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Identification of drug-specific T lymphocytes in non-allergic donors
No full textChez des patients allergiques, il est possible de retrouver dans leur sérum desanticorps spécifiques du médicament (IgE) et dans leur sang des lymphocytes T spécifiquesdu médicament. La présence de LT spécifiques du médicament chez des patients allergiquessuggère la présentation du médicament par des cellules présentatrices d’antigène telles queles cellules dendritiques.Nous nous sommes alors intéressés à mieux comprendre l’implication deslymphocytes T et des cellules dendritiques dans le développement des allergies auxantibiotiques comme la pénicilline G (ou Benzyl-Pénicilline) ou le sulfaméthoxazole.Ce travail de thèse a permis: i) de démontrer la présence de lymphocytes Tspécifiques de la pénicilline G dans le sang périphérique de donneurs non allergiques à unefréquence mesurable, ii) de développer deux approches expérimentales et de modélisationpour l’identification des épitopes potentiellement présentés aux lymphocytes T et iii)d’étudier l’effet des médicaments sur les cellules dendritiques.Les perspectives de ce travail sont de mieux comprendre les mécanismes impliquésdans les allergies médicamenteuses au niveau des lymphocytes T et des cellules dendritiqueset de développer des tests de prédiction du « potentiel allergique » des médicaments, afinde mieux prédire les allergies médicamenteuses lors du développement des médicaments.In allergic patients, antibodies like IgE or T-lymphocytes specific for the drugimplicated can be detected and measured. Presence of T-lymphocytes specific for the drugin allergic patients suggested the presentation of the culprit drug to T-lymphocytes byantigen presenting cells like dendritic cells.We were interested in better understanding the implication of T-lymphocytes anddendritic cells in the development of antibiotics allergies such as penicillin G (or Benzyl-Penicillin) or sulfamethoxazole.The results obtained in this work allowed us: i) to demonstrate the presence ofbenzyl-penicillin-specific T cells in the peripheral blood of non-allergic donors, at adetectable frequency; ii) to develop two approaches: one experimental and one usingmodelisation for the identification of epitopes potentially presented to T-lymphocytes andiii) to study the effect of drugs on DC.The perspectives of this research work are to better understand the mechanismsimplicated in drug allergies and to develop predictive tests for “drug allergic potential", inorder to be able to better predict drug allergies during drug development
Low dose evaluation of a reference endocrine disruptor, flutamide, on the adult male rat reproductive system
No full textLes perturbateurs endocriniens (PE) font l’objet d’une controverse scientifique à l’heure actuelle car, pour certains scientifiques, ces molécules n’auraient pas de seuil de toxicité et agiraient à de très faibles concentrations. Cette particularité proviendrait du fait que les PE, quelles que soient leurs origines, agissent sur les hormones et leurs récepteurs. A ce titre, ils seraient assujettis aux mêmes règles que les hormones endogènes. Leurs effets à de très faibles doses s’expliqueraient par la sensibilité des récepteurs hormonaux aux faibles fluctuations de concentrations. L’absence de seuil d’effet pour les PE s’expliquerait par différents mécanismes, dont des différences d’affinité suivant la concentration entre substrat et récepteur, qui engendreraient des effets doses non monotones. Un certain nombre de revues remettent en cause ces hypothèses et les observations qui les accompagnent. Elles indiquent notamment le fait que ces données manquent de répétitions, qu’elles sont principalement issues d’études in vitro ou sur des modèles d’organismes en développement et non-nécessairement misent en perspective avec des effets toxiques pour l’organisme. Ainsi ces données ne seraient pas suffisantes pour statuer dans ce débat.Dans ce contexte, afin d’apporter de nouvelles données expérimentales au débat, nous avons cherché à caractériser les effets aux faibles doses d’un PE de référence, le flutamide (FLU), sur l’appareil reproducteur du rat mâle adulte. Pour ce faire, nous avons conduit trois études successives au cours desquelles nous avons exposé des rats Wistar de 7 semaines à une large gamme de doses de FLU. La dose la plus forte est connue pour induire des lésions testiculaires et une atrophie de la prostate. Les autres doses correspondent à la NOAEL définie dans une étude publiée précédemment, et à cette valeur divisée par 10, 100 et 1000, ce qui correspond à des faibles doses selon la définition de l’OMS. Pour chaque étude, chaque groupe était composé de 16 animaux gavés quotidiennement pendant 28 jours. Ces études ont permis d'explorer différents paramètres. Dans le cadre de la caractérisation du mode d'action du flutamide sur le testicule (Exposition --> blocage des récepteurs aux androgènes de l'hypophyse --> augmentation de la LH circulante --> prolifération des cellules de Leydig --> Hyperplasie), nous avons montré que, pour chaque évènement clé, l’effet dose est monotone et qu’il est possible de définir un seuil. Par ailleurs, nous proposons le Pdgfd, un facteur de croissance, comme médiateur de l’effet mitogène