nécrose tubulaire aigue. Cette combinaison linéaire permet d'épargner un nombre significatif de biopsies du greffon non indispensables. Puis, par la même technique, nous avons découvert et validé une nouvelle combinaison linéaire d'ARNm CD3e, CD105, CD14, CD46, et l'ARNr 18S pouvant différentier efficacement l'ACR de l'AMR. A l'avenir ces signatures pourraient diminuer le recours à la réalisation d'une biopsie du greffon puis une aide au diagnostic précoce des épisodes de rejets aigus. Dans un troisième travail, nous avons analysé le phénotype lymphocytaire B de patients transplantés rénaux traités par anticalcineurines (CNI) (N=12) et belatacept (N=13), immunosuppresseur inhibiteur de la costimulation. Les patients traités par belatacept ont une meilleure survie à long terme que ceux traités par CNI. Chez les patients traités par belatacept, nous avons retrouvé un phénotype B particulier avec une augmentation significative des lymphocytes B et des lymphocytes B transitionnels CD19+ CD24hi CD38hi et CD19+ IgDhi CD38hi CD27 potentiellement régulateurs par rapport aux patients traités par CNI. Le niveau d'expression de l'ARNm de BAFF et de BAFF-R dans les PBMCs était significativement plus bas chez les patients traités par belatacept. Nos résultats pourraient expliquer en partie les meileurs résultats cliniques observés chez les patients traités par belatacept après transplantation rénale.En conclusion, au cours de cette thèse, nous avons évalué l'intérêt des biomarqueurs, dans deux domaines, la recherche de facteurs pronostiques et diagnostiques du rejet aigu à médiation humorale par l'analyse d'une cohorte clinique et du transcriptome urinaire d'une partie de cette cohorte et l'analyse des mécanismes physiopathologiques au cours de la tolérance induite par le belatacept. Nos résultats méritent d'être confirmés dans des cohortes indépendantes de patients avant leur utilisation en pratique clinique courante et l'évaluation de leur impact sur la survie des greffons rénaux. / Kidney transplantation remains the best treatment in advanced chronic kidney disease. Acute T-cell mediated rejection (ACR) decreased significantly but long-term kidney allograft survival did not increase significantly these last ten years. Antibody-mediated rejection is probably the main part of the problem. In this work, we explored two ways of the molecular analysis of kidney transplant, including biomarkers: prediction of rejection and study of the mechanisms of immunosuppressiv agents within kidney transplantation.The first one, a preliminary clinical work, identified in a retrospective cohort of 87 for-cause biopsies with C4d positive acute antibody-mediated rejection (AMR) independant risk factors for renal allograft failure after the AMR. The Cox regression analysis identified that concurrent ACR and estimated glomerular filtration rate are independent risk factors for allograft loss. The second one explored how noninvasive tests to differentiate the basis for acute dysfunction of the kidney allograft could replace invasive allograft biopsy. We measured absolute levels of 26 prespecified mRNAs in urine samples collected from kidney graft recipients at the time of for-cause biopsy for acute allograft dysfunction. We profiled 52 urine samples from 52 patients with biopsy specimens indicating acute rejection (26 ACR and 26 AMR) and 32 urine samples from 32 patients with acute tubular injury (ATI) without acute rejection. A stepwise quadratic discriminant analysis ofmRNA measures identified a linear combination ofmRNAs for CD3e, CD105, TLR4, CD14, complement factor B, and vimentin that distinguishes acute rejection from ATI; 10-fold cross-validation of the six-gene signature yielded an estimate of the area under the curve of 0.92 (95% CI, 0.86 to 0.98). In a decision analysis, the sixgene signature yielded the highest net benefit across a range of reasonable threshold probabilities for biopsy. Next, among patients diagnosed with acute rejection, a similar statistical approach identified a linear combination ofmRNAs for CD3e, CD105, CD14, CD46, and 18S rRNA that distinguishes ACR from AMR, with a cross-validated estimate of the area under the curve of 0.81 (95% CI, 0.68 to 0.93). Incorporation of these urinary cell mRNA signatures in clinical decisions may reduce the number of biopsies in patients with acute dysfunction of the kidney allograft. In the third one, we analyzed B cell phenotype in