Biologic therapies and non-melanoma skin cancer rates in three chronic immune-mediated diseases

Trabalho Final do Curso de Mestrado Integrado em Medicina, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2014

Étude de la reconstitution de l’immunité spécifique au cytomégalovirus et au virus de la varicelle suite à la transplantation de sang de cordon ombilical

La transplantation de sang de cordon ombilical (TSCO) constitue un traitement de choix pour une multitude de pathologies hématologiques malignes et non malignes chez l’enfant et dans certains cas l’adulte. La TSCO est associée à certaines complications, dont une reconstitution immunitaire plus lente et une incidence élevée d’infections opportunistes, notamment celles reliées au cytomégalovirus (CMV) et au virus varicella-zoster (VZV). Dans le cadre de ce travail, nous nous sommes intéressés dans un premier temps à la caractérisation de la reconstitution immunitaire spécifique au CMV et au VZV. Nos résultats ont démontré que la reconstitution de l’immunité cellulaire ne requiert ni un statut séropositif pré-transplantation ni le développement de la maladie. De plus, des reconstitutions spontanées ont été détectées chez certains patients séronégatifs vis-à-vis du CMV ou du VZV. Outre le fait qu’elle se manifeste surtout à partir de 6 mois post-transplantation, ladite reconstitution mérite le qualificatif de « protectrice » en termes de réactivations virales et du développement de signes cliniques lorsqu’une fréquence de 150 cellules produisant l’IFN-γ/million est dépassée. Toutefois, moins de 5% des patients développent une réponse T anti-VZV et anti-CMV au cours 100 premiers jours suivant la TSCO. Il est donc possible que les lymphocytes CD8+ T provenant du SCO, comparativement à leurs homologues provenant de la moelle osseuse (MO), présentent un défaut de fonctionnalité, communément appelé « épuisement clonal ». La caractérisation du répertoire de récepteurs inhibiteurs exprimés par les cellules T CD8+ suivant la TSCO ou la transplantation de moelle osseuse (TMO) a révélé une augmentation significative de la fréquence des cellules exprimant PD-1 tôt suivant la transplantation. Cette population, caractérisée majoritairement par un phénotype effecteur-mémoire (EM), démontre une perte significative de la capacité proliférative et exprime moins d'IFN-γ, d'IL-2, de TNF-α et de CD107a. Une meilleure caractérisation de la reconstitution immunitaire après TSCO permettrait, d'une part de sélectionner des biomarqueurs en vue d’une meilleure gestion des patients à risques de développer des infections virales et/ou de rechuter, et d'autre part d'améliorer leur pronostic.

Étude de la reconstitution de l’immunité spécifique au cytomégalovirus et au virus de la varicelle suite à la transplantation de sang de cordon ombilical

La transplantation de sang de cordon ombilical (TSCO) constitue un traitement de choix pour une multitude de pathologies hématologiques malignes et non malignes chez l’enfant et dans certains cas l’adulte. La TSCO est associée à certaines complications, dont une reconstitution immunitaire plus lente et une incidence élevée d’infections opportunistes, notamment celles reliées au cytomégalovirus (CMV) et au virus varicella-zoster (VZV). Dans le cadre de ce travail, nous nous sommes intéressés dans un premier temps à la caractérisation de la reconstitution immunitaire spécifique au CMV et au VZV. Nos résultats ont démontré que la reconstitution de l’immunité cellulaire ne requiert ni un statut séropositif pré-transplantation ni le développement de la maladie. De plus, des reconstitutions spontanées ont été détectées chez certains patients séronégatifs vis-à-vis du CMV ou du VZV. Outre le fait qu’elle se manifeste surtout à partir de 6 mois post-transplantation, ladite reconstitution mérite le qualificatif de « protectrice » en termes de réactivations virales et du développement de signes cliniques lorsqu’une fréquence de 150 cellules produisant l’IFN-γ/million est dépassée. Toutefois, moins de 5% des patients développent une réponse T anti-VZV et anti-CMV au cours 100 premiers jours suivant la TSCO. Il est donc possible que les lymphocytes CD8+ T provenant du SCO, comparativement à leurs homologues provenant de la moelle osseuse (MO), présentent un défaut de fonctionnalité, communément appelé « épuisement clonal ». La caractérisation du répertoire de récepteurs inhibiteurs exprimés par les cellules T CD8+ suivant la TSCO ou la transplantation de moelle osseuse (TMO) a révélé une augmentation significative de la fréquence des cellules exprimant PD-1 tôt suivant la transplantation. Cette population, caractérisée majoritairement par un phénotype effecteur-mémoire (EM), démontre une perte significative de la capacité proliférative et exprime moins d'IFN-γ, d'IL-2, de TNF-α et de CD107a. Une meilleure caractérisation de la reconstitution immunitaire après TSCO permettrait, d'une part de sélectionner des biomarqueurs en vue d’une meilleure gestion des patients à risques de développer des infections virales et/ou de rechuter, et d'autre part d'améliorer leur pronostic.