de la LH sur les cellules de Leydig.Pour la prostate, le mode d'action du flutamide n’étant pas complètement élucidé à ces niveaux de doses, le travail a été plus exploratoire. Afin d'expliquer, aux niveaux moléculaire et cellulaire, l'origine de la baisse du poids des prostates induites par le flutamide dès 1 mg/kg/j, nous avons exploré trois hypothèses: (1) l'augmentation de l'apoptose, avec un test d'activité des caspases 3 et 9 qui montre une activité supérieure pour le groupe forte dose de 10 mg/kg/j de flutamide, (2) la diminution de la prolifération, avec un marquage ki67 qui ne montre pas de différence entre le groupe témoin et la forte dose, et enfin (3) la baisse de la fonction de sécrétion de la prostate, évaluée par un western blot dirigé contre la probasine qui montre une baisse de sa production. Dans le même temps, nous avons montré, au niveau des transcrits hépatiques (RT-qPCR), que le flutamide exerce un effet-dose monotone sur certaines enzymes impliquées dans le métabolisme des xénobiotiques. En conclusion, dans ce modèle, pour l'ensemble des paramètres explorés, sur le testicule, l’hypophyse, la prostate, le sang et le foie, nous n'avons observé que des effets à seuil et aucun effet non monotone.The dose-response characterization of Endocrine disrupting chemicals (EDCs) toxicity is an on-going debate which is controversial when exploring the nature of the dose-response curve and the effect at the low concentration. A part of the scientific community, suggests these molecules have no toxicity threshold and act at very low concentrations. This assumption stems from the fact that EDCs, whatever their origins, act on hormones and their receptors. As such, they would be subject to the same rules as the endogenous hormones. Effects at very low doses could be explained by the sensitivity of the hormone receptor to small fluctuations in concentrations. The lack of threshold for EDCs may be explained by different mechanisms, including affinity differences according to concentrations between substrate and receptor, which would generate non-monotonic dose-responses. A number of reviews challenge this assumption and the linked observations. They argue that the data are missing replication; they are mainly from in vitro studies or conducted in developing models and not-necessarily associated with toxic effects on the organism. Thus, these data are not sufficient to rule in this debate.In this context, in order to provide new experimental data to this debate, we worked to characterize the effects at low doses of a reference EDCs, flutamide (FLU) on the reproductive system of adult male rats. In that aim, we conducted three successive studies exposing Wistar rats of 7 weeks at a wide range of Flu doses. The highest dose is known to induce testicular damage and atrophy of the prostate gland. Other doses correspond to the defined NOAEL in a study published earlier, and to this value divided by 10, 100 and 1000, corresponding to low doses according to the WHO definition. For each study, each group consisted of 16 animals exposed daily by gavage for 28 days. During characterization of flutamide mode of action on the testis (Exposition -> androgen receptors blocking in the pituitary gland -> increase in circulating LH -> Leydig cells proliferation -> Leydig cells Hyperplasia), we have shown that for every key event, dose-response curve is monotonous and we were able to define a threshold. Furthermore, we suggest that the Pdgfd, a growth factor, mediates the mitogenic effect of LH on Leydig cells.In the prostate gland, the mode of action of flutamide is not completely elucidated at these dose levels, so the work was more exploratory. To explain, at the molecular and cellular levels, the origin of prostate atrophy induced by flutamide from 1 mg/kg/day, we explored three hypotheses: (1) the increase in apoptosis, with a caspases 3 and 9 activity test, which shows a higher activity for the high dosage group of 10 mg/kg/day of flutamide, (2) the decreasing of epithelium proliferation, with Ki67 marker which shows no difference between the control group and the high dose, and finally (3) the decrease in prostate secretory function, assessed by western blot against the Probasin which shows a drop in production.At the same time, we have shown in liver that flutamide has an effect on enzymes involved in the metabolism of xenobiotics with monotonic dose-response.In conclusion, in this model, for all investigated parameters on the testis, pituitary, prostate, blood and liver, we only observed threshold effects and no non-monotonic dose-responses
GILZ (Glucocorticoid-induced leucine zipper) role in polymorphonuclear neutrophil and inflammation resolution