kidney transplant recipients treated with the costimulation blocker belatacept and compared them to recipients treated with calcineurin inhibitors (CNI). Phase III clinical studies have shown that patients kidney treated belatacept exhibited a better renal allograft function and lower donor-specific anti-HLA immunization when compared to recipients treated with CNI. Thirteen patients treated with belatacept and 12 with CNI were phenotyped. In belatacept group, the frequency and absolute number of transitional B cells as defined by both phenotypes: CD19+ CD24hi CD38hi and CD19+ IgDhi CD38hi CD27-, as well as naïve B cells were significantly higher compared with CNI group. B cell activating factor (BAFF) and BAFF receptor mRNA levels were significantly lower in belatacept group than in CNI group. These results show for the first time that belatacept influences B cell compartment by favoring the occurrence of transitional B cells with potential regulatory properties, as described in operational tolerant patients. This role may explain the lower alloimmunization rate observed in belatacept-treated patients.To conclude, we evaluated biomarkers analysis within two ways, acute antibody-mediated rejection prognosis and diagnosis with a clinical cohort and urinary transcriptomic analysis and mechanisms of action of belatacept induced tolerance. Our results need to be validated in an independent cohort before to be integrated in clinical decision and evaluation of their impact on long term graft survival.

Bien que le Tacrolimus soit un immunosuppresseur largement prescrit en transplantation rénale, ses effets néphrotoxiques limitent son utilisation. En effet, le Tacrolimus contribue au développement de lésions de fibrose interstitielle rénale et d’atrophie tubulaire à plus ou moins brève échéance. Parmi les mécanismes qui interviennent dans le processus de fibrogenèse, la transition épithélio-mésenchymateuse (TEM) a été évoquée. Dans ce processus, une cellule épithéliale polarisée perd l’expression de certains de ses marqueurs épithéliaux (E-cadhérine, cytokératine, β-caténine membranaire...) au profit d’un phénotype mésenchymateux (expression de marqueurs mésenchymateux tels que vimentine ou translocation nucléaire de la β-caténine, sécrétion de composants de la matrice extracellulaire). Ainsi, afin d’identifier des déterminants moléculaires de la néphrotoxicité induite par le Tacrolimus et d’évaluer la contribution du processus de TEM, plusieurs approches in vitro et in vivo ont été combinées.Tout d’abord, un modèle de culture primaire de cellules tubulaires proximales rénales (CTP), cibles privilégiées des xénobiotiques au niveau rénal a été développé à partir de pièces opératoires. Ce modèle a été caractérisé : analyse de la stabilité sur 5 passages, de l’expression de marqueurs épithéliaux proximaux et mésenchymateux, et de la résistance trans-épithéliale... De plus, la comparaison de la capacité métabolique des échantillons de tissu rénal sain à différents modèles cellulaires (HEK293, HK-2, CTP) nous a permis de montrer que les CTP est le modèle le plus pertinent. De plus, l’exposition de cellules rénales au Tacrolimus induit une modification du phénotype des cellules.De plus, le développement d’un modèle murin de néphrotoxicité induite par le Tacrolimus a été réalisé (exposition durant 28 jours à une dose de 1 mg/kg/j de Tacrolimus par implantation sous-cutanée de pompes Alzet® ou par injection intra-péritonéale). Les données histologiques et d’expression génique montrent que les reins de souris traitées par Tacrolimus présentent des zones localisées d’expression des marqueurs mésenchymateux (vimentine) et de fibrose (collagène, α-SMA, miR-21). Par ailleurs, la variabilité interindividuelle des effets néphrotoxiques du Tacrolimus étant potentiellement associée à la présence de polymorphismes génétiques (SNP), les ADN de patients transplantés rénaux et de leur greffon ont été génotypés pour des SNP (i) affectant les CYP3A5 et ABCB1, intervenant dans la prise en charge du Tacrolimus, (ii) affectant la cavéoline-1, impliquée dans le processus de fibrose. Nos résultats montrent que deux SNP affectant le donneur (CYP3A5 6986A>G et ABCB1 3435C>T) sont significativement associés à une plus faible expression des marqueurs de TEM (expression de novo de la vimentine et translocation nucléaire de la β-caténine) et à un nombre moins important de lésions de fibrose rénale sur les biopsies