Identification of 15 new psoriasis susceptibility loci highlights the role of innate immunity

To gain further insight into the genetic architecture of psoriasis, we conducted a meta-analysis of 3 genome-wide association studies (GWAS) and 2 independent data sets genotyped on the Immunochip, including 10,588 cases and 22,806 controls. We identified 15 new susceptibility loci, increasing to 36 the number associated with psoriasis in European individuals. We also identified, using conditional analyses, five independent signals within previously known loci. The newly identified loci shared with other autoimmune diseases include candidate genes with roles in regulating T-cell function (such as RUNX3, TAGAP and STAT3). Notably, they included candidate genes whose products are involved in innate host defense, including interferon-mediated antiviral responses (DDX58), macrophage activation (ZC3H12C) and nuclear factor (NF)-κB signaling (CARD14 and CARM1). These results portend a better understanding of shared and distinctive genetic determinants of immune-mediated inflammatory disorders and emphasize the importance of the skin in innate and acquired host defense. © 2012 Nature America, Inc. All rights reserved.

Identification of collagenolytic MMP networks as potential biomarkers in progressive chronic periodontitis subjects and MMP-8 null allele model

Chronic periodontitis results from a complex aetiology, including the formation of a subgingival biofilm and the elicitation of the host s immune and inflammatory response. The hallmark of chronic periodontitis is alveolar bone loss and soft periodontal tissue destruction. Evidence supports that periodontitis progresses in dynamic states of exacerbation and remission or quiescence. The major clinical approach to identify disease progression is the tolerance method, based on sequential probing. Collagen degradation is one of the key events in periodontal destructive lesions. Matrix metalloproteinase (MMP)-8 and MMP-13 are the primary collagenolytic MMPs that are associated with the severity of periodontal inflammation and disease, either by a direct breakdown of the collagenised matrix or by the processing of non-matrix bioactive substrates. Despite the numerous host mediators that have been proposed as potential biomarkers for chronic periodontitis, they reflect inflammation rather than the loss of periodontal attachment. The aim of the present study was to determine the key molecular MMP-8 and -13 interactions in gingival crevicular fluid (GCF) and gingival tissue from progressive periodontitis lesions and MMP-8 null allele mouse model. In study (I), GCF and gingival biopsies from active and inactive sites of chronic periodontitis patients, which were determined clinically by the tolerance method, and healthy GCF were analysed for MMP-13 and tissue inhibitor of matrix metalloproteinases (TIMP)-1. Chronic periodontitis was characterised by increased MMP-13 levels and the active sites showed a tendency of decreased TIMP-1 levels associated with increments of MMP-13 and total protein concentration compared to inactive sites. In study (II), we investigated whether MMP-13 activity was associated with TIMP-1, bone collagen breakdown through ICTP levels, as well as the activation rate of MMP-9 in destructive lesions. The active sites demonstrated increased GCF ICTP levels as well as lowered TIMP-1 detection along with elevated MMP-13 activity. MMP-9 activation rate was enhanced by MMP-13 in diseased gingival tissue. In study (III), we analysed the potential association between the levels, molecular forms, isoenzyme distribution and degree of activation of MMP-8, MMP-14, MPO and the inhibitor TIMP-1 in GCF from periodontitis progressive patients at baseline and after periodontal therapy. A positive correlation was found for MPO/MMP-8 and their levels associated with progression episodes and treatment response. Because MMP-8 is activated by hypochlorous acid in vitro, our results suggested an interaction between the MPO oxidative pathway and MMP-8 activation in GCF. Finally, in study (IV), on the basis of the previous finding that MMP-8-deficient mice showed impaired neutrophil responses and severe alveolar bone loss, we aimed to characterise the detection patterns of LIX/CXCL5, SDF-1/CXCL12 and RANKL in P. gingivalis-induced experimental periodontitis and in the MMP-8-/- murine model. The detection of neutrophil-chemoattractant LIX/CXCL5 was restricted to the oral-periodontal interface and its levels were reduced in infected MMP-8 null mice vs. wild type mice, whereas the detection of SDF-1/CXCL12 and RANKL in periodontal tissues increased in experimentally-induced periodontitis, irrespectively from the genotype. Accordingly, MMP-8 might regulate LIX/CXCL5 levels by undetermined mechanisms, and SDF-1/CXCL12 and RANKL might promote the development and/or progression of periodontitis.