No full textL’élimination des polynucléaires neutrophiles (PN) du site inflammatoire est nécessaire à la résolution de l’inflammation. Lors de cette phase, les PN s’engagent massivement vers l’apoptose et sont phagocytés par les macrophages. Dans certaines pathologies inflammatoires comme le syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA), un défaut des mécanismes d’apoptose des PN est associé à la persistance de l’inflammation et à un mauvais pronostic. GILZ (Glucocorticoid-induced leucine zipper) est une protéine possédant des propriétés anti-inflammatoires, basées principalement sur l’inhibition des facteurs de transcription, comme NF-кB (nuclear factor-kappa B) et AP-1 (activator protein-1). GILZ module également la survie des cellules hématopoïétiques, en favorisant ou retardant l’apoptose selon le type cellulaire étudié. L’objectif de ce travail a été d’évaluer le rôle de GILZ dans les fonctions et l’apoptose du PN lors de l’inflammation. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés aux situations physiopathologiques dans lesquelles GILZ pouvait être exprimé et plus spécifiquement dans le syndrome de détresse respiratoire aiguë (SDRA). Cette pathologie a retenu notre attention pour le caractère systémique de l’inflammation et surtout pour le rôle prépondérant que jouent les neutrophiles dans ce syndrome. Dans le cadre d’une étude clinique prospective menée à l’hôpital Bichat, nous avons pu montrer une plus forte expression de GILZ au niveau transcriptionnel et protéique dans des neutrophiles circulants de patients souffrant de SDRA.Dans la deuxième partie du travail, nous avons évalué le rôle de GILZ dans les fonctions et le phénotype des PN. En utilisant la lignée PLB-985 différenciée en neutrophiles par addition d’acide rétinoïque (ATRA) et de diméthylformamide (DMF), nous avons mis en évidence in vitro que la surexpression de GILZ dans ce modèle de polynucléaires neutrophiles favorisait l’apoptose de ces cellules. Cette apoptose est dépendante des caspases, implique la voie mitochondriale et s’explique notamment par une diminution de l’expression de Mcl-1 (myeloid cell leukemia-1), alors que l’expression des ARNm de mcl-1 n’est pas affectée. Une activation prolongée de JNK (c-JUN N-terminal kinase) serait impliquée et entraînerait la phosphorylation de Mcl-1 et sa dégradation par le protéasome. Ces deux résultats laissent entrevoir un rôle potentiel de GILZ dans la résolution de l’inflammation in vivo. Pour adresser cette question, nous mettons en place le modèle de l’ALI (Acute Lung Injury) ou inflammation pulmonaire aiguë induite par le LPS (lipopolysaccharide), qui est un modèle murin du SDRA. Nous utilisons des souris dans lesquelles l’expression de GILZ a été invalidée spécifiquement dans les neutrophiles. Cette approche nous permettra de mieux comprendre le rôle de GILZ dans la résolution de l’inflammation. GILZ pourrait ainsi représenter une cible thérapeutique dans les pathologies inflammatoires impliquant le PN.Elimination of polymorphonuclear neutrophils (PN) from inflammatory site is a necessary step in the resolution of inflammation, where PN undergo massive apoptosis and are phagocyted by macrophages. In some inflammatory disorders, such as acute respiratory distress syndrome (ARDS), defective apoptosis of neutrophils was described and related to persistent inflammation and poor prognosis. GILZ (Glucocorticoid-induced leucine zipper) is a potent anti-inflammatory protein, mainly through inhibition of NF-кB (nuclear factor-kappa B) and AP-1 (activator protein-1) transcription factors. Moreover, GILZ modulates hematopoietic cells survival, either by preventing or inducing their apoptosis. The overall objective of this work has been to evaluate the role of GILZ in neutrophils functions and apoptosis during inflammation. First, we sought pathophysiological situations where GILZ could be expressed. ARDS caught our attention because of the systemic nature of inflammation and the prominent role of neutrophils. A prospective clinical study was conducted at Bichat hospital and showed a higher GILZ expression at protein and transcriptional levels in blood neutrophils of ARDS patients.Secondly, we evaluated the role of GILZ in neutrophils functions and phenotypes. Using the PLB-985 cell line induced towards the neutrophil lineage using all trans retinoic acid (ATRA) and dimethylformamid (DMF), we evidenced that GILZ over-expression promoted exacerbated apoptosis of these cells. This apoptosis was caspase-dependent, involved the mitochondrial pathway and was explained, at least in part, by a diminution of myeloid cell leukemia-1 (Mcl-1) expression, whereas mcl-1 mRNA levels were not affected. A sustained activation of c-Jun N-terminal kinases (JNK) could be involved and lead to Mcl-1 phosphorylation and subsequent degradation by the proteasome machinery.Altogether, these results suggest a potential role of GILZ in the resolution of inflammation in vivo. To address this question, we currently develop an acute lung injury (ALI) model induced by lipopolysaccharides, which mimics the septic component of ARDS. This model will be implemented in mice invalidated for GILZ specifically in neutrophils. This approach should allow a better understanding of the role of GILZ in the resolution of inflammation. In the future, GILZ could represent a therapeutical target in inflammatory diseases involving neutrophils
PRODUCTION & CHARACTERIZATION OF Bet v 1 RECOMBINANT ALLERGEN INTENDED FOR IMMUNOTHERAPY