de greffons à 3 mois post-greffe. Enfin, les patients porteurs d’un greffon de génotype CAV1 rs4730751AA ont une perte de fonction rénale plus rapide. Ces patients semblent développer plus fréquemment des lésions de fibrose. Dans le cadre de la transplantation rénale, ces résultats suggèrent que certains SNP du donneur influencent la néphrotoxicité du Tacrolimus et que son métabolisme in situ est un élément clé dans la compréhension de la fibrogenèse du greffon.Au total, les résultats obtenus nous ont permis d’identifier des facteurs individuels de vulnérabilité à la toxicité du Tacrolimus. De telles données, utilisées comme outil prédictif d’une néphrotoxicité plus ou moins importante, aideraient à un meilleur choix de traitement immunosuppresseur. A terme, sur le plan médico-économique, notre étude pourrait permettre d’améliorer la prise en charge de la néphrotoxicité des immunosuppresseurs, et ainsi réduire les coûts de traitement liés aux pertes de greffons induites par la toxicité du Tacrolimus. / Although widely prescribed in kidney transplantation, Tacrolimus use is limited by its nephrotoxic effects. Indeed, Tacrolimus contributes to the development of renal interstitial fibrosis lesions and tubular atrophy with a large variability between patients. Among the mechanisms involved in fibrogenesis, the epithelial-mesenchymal transition (EMT) has been proposed. EMT is a dynamic process by which a polarized epithelial cell loses its epithelial markers (E-cadherin, cytokeratin, membrane β-catenin...) and acquires a mesenchymal phenotype (de novo expression of vimentin or nuclear translocation of β-catenin, secretion of extracellular matrix components). Thus, to identify molecular determinants of Tacrolimus-induced nephrotoxicity and to evaluate the contribution of EMT, several in vitro and in vivo approaches were combined.First, a model of primary culture of renal proximal tubular cells (PT cells), the main target of xenobiotics in kidney, has been developed and characterized: phenotypic stability, functional properties, expression of proximal and mesenchymal markers and transepithelial resistance. In addition, the comparison of the metabolic capacity of the healthy renal tissue samples to different cell models (HEK293, HK-2 CTP) has revealed that PT cells is the most appropriate model. Furthermore, renal cells exposure to Tacrolimus induced a modification of the cell phenotype.Moreover, the development of a murine model of Tacrolimus-induced nephrotoxicity has been performed (28 days-exposure at 1 mg/kg/day by subcutaneous implantation of Alzet® pumps or by intra-peritoneal injection). Histological and gene expression data indicated that kidney of Tacrolimus-treated mice exhibited localized expression of mesenchymal markers (vimentin) and fibrosis areas (collagen, α-SMA, miR-21).Furthermore, as the interindividual variability of Tacrolimus nephrotoxic effects is potentially associated with genetic polymorphisms (SNPs), renal transplant recipients and their corresponding graft were genotyped for (i) CYP3A5 and ABCB1 SNPs, involved in Tacrolimus cellular processing, (ii) caveolin-1 SNP, involved in fibrosis. Our results showed that two SNPs affecting the donor (CYP3A5 6986A> G and ABCB1 3435C> T) were significantly associated with a lower expression of EMT markers (vimentine de novo expression and nuclear translocation of β-catenin) together with less fibrosis lesions evaluated on renal graft biopsies performed at 3 months post-transplant. Finally, patients with a CAV1 rs4730751AA graft displayed a more severe renal function decrease. These patients also developed more frequently fibrotic lesions. In the context of renal transplantation, these results suggest that some donor SNPs modulate Tacrolimus-induced nephrotoxicity and that its in situ metabolism is a key element in the graft fibrogenesis understanding.Overall, these data allowed us to identify some molecular determinants of Tacrolimus-induced nephrotoxicity. Early identification of patients at high risk of Tacrolimus renal toxicity represents one of the most important and future challenges in kidney transplantation to tailor treatment before the development of irreversible lesions. Although preliminary, our data suggest that the genetic make-up of donors as well as the early detection of nephrotoxicity markers such as mesenchymal markers, may improve to the medical management of renal transplant patients.