Statistical and econometric analysis of the treatment of HIV/AIDS

The epidemic of HIV/AIDS in the United States is constantly changing and evolving, starting from patient zero to now an estimated 650,000 to 900,000 Americans infected. The nature and course of HIV changed dramatically with the introduction of antiretrovirals. This discourse examines many different facets of HIV from the beginning where there wasn't any treatment for HIV until the present era of highly active antiretroviral therapy (HAART). By utilizing statistical analysis of clinical data, this paper examines where we were, where we are and projections as to where treatment of HIV/AIDS is headed.

Chapter Two describes the datasets that were used for the analyses. The primary database utilized was collected by myself from an outpatient HIV clinic. The data included dates from 1984 until the present. The second database was from the Multicenter AIDS Cohort Study (MACS) public dataset. The data from the MACS cover the time between 1984 and October 1992. Comparisons are made between both datasets.

Chapter Three discusses where we were. Before the first anti-HIV drugs (called antiretrovirals) were approved, there was no treatment to slow the progression of HIV. The first generation of antiretrovirals, reverse transcriptase inhibitors such as AZT (zidovudine), DDI (didanosine), DDC (zalcitabine), and D4T (stavudine) provided the first treatment for HIV. The first clinical trials showed that these antiretrovirals had a significant impact on increasing patient survival. The trials also showed that patients on these drugs had increased CD4+ T cell counts. Chapter Three examines the distributions of CD4 T cell counts. The results show that the estimated distributions of CD4 T cell counts are distinctly non-Gaussian. Thus distributional assumptions regarding CD4 T cell counts must be taken, into account when performing analyses with this marker. The results also show the estimated CD4 T cell distributions for each disease stage: asymptomatic, symptomatic and AIDS are non-Gaussian. Interestingly, the distribution of CD4 T cell counts for the asymptomatic period is significantly below that of the CD4 T cell distribution for the uninfected population suggesting that even in patients with no outward symptoms of HIV infection, there exists high levels of immunosuppression.

Chapter Four discusses where we are at present. HIV quickly grew resistant to reverse transcriptase inhibitors which were given sequentially as mono or dual therapy. As resistance grew, the positive effects of the reverse transcriptase inhibitors on CD4 T cell counts and survival dissipated. As the old era faded a new era characterized by a new class of drugs and new technology changed the way that we treat HIV-infected patients. Viral load assays were able to quantify the levels of HIV RNA in the blood. By quantifying the viral load, one now had a faster, more direct way to test antiretroviral regimen efficacy. Protease inhibitors, which attacked a different region of HIV than reverse transcriptase inhibitors, when used in combination with other antiretroviral agents were found to dramatically and significantly reduce the HIV RNA levels in the blood. Patients also experienced significant increases in CD4 T cell counts. For the first time in the epidemic, there was hope. It was hypothesized that with HAART, viral levels could be kept so low that the immune system as measured by CD4 T cell counts would be able to recover. If these viral levels could be kept low enough, it would be possible for the immune system to eradicate the virus. The hypothesis of immune reconstitution, that is bringing CD4 T cell counts up to levels seen in uninfected patients, is tested in Chapter Four. It was found that for these patients, there was not enough of a CD4 T cell increase to be consistent with the hypothesis of immune reconstitution.