No full textL'allergie respiratoire au pollen de bouleau affecte un nombre important de personnes dans le monde. Il est estimé que 100 millions d'individus sont sensibilisés à l'allergène majeur du pollen de bouleau nommé Bet v 1. L’immunothérapie allergénique, basée sur l'administration répétée de l'allergène incriminé, permet la rééducation du système immunitaire du patient d’un profil TH2 vers un profil TH1/Treg et à terme la diminution des symptômes allergiques. Ces travaux de thèse avaient donc pour finalité de produire et de caractériser l'allergène recombinant Bet v 1, à des fins d’immunothérapie allergénique. Dans ce cadre, différentes méthodes analytiques ont été développées et appliquées afin d'optimiser le procédé de production via l'élimination de différentes impuretés liées au produit ou au procédé de production et de documenter la structure de l’allergène. En particulier, l'utilisation de la spectrométrie de masse a permis la détermination de la masse exacte de l'allergène ainsi que la vérification complète de sa séquence en acides aminés. Les travaux en spectrométrie de masse ont également contribué aux détections et identifications de diverses impuretés et produits de dégradations et ont ainsi conduit à plusieurs optimisations du procédé industriel de production de l'allergène recombinant. Les activités immunologiques de certains produits de dégradations ont également été investiguées. La structure tertiaire (spatiale) de l'allergène a été déterminée par diffraction aux rayons X. Enfin, ces travaux ont permis de documenter la qualité de l'allergène recombinant rBet v 1 afin i) de l'établir comme substance de référence pour la Pharmacopée Européenne et ii) de procéder à une étude clinique d’immunothérapie allergénique de phase II auprès de 483 patients allergiques au pollen de bouleau.Respiratory allergy to birch pollen affects a large number of people in the world. It is estimated that 100 million people are sensitized to the major allergen from birch pollen, namely Bet v 1. Allergen immunotherapy, based on the repeated administration of the allergen of interest, allows the modification of the patient's immune response from a TH2 to a TH1/Treg pattern and thus the reduction of allergic symptoms. This study was therefore aimed to produce and characterize the recombinant Bet v 1 (rBet v 1) allergen, for immunotherapy purpose.In this context, various analytical methods have been developed and applied in order to optimize the production of rBet v 1 via the reduction of process or product-related impurities as well as to document the quality of the purified allergen. In particular, the use of mass spectrometry has allowed the determination of the exact mass of the intact allergen and the complete verification of its amino acid sequence. Mass spectrometry data have also contributed to the detection and identification of impurities and degradation products and have therefore led to several optimizations of the industrial process for the production of the recombinant allergen. Immunological activities of certain degradation products were also investigated and the allergen tertiary structure was determined by X-ray diffraction. Finally, this study was decisive in order i) to establish rBet v 1 as a chemical reference substance for the European Pharmacopoeia as well as ii) to perform a phase II clinical study conducted in 483 patients with birch pollen-induced rhinoconjunctivitis
Regulation of T-cell apoptosis by proteins of the TSC-22D family
No full textLes protéines GILZ (Glucocorticoid-Induced Leucine Zipper) et TSC-22 (Transforming growth factor-beta Stimulated Clone-22) appartiennent à la famille de protéines TSC-22D (TSC-22 Domain). GILZ a été décrit précédemment comme étant induit au cours de la déprivation en interleukine-2 (IL-2) des lymphocytes de la lignée cellulaire CTLL-2, permettant ainsi de retarder leur apoptose. Le but de notre travail était de déterminer les rôles respectifs de GILZ et TSC-22 au cours de l’apoptose des cellules CTLL-2.Nos résultats ont permis de montrer que TSC-22 augmentait l’apoptose induite par la déprivation en IL-2 des cellules CTLL-2. Nous avons mis en évidence une augmentation de l’activation des caspases ainsi qu’une régulation positive de l’expression de BIM. Nous avons en outre montré que l’expression de GILZ, protéine anti-apoptotique, induite lors de la déprivation en IL-2, était régulée négativement en présence de TSC-22. Enfin, nous avons montré que l’expression de l’ARNm de gilz était régulée négativement par TSC-22, mais que la stabilité de son ARNm n’était pas modifiée.Notre travail a donc permis de montrer que TSC-22 accélère l’entrée en apoptose des lymphocytes T en régulant négativement l’expression de la protéine anti-apoptotique GILZ.GILZ (Glucocorticoid-Induced Leucine Zipper) and TSC-22 (Transforming growth factor-beta Stimulated Clone-22) belong to the TSC-22D (TSC-22 Domain) family of proteins. GILZ has been previously shown to be induced upon interleukin-2 (IL-2) deprivation in the T-cell line CTLL-2, allowing cells to delay apoptosis. The aim of our study was to elucidate the respective roles of GILZ and TSC-22 during IL-2 deprivation-induced T-lymphocytes apoptosis.Our results demonstrated that TSC-22 increased CTLL-2 cells apoptosis induced upon IL-2 deprivation. We highlighted in TSC-22 expressing cells both an increase in caspases activation and BIM expression up-regulation. We also demonstrated that GILZ expression, an anti-apoptotic protein, known to be induced after IL-2 withdrawal, was down-regulated in the presence of TSC-22. Moreover, we showed that gilz mRNA expression was also significantly repressed, but gilz mRNA half-life was not modified.Altogether, these results suggest that, in T-cells, TSC-22 could behave as a repressor of GILZ expression, accelerating IL-2 deprivation-induced apoptosis