Contexte : L'histologie rénale est une pierre angulaire de la prise en charge néphrologique mais plusieurs facteurs en limitent les capacités nécessitant le développement de nouvelles techniques. La spectroscopie vibrationnelle (SV), Raman (SR) et infrarouge (FTIR), apporte des informations moléculaires et structurelles de manière reproductible sans préparation préalable des échantillons tissulaires la rendant apte à lever ces limitations. Objectif : L'objectif de ce travail est de démontrer l'intérêt de la SV et son potentiel à apporter des informations à partir des biopsies rénales, actuellement indisponibles via les techniques habituelles. Design : Nous avons recherché dans le rein : 1) Des molécules exogènes : Hydroxyethyl amidon (HEA) 2) Des molécules endogènes : les produits de glycation avancée (AGEs) 3) La quantification de structures pathologiques: fibrose et inflammation. Résultats : 1) L'HEA a été détectée par SR dans des biopsies rénales de patients exposés à cette molécule exogène affirmant son accumulation rénale. La quantification de l'HEA par SR sur des biopsies de greffons rénaux a permis d'associer son accumulation à une bonne qualité du greffon estimée par un score de risque du donneur (KDRI) et la fonction rénale à 3 mois de la greffe. 2) 4 AGEs ont été cartographiés et quantifiés dans des glomérules diabétiques et normaux par SR. Ils étaient augmentés dans les glomérules diabétiques vs normaux. Une faible proportion des AGEs a été retrouvée colocalisée au collagène dans les glomérules diabétiques et non dans les glomérules normaux. 3) La fibrose interstitielle et l'inflammation ont été automatiquement quantifiée par FTIR sur 166 biopsies de greffons rénaux de manière reproductible et robuste. La pertinence clinique de cette technique a été prouvée par une bonne corrélation avec la fonction rénale. Conclusion : La SV possède un fort potentiel en néphrologie avec de multiples applications en recherche comme en pratique clinique. / Background: Renal biopsy is a main feature of diagnosis and prognosis in nephrology but it still have some limitation which need further techniques to be more reliable. Vibrational spectroscopy (VS) including Raman spectroscopy (RS) and Fourier-transformed infrared spectroscopy (FTIR) bring out some molecular and structural data from tissue analysis. Objective: We aimed to prove VS is able to provide histologic data actually unattainable by classical techniques. Design: We searched in renal biopsies: 1) Exogenous molecules: Hydroxyethyl starch (HES) 2) Endogenous molecules: Advanced glycation end-product (AGEs) 3) Reproducible quantification of interstitial fibrosis and inflammation in renal grafts. Results: 1) We reported an accumulation of HES by RS in renal biopsies from patients exposed to this molecule. Moreover, accumulation of HES in renal graft biopsies exposed to HES was dependent on good quality of graft defined by kidney donor risk index and renal function at 3 months. 2) 4 AGEs were mapped and quantified by RS in diabetic and normal glomeruli. Levels of each AGE were higher diabetic glomeruli vs controls. In diabetic glomeruli, some AGEs were collocated with collagen that was not found in normal glomeruli. 3) Interstitial fibrosis (IF) and inflammation were quantified in 166 renal graft biopsies by an automated FTIR technique. We assessed the robustness of this technique for discrimination of fibrosis and inflammation. We proved the clinical relevance of this technique by showing a good correlation of IF with renal graft function. Conclusion: Vibrational spectroscopy is a promising technique for nephrology both in basic research and in clinical practice.