In Chapter Five, the effectiveness of long-term HAART is analyzed. Survival analysis was conducted on 213 patients on long-term HAART. The primary endpoint was presence of an AIDS defining illness. A high level of clinical failure, or progression to an endpoint, was found.

Chapter Six yields insights into where we are going. New technology such as viral genotypic testing, that looks at the genetic structure of HIV and determines where mutations have occurred, has shown that HIV is capable of producing resistance mutations that confer multiple drug resistance. This section looks at resistance issues and speculates, ceterus parabis, where the state of HIV is going. This section first addresses viral genotype and the correlates of viral load and disease progression. A second analysis looks at patients who have failed their primary attempts at HAART and subsequent salvage therapy. It was found that salvage regimens, efforts to control viral replication through the administration of different combinations of antiretrovirals, were not effective in 90 percent of the population in controlling viral replication. Thus, primary attempts at therapy offer the best change of viral suppression and delay of disease progression. Documentation of transmission of drug-resistant virus suggests that the public health crisis of HIV is far from over. Drug resistant HIV can sustain the epidemic and hamper our efforts to treat HIV infection. The data presented suggest that the decrease in the morbidity and mortality due to HIV/AIDS is transient. Deaths due to HIV will increase and public health officials must prepare for this eventuality unless new treatments become available. These results also underscore the importance of the vaccine effort.

The final chapter looks at the economic issues related to HIV. The direct and indirect costs of treating HIV/AIDS are very high. For the first time in the epidemic, there exists treatment that can actually slow disease progression. The direct costs for HAART are estimated. It is estimated that the direct lifetime costs for treating each HIV infected patient with HAART is between $353,000 to $598,000 depending on how long HAART prolongs life. If one looks at the incremental cost per year of life saved it is only $101,000. This is comparable with the incremental costs per year of life saved from coronary artery bypass surgery.

Policy makers need to be aware that although HAART can delay disease progression, it is not a cure and HIV is not over. The results presented here suggest that the decreases in the morbidity and mortality due to HIV are transient. Policymakers need to be prepared for the eventual increase in AIDS incidence and mortality. Costs associated with HIV/AIDS are also projected to increase. The cost savings seen recently have been from the dramatic decreases in the incidence of AIDS defining opportunistic infections. As patients who have been on HAART the longest start to progress to AIDS, policymakers and insurance companies will find that the cost of treating HIV/AIDS will increase.

The effect of nicotine on basophil histamine release

Background:Changes in the immune and inflammatory response are induced by smoking tobacco but underlying mechanisms remain to be elucidated.

Neonatal Pain-Related Stress and NFKBIA Genotype Are Associated with Altered Cortisol Levels in Preterm Boys at School Age

Neonatal pain-related stress is associated with elevated salivary cortisol levels to age 18 months in children born very preterm, compared to full-term, suggesting early programming effects. Importantly, interactions between immune/inflammatory and neuroendocrine systems may underlie programming effects. We examined whether cortisol changes persist to school age, and if common genetic variants in the promoter region of the NFKBIA gene involved in regulation of immune and inflammatory responses, modify the association between early experience and later life stress as indexed by hair cortisol levels, which provide an integrated index of endogenous HPA axis activity. Cortisol was assayed in hair samples from 128 children (83 born preterm =32 weeks gestation and 45 born full-term) without major sensory, motor or cognitive impairments at age 7 years. We found that hair cortisol levels were lower in preterm compared to term-born children. Downregulation of the HPA axis in preterm children without major impairment, seen years after neonatal stress terminated, suggests persistent alteration of stress system programming. Importantly, the etiology was gender-specific such that in preterm boys but not girls, specifically those with the minor allele for NFKBIA rs2233409, lower hair cortisol was associated with greater neonatal pain (number of skin-breaking procedures from birth to term), independent of medical confounders. Moreover, the minor allele (CT or TT) of NFKBIA rs2233409 was associated with higher secretion of inflammatory cytokines, supporting the hypothesis that neonatal pain-related stress may act as a proinflammatory stimulus that induces long-term immune cell activation. These findings are the first evidence that a long-term association between early pain-related stress and cortisol may be mediated by a genetic variants that regulate the activity of NF-?B, suggesting possible involvement of stress/inflammatory mechanisms in HPA programming in boys born very preterm. © 2013 Grunau et al.