Impact of the environment on β-lactam specific T-cell responses : consequences for allergy
No full textL’allergie aux bêta-lactamines (BL) est l’allergie médicamenteuse la plus fréquente constituant ainsi un véritable problème de santé publique. L’objectif de ce travail de thèse a été d’évaluer l’impact de l’environnement sur le déclenchement des hypersensibilités aux BL. Nous nous sommes plus particulièrement intéressés à deux aspects de cet environnement : l’exposition environnementale et l’environnement à l’échelle cellulaire. Dans un premier temps, nous avons étudié l’impact de l’exposition environnementale aux nanoparticules de silice amorphe (aSNP), un additif alimentaire largement utilisé. Nos résultats ont permis de montrer que ces nanoparticules agissaient comme un signal de danger avec une augmentation de l’activation des cellules dendritiques (DCs) humaines caractérisée par une modulation de l’expression des molécules d’activation (CD83, CD86 et CXCR4) et la sécrétion de cytokines et de chimiokines pro-inflammatoires (CXCL-8 et CXCL-12). Ces modifications phénotypiques observées sur la DC ont un impact significatif sur la réponse lymphocytaire caractérisée par une augmentation de la prolifération des lymphocytes T (LT) ainsi qu’une augmentation de la sécrétion d’IL-5 par les lignées de LT reconnaissant la benzylpénicilline (BP) suggérant une orientation vers une réponse pro-allergique Th2. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés à l’environnement cellulaire et à son impact sur l’orientation de la réponse lymphocytaire dirigée contre le médicament. Nos travaux ont permis de démontrer que la BP pouvait entrer sous sa forme libre dans les DCs et se conjuguer avec l’albumine humaine à l’intérieur des cellules. Cette hapténisation intracellulaire déclenchait l’activation d’un répertoire de LT CD8+ naïfs reconnaissant la BP. In fine, ce travail permet une meilleure compréhension de l’impact de l’environnement sur les réponses allergiques tant au niveau environnemental qu’au niveau cellulaire.Beta-lactam (BL) allergy is the most common drug allergy constituting a real public health problem. The objective of this work was to assess the impact of the environment on the onset of BL hypersensitivity. We were particularly interested in two aspects of this environment: environmental exposure and the environment at the cellular level. First, we studied the impact of environmental exposure to amorphous silica nanoparticles (aSNP), a widely used food additive. We showed that aSNP act as a danger signal with an increase in the activation of human dendritic cells (DCs) characterized by an augmentation in the expression of the activation molecules (CD83, CD86 and CXCR4) and an increased secretion of pro-inflammatory cytokines and chemokines (CXCL-8 and CXCL-12). Our results also showed that these phenotypic modifications had a significant impact on the T-cell response characterized by an increase in lymphocyte proliferation as well as an increase in IL-5 secretion by BP specific T-cell lines, suggesting an orientation towards a pro-allergic Th2 response. Secondly, we studied the cellular environment and its impact on drug-specific T-cells responses. Our work showed that BP could enter in its free form in DCs and bind with human albumin in DCs. This intracellular haptenation triggered CD8+ T-cell activation. In resume, this work allows a better understanding of the impact of the environment on allergic responses both at the environmental and cellular level
Type 2 dendritic cells caracterization : Application to the research of biomarkers of allergen immunotherapy
No full textL’allergie ou l’hypersensibilité de type I est une réponse inappropriée du système immunitaire à une substance étrangère à l’organisme, nommée « allergène ». L’immunothérapie allergénique (ITA) est actuellement le seul traitement sur le marché qui permet de traiter l’étiologie de la maladie allergique par opposition aux traitements symptomatiques qui diminuent temporairement les manifestations allergiques. Son action consiste à réduire la sensibilité de l’organisme vis-à-vis de l’allergène en modulant progressivement la réponse immunitaire dirigée contre ce dernier. L’objectif de cette thèse était de définir des biomarqueurs d’efficacité clinique utilisables dans le cadre des traitements de l’ITA. La stratégie de recherche est basée sur une hypothèse qui consiste à suggérer que les cellules dendritiques (DCs) sont impliquées dans le succès de l’immunothérapie. En particulier, nous supposons que le traitement induit une baisse des DCs de type 2 (DC2), qui induisent des lymphocytes T auxiliaires de type 2 (TH2), et une augmentation des DCs régulatrices (DCreg), qui induisent des lymphocytes T régulateurs. La première partie de cette thèse a consisté à mettre au point des conditions de culture induisant des DC2. Pour cela, un criblage de molécules biologiques et pharmacologiques a été entrepris sur les DCs dérivées des monocytes afin d’induire in vitro des DC2 et a conduit à la mise au point d’un mélange de plusieurs molécules, dont certaines