Nous avons récemment démontré un bénéfice de l’implantation d’un drain biliaire interne (IBS-Internal Biliary Stent) afin de réduire les complications biliaires en transplantation hépatique. Le drain IBS en silicone est utilisé en pratique clinique, son utilisation nécessite une procédure d’ablation endoscopique, intervention qui n’est pas dénuée de complications. Afin d’éviter cela, et pour réduire les complications biliaires après transplantation hépatique, nous avons cherché à développer une prothèse biliaire interne résorbable (RIBS-Resorbable Internal Biliary Stent), fabriquée à partir d'un polymère dégradable radio-opaque. Pour être implantable, le RIBS doit répondre à un cahier des charges.Le premier objectif de ce travail était de synthétiser le matériau et le mettre en forme à partir d'un copolymère tribloc initialement sélectionné de PLA50-PEG-PLA50 avec un additif radio-opaque composé d’un copolymère de triiodobenzoate-poly(-caprolactone) (PCL-TIB). Le RIBS doit non seulement être toléré par l’organisme mais doit permettre de sécuriser l’anastomose biliaire et favoriser la régénération tissulaire biliaire pour ensuite être éliminée de l’organisme. Ce dispositif doit également répondre aux objectifs très strictes liés à l’implantation et au suivi en TH. Le second objectif était de caractériser le RIBS de PCL-TIB/PLA50-PEG-PLA50, en évaluant si les propriétés au cours de la dégradation in vitro et in vivo étaient conformes au cahier des charges. Une étude in vitro dans un environnement biliaire simulé et une étude in vivo chez le rat ont été réalisées. Nous avons observé les propriétés physico-chimiques, la visualisation radiologique, l'histologie et le comportement mécanique au cours de la dégradation. Enfin, le dernier objectif était d'évaluer l'implantabilité ex vivo dans les voies biliaires humaines, avec une étude du comportement mécanique des voies biliaires et des tests d'implantation sur des pièces anatomiques.Dans cette thèse, le comportement radiologique et mécanique du dispositif RIBS innovant a été évalué avec succès au cours la dégradation in vitro et in vivo, avec des propriétés qui répondaient aux exigences. Un prototype de RIBS a été implanté avec succès dans une pièce anatomique humaine. Ces travaux ont permis le développement d’un dispositif innovant, à savoir un IBS traçable et biodégradable utilisable pour réduire les complications biliaires en transplantation hépatique. / Benefit of implantation of an internal biliary stent (IBS) during liver transplantation to reduce biliary complications was recently demonstrated. Silicone IBS was used in practice, which require an endoscopic ablation procedure, a potentially morbid intervention for the patient. In order to avoid this, and to reduce biliary complications after liver transplantation we develop a resorbable internal biliary stent (RIBS), made from a degradable polymer visualizable by X-ray. To be usable and useful, RIBS must comply specifications, which are developed in this thesis.The first aim of the present work, was to synthetize a material based on a selected PLA50-PEG-PLA50 triblock copolymer with a triiodobenzoate-poly(-caprolactone) radiopaque copolymer (PCL-TIB) as additive and design a RIBS. It must be biocompatible, should secure the biliary anastomosis and enable biliary regeneration. This device will also have to meet the very strict objectives related to implementation and monitoring in liver transplantation. The second objective was to characterize the PCL-TIB/PLA50-PEG-PLA50 RIBS, by evaluating whether properties during in vitro and in vivo degradation complied the specifications. An in vitro study in a simulated biliary environment and an in vivo rats implantation study was realized. We observed physico-chemical properties, radiological visualization, histology, and mechanical behavior during degradation. The last aim was to evaluate ex vivo implantability in human bile ducts, with the study of the bile duct mechanical behavior, and implantation tests on anatomic specimens.In this thesis, radiological and mechanical behaviour of novel radiopaque and resorbable IBS was successfully evaluated during in vitro and in vivo degradation with properties that meet requirements. A RIBS prototype device was successfully implanted in human anatomic specimen. The results obtained will allow the development of a novel class of trackable and degradable IBS to reduce biliary complications after liver transplantation.