A rapid dot-blot assay to assess chimerism following sex-mismatched bone marrow transplantation

Mixed chimerism may occur more frequently than previously thought following allogeneic bone marrow transplantation and may have implications in terms of relapse, graft-versus-host disease and immune reconstitution. DNA analysis using single or multilocus polymorphic probes cannot reliably discriminate between donor and recipient cells below a level of 10%. We used probe pHY2.1, a cloned segment of tandemly repeated DNA (2000 copies) on the long arm of chromosome Y. A dot blot procedure allowed us to immobilize DNA directly from 50 microliter of peripheral blood or bone marrow. Cross-reactivity was eliminated by hybridization at conditions of extreme stringency (65 degrees C, 50% formamide). Mixing experiments detected male DNA at a level of 0.1% after 10 h exposure. Five patients were studied serially post-bone marrow transplantation. One patient showed mixed chimerism for 12 months, one had complete autologous recovery and the remaining three showed complete engraftment. All results were verified by standard karyotyping on bone marrow cells. This technique is a simple, rapid and sensitive assay for chimerism following sex mismatched bone marrow transplantation.

Morbidity and aging in HIV-infected persons: the Swiss HIV cohort study.

BACKGROUND: Patterns of morbidity and mortality among human immunodeficiency virus (HIV)-infected individuals taking antiretroviral therapy are changing as a result of immune reconstitution and improved survival. We studied the influence of aging on the epidemiology of non-AIDS diseases in the Swiss HIV Cohort Study. METHODS: The Swiss HIV Cohort Study is a prospective observational cohort established in 1988 with continuous enrollment. We determined the incidence of clinical events (per 1000 person-years) from January 2008 (when a new questionnaire on non-AIDS-related morbidity was introduced) through December 2010. Differences across age groups were analyzed using Cox regression, adjusted for CD4 cell count, viral load, sex, injection drug use, smoking, and years of HIV infection. RESULTS: Overall, 8444 (96%) of 8848 participants contributed data from 40,720 semiannual visits; 2233 individuals (26.4%) were aged 50-64 years, and 450 (5.3%) were aged ≥65 years. The median duration of HIV infection was 15.4 years (95% confidence interval [CI], 9.59-22.0 years); 23.2% had prior clinical AIDS. We observed 994 incident non-AIDS events in the reference period: 201 cases of bacterial pneumonia, 55 myocardial infarctions, 39 strokes, 70 cases of diabetes mellitus, 123 trauma-associated fractures, 37 fractures without adequate trauma, and 115 non-AIDS malignancies. Multivariable hazard ratios for stroke (17.7; CI, 7.06-44.5), myocardial infarction (5.89; 95% CI, 2.17-16.0), diabetes mellitus (3.75; 95% CI, 1.80-7.85), bone fractures without adequate trauma (10.5; 95% CI, 3.58-30.5), osteoporosis (9.13; 95% CI, 4.10-20.3), and non-AIDS-defining malignancies (6.88; 95% CI, 3.89-12.2) were elevated for persons aged ≥65 years. CONCLUSIONS: Comorbidity and multimorbidity because of non-AIDS diseases, particularly diabetes mellitus, cardiovascular disease, non-AIDS-defining malignancies, and osteoporosis, become more important in care of HIV-infected persons and increase with older age.

Combination of transient lymphodepletion with busulfan and fludarabine and peptide vaccination in a phase I clinical trial for patients with advanced melanoma.