sont impliquées dans les mécanismes de l’allergie. Le phénotype des DC2 obtenu a été étudié ainsi que la polarisation des lymphocytes T induite après co-cultures en comparaison avec des DCs de type 1 (DC1) et des DCreg.La deuxième partie de cette thèse a consisté à analyser, à l’échelle moléculaire, les différents types de DCs induites (DC1, DC2 et DCreg). Pour cela, deux techniques ont été utilisées, une analyse transcriptomique par puces à ADN et une analyse protéomique par spectrométrie de masse sans marquage, pour comparer le transcriptome et le protéome des DCs induites. Le différentiel d’expression des marqueurs les plus pertinents a été validé au niveau transcriptionnel et protéique.Dans la troisième partie de cette thèse, le suivi des marqueurs dans des cellules du sang de patients allergiques traités ou non par ITA lors d’une étude clinique randomisée, contrôlée, en double aveugle, a permis de définir six nouveaux candidats biomarqueurs d’efficacité de l’immunothérapie, dont trois spécifiques des DC2 et trois autres spécifiques des DCreg. Ces marqueurs pourront être suivis lors des traitements d’ITA pour distinguer les patients répondeurs des non-répondeurs.Allergy or type I hypersensitivity is an inappropriate response of the immune system to a foreign substance in the body, called "allergen". Allergen immunotherapy (AIT) is currently the only treatment on the market that can handle the etiology of allergic disease versus symptomatic treatments that temporarily reduce allergic manifestations. Its action is to reduce the sensitivity of the body against allergens.The aim of this thesis was to define biomarkers of clinical efficacy of AIT. The research strategy is based on the following hypothesis: dendritic cells (DCs) are involved in the success of immunotherapy. In particular, we assume that the treatment induces a decrease in DCs type 2 (DC2), which induce type 2 helper T cells, and an increase of regulatory DCs (DCreg), which induce regulatory T cells.First, we defined optimal culture conditions inducing the polarization of in vitro immature monocyte-derived DCs (MoDCs) toward a DC2 pattern. After screening several biological and pharmaceutical agents, we selected a cocktail of six molecules with some of them are pro-allergenic molecules. The phenotype of those DC2 cells and the CD4+ T cell polarization induced after coculture were characterized extensively in comparison with type 1 DC (DC1) and DCreg.In a second part, we compared the transcriptomes and the proteomes of MoDCs polarized into DC1, DC2 and DCreg by using cDNA microarrays together with label-free mass spectrometry. The differential expression of the most relevant markers was confirmed at the transcriptional and protein level. In the third part, markers were also followed in the peripheral blood from allergic patients enrolled in a randomized, double-blind, placebo-controlled AIT study. The expression of three DC2 markers was down-regulated and of three DCreg markers was up-regulated in patients who responded to the treatment and correlated with clinical efficacy. These markers could be used as follow-up read-outs of AIT efficacy in order of to discriminate responders from nonresponders
Protein aggregation and immunization : study of dendritic cells maturation and T-cell response
No full textL’immunogénicité des biothérapies constitue une limitation majeure au traitement des patients atteints de maladies chroniques et se traduit par la production d’anticorps dirigés contre le biomédicament (anti-drug antibodies, ADA). La détection d’ADA de haute affinité et d’isotypes divers chez les patients suggère la mise en place d’une réponse immunitaire adaptative classique orchestrée par les cellules dendritiques. Par ailleurs, la présence d’agrégats protéiques dans les spécialités administrées serait un des facteurs favorisant l’immunogénicité, ces agrégats pouvant jouer le rôle de signal de danger.L’objectif de notre travail était de mieux comprendre les interactions des agrégats de protéines avec les cellules dendritiques et les lymphocytes T aboutissant au déclenchement d’une réponse immunitaire adaptative spécifique nécessaire à la production d’ADA.Dans un premier temps, nous avons montré que des agrégats d’infliximab, anticorps monoclonal anti-TNFa;, induisaient la maturation de cellules dendritiques humaines dérivées de monocytes (moDC). Celle-ci se traduit par l’augmentation de l’expression de marqueurs membranaires d’activation et de costimulation et la sécrétion de cytokines et chimiokines pro-inflammatoires. Nous avons également montré que ces modifications phénotypiques induites par les agrégats favorisaient la prolifération de lymphocytes T CD4+ et la production de cytokines. Par la suite, nous avons décrit les mécanismes cellulaires précoces impliqués dans l’activation de ces cellules en montrant que la neutralisation du récepteur FcgRIIa et de la tyrosine kinase Syk inhibait la maturation des moDC ainsi que l’activation des lymphocytes T CD4+.Par ailleurs, nous avons évalué le rôle des agrégats d’infliximab dans la génération de néo-épitopes, en mettant en évidence l’existence d’un répertoire de lymphocytes T CD4+ naïfs reconnaissant spécifiquement les agrégats d’infliximab, chez le sujet sain. Ainsi, grâce à des préparations