La réponse alloimmune de type humorale et en particulier l'apparition de novo d’anticorps anti HLA dirigés contre le donneur (dnDSA) après une transplantation rénale sont maintenant reconnues comme la principale cause de perte de greffon d’origine immunologique. Définir les meilleures stratégies immunosuppressives pour prévenir ou limiter leur apparition est donc devenu un objectif majeur en pratique clinique. Des études cliniques récentes utilisant le nouvel agent immunosuppresseur bloquant le signal de co-stimulation, le CTLA4-Ig (Belatacept), ont montré que les patients transplantés rénaux traités par Belatacept présentaient de meilleures survies et fonctions des greffons associées à une incidence réduite de dnDSA par rapport aux receveurs contrôles traités par anticalcineurines. Les mécanismes impliqués dans le contrôle des réponses humorales par le CTLA4-Ig n’ont pas encore été élucidés. Notre travail de thèse a pour objectif d’analyser l'effet du CTLA4-Ig sur différentes étapes de la réponse B in vitro et in vivo chez l'homme. Nous montrons d'abord que le CTLA4-Ig diminue la différenciation des plasmablastes et la production d'immunoglobulines, sans intervention des lymphocytes T in vitro. L'expression du principal facteur de transcription impliqué dans différenciation et la fonction des plasmablastes, Blimp-1, est également significativement diminuée en présence du CTLA4-Ig. De plus, l'expression de CD86 sur les plasmablastes après activation est également significativement diminuée en présence de CTLA4-Ig. Dans un second temps, nous nous sommes attachés à étudier l’effet du CTLA4-Ig sur la collaboration entre les TFH et les lymphocytes B. Nous montrons que le CTLA4-Ig bloque l'activation des TFH dépendante de la molécule CD28 en présence de lymphocytes B mémoires. Enfin, nous confirmons in vivo que les patients traités par CTLA4-Ig présentent une expression significativement plus faible de CD80 à la surface des LB comparativement au groupe de patients traités par CNI. De plus, la fréquence et le nombre de TFH circulants totaux et activés (TFH PD1+ICOS+) sont significativement diminués dans le groupe de patients traités par CTLA4-Ig par rapport aux patients traités par anticalcineurines. Au total, nos résultats suggèrent deux modes d’action originaux permettant au CTLA4-Ig de contrôler efficacement les réponses humorales allogéniques (i) d’une part par leur action sur la capacité de sécrétion d’Ig des LB effecteurs exprimant le CD86, et donc en particulier des plasmablastes mais également (ii) par leur action sur la synapse TFH-LB permettant de diminuer l’activation des TFH et d’inhiber la différenciation terminale des LB. Ces résultats ouvrent des perspectives thérapeutiques en transplantation mais également dans le domaine de l’autoimmunité. / Generation of de novo DSAs (dnDSAs) after renal transplantation is recognized as the leading cause of late transplant failure. Hence there is a need to define the best immunosuppressive strategies to limit their development. Recent clinical trials using the novel co-stimulatory blockade agent CTLA4-Ig (Belatacept) have shown that kidney transplanted recipients (KTR) treated with Belatacept exhibit better graft survival and function, and lower proportion of dnDSAs compared with control recipients. Mechanisms involved in the control of humoral responses by CTLA4-Ig remain to be investigated. Here, we analyzed the effect of CTLA4-Ig on different steps of the B cell mediated response in human. In vitro, we showed that CTLA4-Ig reduced plasmablast differentiation and immunoglobulin production in a T cell-independent manner. The expression of the transcription factor Blimp-1, mainly involved in plasma cell differentiation and function, was significantly decreased in the presence of CTLA4-Ig. Moreover the reduced expression of CD86 after CTLA4-Ig treatment suggested a direct intracellular signaling in B cells. Additionally, we showed that CTLA4-Ig blocked CD28-mediated activation of T follicular helper cells (Tfh) in an autologous Tfh-memory B cells model. We validated these observations in KTR treated with Belatacept by showing reduced proportion of blood effector B-cells and activated Tfh (PD1+ICOS+) compared with control recipients. Our in-vitro and in-vivo results suggest that CTLA4-Ig modulates B-cells function at two levels, directly on B cells and at the B cell-Tfh crosstalk level. These mechanisms likely account for the optimal control of humoral responses observed in KTR treated with Belatacept.