Taking advantage of homeostatic mechanisms to boost tumor-specific cellular immunity is raising increasing interest in the development of therapeutic strategies in the treatment of melanoma. Here, we have explored the potential of combining homeostatic proliferation, after transient immunosuppression, and antigenic stimulation of Melan-A/Mart-1 specific CD8 T-cells. In an effort to develop protocols that could be readily applicable to the clinic, we have designed a phase I clinical trial, involving lymphodepleting chemotherapy with Busulfan and Fludarabine, reinfusion of Melan-A specific CD8 T-cell containing peripheral blood mononuclear cells (exempt of growth factors), and Melan-A peptide vaccination. Six patients with advanced melanoma were enrolled in this outpatient regimen that demonstrated good feasibility combined with low toxicity. Consistent depletion of lymphocytes with persistent increased CD4/CD8 ratios was induced, although the proportion of circulating CD4 regulatory T-cells remained mostly unchanged. The study of the immune reconstitution period showed a steady recovery of whole T-cell numbers overtime. However, expansion of Melan-A specific CD8 T-cells, as measured in peripheral blood, was mostly inconsistent, accompanied with marginal phenotypic changes, despite vaccination with Melan-A/Mart-1 peptide. On the clinical level, 1 patient presented a partial but objective antitumor response following the beginning of the protocol, even though a direct effect of Busulfan/Fludarabine cannot be completely ruled out. Overall, these data provide further ground for the development of immunotherapeutic approaches to be both effective against melanoma and applicable in clinic.

Gene expression mapping in neuropathic pain : molecular plasticity in nociceptors and superficial dorsal horn