d’agrégats bien caractérisées et d’un modèle de co-cultures autologues de lymphocytes T CD4+ naïfs et de moDC chargées avec les agrégats, nous avons montré que la fréquence de LT CD4+ naïfs spécifiques des agrégats d’infliximab est plus importante que celle retrouvée pour l’anticorps natif. Ces résultats suggèrent une présentation accrue d'épitopes et de néo-épitopes dérivant des agrégats d'infliximab.In fine, ce travail contribue à une meilleure compréhension des conséquences biologiques de l’agrégation des protéines à visée thérapeutique sur le déclenchement de la réponse immunitaire adaptative spécifique en mettant l’accent sur les rôles adjuvant et antigénique des agrégats protéiques.Immunogenicity of biotherapeutic proteins is a major drawback in the treatment of patients with chronic diseases characterized by the production of anti-drug antibodies (ADA). The detection of ADA with high affinity and of various isotypes suggests a CD4 T cell-dependent adaptive immune response with a pivotal role for dendritic cells. Among other factors, the presence of protein aggregates in the administered products can promote immunogenicity, as aggregates seem to act as danger signals.The aim of our work is to better understand the interactions of protein aggregates with dendritic cells and T cells, leading to the establishment of a specific adaptive immune response needed for the production of ADA.We first showed that aggregation of infliximab, a monoclonal anti-TNFa; antibody, induced the maturation of human monocyte-derived dendritic cells (moDC) via an increase in the expression of activation and costimulatory surface markers and the secretion of pro-inflammatory cytokines and chemokines. Moreover, we showed that these phenotypic changes induced by aggregates promote CD4 T-cell proliferation and cytokine production. Subsequently, we described the early events involved in moDC and T-cell response by showing that the neutralization of the FcgRIIa receptor and the tyrosine kinase Syk inhibited moDC maturation and CD4 T-cell activation.Furthermore, we evaluated the involvement of infliximab aggregates in the generation of neo-epitopes by identifying a naïve CD4 T-cell repertoire recognizing infliximab aggregates in healthy subjects. By testing well characterized aggregate preparations and using an autologous co-culture model of naïve CD4 T cells and moDC loaded with aggregates, we showed that the frequency of naïve CD4 T cells specific for infliximab aggregates was higher than the one found for the native antibody. These results suggested an increased presentation of epitopes and neo-epitopes derived from infliximab aggregates.In resume, our work contributes to a better understanding of the biological consequences of therapeutic protein aggregation on the onset of the specific adaptive immune response by focusing on the adjuvant and antigenic role of protein aggregates
Effect of protein aggregates on Dendritic Cell maturation : implication for immunogenicity
No full textUn inconvénient majeur de l’utilisation des protéines thérapeutiques est leur immunogénicité,c'est-à-dire le déclenchement chez les patients d’une réponse immunitaire, avec production d’anticorps (anti-drug antibodies, ADA). Parmi les facteurs contributifs, les agrégats de protéines dans les spécialités administrées pourraient jouer un rôle majeur dans l’immunogénicité. Par ailleurs, la présence d’ADA de haute affinité et de divers isotypes suggère la mise en place d’une réponse immunitaire classique, faisant intervenir les cellules présentatrices d’antigènes et plus particulièrement les cellules dendritiques.Nous avons développé un modèle d’étude de l’impact d’agrégats de protéines sur la maturation de cellules dendritiques, dérivées de monocytes isolés du sang(moDC). Dans ce but, des agrégats d’hormone de croissance (GH) et d’anticorps (Rituximab) ou d’IgG1 polyclonale ont été produits et caractérisés.Nous avons montré que ces agrégats induisent la maturation des moDC, objectivée par une augmentation de l’expression de marqueurs d’activation et de co-stimulation (CD40, CD80,CD83, CD86 et HLA-DR), et par l’augmentation dela production de cytokines et chimiokines proinflammatoires (IL-6, IL-8,IL-12p40, CCL2, CCL3,CCL4 et CXCL10).En utilisant un modèle de co-culture allogénique,nous avons montré que les moDC stimulées par les agrégats induisent la prolifération de lymphocytes TCD4+, dont la polarisation dépendait de la nature de la protéine. Ainsi les agrégats de GH conduisent à une production majoritaire d’IFNγ, signe d’une réponse de type Th1, tandis que les agrégats d’anticorps induisent une réponse mixte, Th1, Th2,Th17 (production d’IFNγ, IL-5, IL-13 et IL-17.Enfin, nous avons commencé l’étude des mécanismes intra cellulaires impliqués dans l’activation des moDC, en montrant que les agrégats de GH induisent la phosphorylation de p38MAPK, ERK, JNK et NF-κB (p65). Ces mêmes voies de signalisation sont impliquées dans l’expression de CXCL10,chimiokine connue pour induire la polarisation Th1.Au final, ces résultats confirment l’effet immunomodulateur des agrégats de protéines sur les cellules dendritiques et précisent leur rôle de signal de danger conduisant à la mise en place d’une réponse immunitaire contre les protéines thérapeutiques.A major drawback in therapeutic biological products (BP) use is the development of anti-drug antibodies (ADA) in patients. Among other factors, BP aggregates seems to play a major role in immunogenicity. Moreover, the presence of ADA with high affinity and different isotypes suggest a CD4 T-cell dependent immune response and therefore a pivotal role for antigen presenting cells, such as dendritic dells (DC).In order to determine if BP aggregates participate to DC activation, aggregates form human growth hormone (GH) and antibodies (Rituximab and polyclonal IgG1) were produced and characterized.Their impact was tested on a model of monocytederived dendritic cells (mo-DC).We have shown aggregates were able to induce moDC maturation, as observed with increase of key co-stimulatory and maturation markers (CD40, CD80, CD83, CD86 and HLA-DR), and by increase of pro-inflammatory cytokines and chemokines (IL-6, IL-8, IL-12p40, CCL2, CCL3, CCL4, CXCL10).Using an allogenic model of co-culture, we have shown that moDC stimulated with aggregates were able to induce CD4+ T cells proliferation.Polarization was different following the nature of the protein. GH aggregates were able to induceIFNγ, sign of Th1 response, whereas antibody aggregates induced Th1, Th2, Th17 mix response (with production of IFNγ, IL-5, IL-13 and IL-17).Finally, we started to study intracellular mechanisms involved in moDC activation, by showing that GH aggregates were able to induce p38MAPK, ERK, JNK and NF-κB (p65)phosphorylation. These pathways are involved in CXCL10 expression, which is implicated in Th1 polarization. These results confirmed the immunomodulary effect of protein aggregates on DC and their role as danger signal, inducing an immune response against therapeutic proteins
Identification and characterization of benzylpenicillin-hapten peptides responsible for naïve T-cell activation and immunization of allergic patients to penicillin
No full textLes pénicillines font partie des molécules chimiques les plus fréquemment impliquées dans l’allergie médicamenteuse. Selon l’hypothèse de l’haptène, les molécules chimiques de petite taille doivent se lier aux protéines pour êtres immunogènes. Cependant, très peu est connu sur le processus d’immunisation des patients aux bioconjugués pénicilline-protéine. Notre groupe a récemment synthétisé des bioconjugués albumine sérique humaine-benzylpénicilline (HSA-BP) et a démontré l'existence de lymphocytes T CD4+ naïfs spécifiques du bioconjugué HSA-BP chez des donneurs sains. L'objectif de ce travail de thèse est d'identifier des séquences peptidiques issus de la HSA hapténisées avec la BP, impliquées dans l’activation des cellules T naïves ainsi que l’immunisation des patients allergiques et par conséquent les manifestations cliniques. Notre stratégie combine la spectrométrie de masse, la modélisation moléculaire et le criblage virtuel, la synthèse chimique orientée et la validation biologique sur des lignées de cellules T de longues durées chez les donneurs sains, et à l’aide du test de transformation lymphocytaire ainsi que les lignées de cellules T de courte durée chez les patients allergiques. Cette étude a permis: (1) l’identification des résidus lysine présents sur la HSA hapténisés par la BP par spectrométrie de masse, (2) la sélection par une approche in silico des peptides de 15-mer potentiellement immunogènes, (3) la synthèse orientée de ces peptides-BP à l’aide d’un monomère lysine-BP, (4) l’identification des épitopes reconnus par les cellules T naïves de donneurs sains, (5) la validation de deux épitopes situés sur les lysines 159 et 525 chez les patients allergiques aux pénicillines et (6) confirmation de la HSA comme un bon modèle pour l’hapténisation de la BP.Penicillins are among the most prevalent drug-inducing allergy. According to the hapten hypothesis small chemical molecules needs to bind to proteins to be immunogenic. However, little is known on the process of patients immunization to penicillin-protein conjugates. Our group has recently synthesized benzylpenicillin-human serum albumin (BP-HSA) bioconjugate and demonstrated the existence of naïve CD4+ T lymphocytes specific to BP-HSA in healthy donors. The objective of this work was to identify peptides sequences from HSA haptenized with BP involved in naïve T-cells activation, immunization of patients and consequently the clinical manifestations. Our strategy combines mass spectrometry, molecular modeling and virtual screening, chemical oriented synthesis and biological validation using long-term T-cell lines in healthy donors and the lymphocyte transformation test as well as short-term T-cell lines in allergic patients. This study allowed: (1) the identification of lysine residues involved in the BP binding to HSA using mass spectrometry, (2) the selection of BP-peptides containing the lysine residues likely to induce immune response using an in silico approach, (3) the synthesis of the selected BP-15 mer peptide bioconjugates using a lysine-BP monomer, (4) the identification of epitopes recognized by naïve T cells from healthy donors, (5) the validation of two epitopes located on lysines 159 and 525 in allergic patients to penicillins and (6) the confirmation of HSA as a good model for BP haptenation
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