RESUME : La douleur neuropathique est le résultat d'une lésion ou d'un dysfonctionnement du système nerveux. Les symptômes qui suivent la douleur neuropathique sont sévères et leur traitement inefficace. Une meilleure approche thérapeutique peut être proposée en se basant sur les mécanismes pathologiques de la douleur neuropathique. Lors d'une lésion périphérique une douleur neuropathique peut se développer et affecter le territoire des nerfs lésés mais aussi les territoires adjacents des nerfs non-lésés. Une hyperexcitabilité des neurones apparaît au niveau des ganglions spinaux (DRG) et de la corne dorsale (DH) de la moelle épinière. Le but de ce travail consiste à mettre en évidence les modifications moléculaires associées aux nocicepteurs lésés et non-lésés au niveau des DRG et des laminae I et II de la corne dorsale, là où l'information nociceptive est intégrée. Pour étudier les changements moléculaires liés à la douleur neuropathique nous utilisons le modèle animal d'épargne du nerf sural (spared nerve injury model, SNI) une semaine après la lésion. Pour la sélection du tissu d'intérêt nous avons employé la technique de la microdissection au laser, afin de sélectionner une sous-population spécifique de cellules (notamment les nocicepteurs lésés ou non-lésés) mais également de prélever le tissu correspondant dans les laminae superficielles. Ce travail est couplé à l'analyse à large spectre du transcriptome par puce ADN (microarray). Par ailleurs, nous avons étudié les courants électriques et les propriétés biophysiques des canaux sodiques (Na,,ls) dans les neurones lésés et non-lésés des DRG. Aussi bien dans le système nerveux périphérique, entre les neurones lésés et non-lésés, qu'au niveau central avec les aires recevant les projections des nocicepteurs lésés ou non-lésés, l'analyse du transcriptome montre des différences de profil d'expression. En effet, nous avons constaté des changements transcriptionnels importants dans les nocicepteurs lésés (1561 gènes, > 1.5x et pairwise comparaison > 77%) ainsi que dans les laminae correspondantes (618 gènes), alors que ces modifications transcriptionelles sont mineures au niveau des nocicepteurs non-lésés (60 gènes), mais important dans leurs laminae de projection (459 gènes). Au niveau des nocicepteurs, en utilisant la classification par groupes fonctionnels (Gene Ontology), nous avons observé que plusieurs processus biologiques sont modifiés. Ainsi des fonctions telles que la traduction des signaux cellulaires, l'organisation du cytosquelette ainsi que les mécanismes de réponse au stress sont affectés. Par contre dans les neurones non-lésés seuls les processus biologiques liés au métabolisme et au développement sont modifiés. Au niveau de la corne dorsale de la moelle, nous avons observé des modifications importantes des processus immuno-inflammatoires dans l'aire affectée par les nerfs lésés et des changements associés à l'organisation et la transmission synaptique au niveau de l'aire des nerfs non-lésés. L'analyse approfondie des canaux sodiques a démontré plusieurs changements d'expression, principalement dans les neurones lésés. Les analyses fonctionnelles n'indiquent aucune différence entre les densités de courant tétrodotoxine-sensible (TTX-S) dans les neurones lésés et non-lésés même si les niveaux d'expression des ARNm des sous-unités TTX-S sont modifiés dans les neurones lésés. L'inactivation basale dépendante du voltage des canaux tétrodotoxine-insensible (TTX-R) est déplacée vers des potentiels positifs dans les cellules lésées et non-lésées. En revanche la vitesse de récupération des courants TTX-S et TTX-R après inactivation est accélérée dans les neurones lésés. Ces changements pourraient être à l'origine de l'altération de l'activité électrique des neurones sensoriels dans le contexte des douleurs neuropathiques. En résumé, ces résultats suggèrent l'existence de mécanismes différenciés affectant les neurones lésés et les neurones adjacents non-lésés lors de la mise en place la douleur neuropathique. De plus, les changements centraux au niveau de la moelle épinière qui surviennent après lésion sont probablement intégrés différemment selon la perception de signaux des neurones périphériques lésés ou non-lésés. En conclusion, ces modulations complexes et distinctes sont probablement des acteurs essentiels impliqués dans la genèse et la persistance des douleurs neuropathiques. ABSTRACT : Neuropathic pain (NP) results from damage or dysfunction of the peripheral or central nervous system. Symptoms associated with NP are severe and difficult to treat. Targeting NP mechanisms and their translation into symptoms may offer a better therapeutic approach.Hyperexcitability of the peripheral and central nervous system occurs in the dorsal root ganglia (DRG) and the dorsal horn (DH) of the spinal cord. We aimed to identify transcriptional variations in injured and in adjacent non-injured nociceptors as well as in corresponding laminae I and II of DH receiving their inputs.We investigated changes one week after the injury induced by the spared nerve injury model of NP. We employed the laser capture microdissection (LCM) for the procurement of specific cell-types (enrichment in nociceptors of injured/non-injured neurons) and laminae in combination with transcriptional analysis by microarray. In addition, we studied functionál properties and currents of sodium channels (Nav1s) in injured and neighboring non-injured DRG neurons.Microarray analysis at the periphery between injured and non-injured DRG neurons and centrally between the area of central projections from injured and non-injured neurons show significant and differential expression patterns. We reported changes in injured nociceptors (1561 genes, > 1.5 fold, >77% pairwise comparison) and in corresponding DH laminae (618 genes), while less modifications occurred in non-injured nociceptors (60 genes) and in corresponding DH laminae (459 genes). At the periphery, we observed by Gene Ontology the involvement of multiple biological processes in injured neurons such as signal transduction, cytoskeleton organization or stress responses. On contrast, functional overrepresentations in non-injured neurons were noted only in metabolic or developmentally related mechanisms. At the level of superficial laminae of the dorsal horn, we reported changes of immune and inflammatory processes in injured-related DH and changes associated with synaptic organization and transmission in DH corresponding to non-injured neurons. Further transcriptional analysis of Nav1s indicated several changes in injured neurons. Functional analyses of Nav1s have established no difference in tetrodotoxin-sensitive (TTX-S) current densities in both injured and non-injured neurons, despite changes in TTX-S Nav1s subunit mRNA levels. The tetrodotoxin-resistant (TTX-R) voltage dependence of steady state inactivation was shifted to more positive potentials in both injured and non-injured neurons, and the rate of recovery from inactivation of TTX-S and TTX-R currents was accelerated in injured neurons. These changes may lead to alterations in neuronal electrogenesis. Taken together, these findings suggest different mechanisms occurring in the injured neurons and the adjacent non-injured ones. Moreover, central changes after injury are probably driven in a different manner if they receive inputs from injured or non-injured neurons. Together, these distinct and complex modulations may contribute to NP.

L'étude du rôle immunomodulateur des IVIG dans un modèle murin humanisé de réaction du greffon contre l'hôte

La maladie du greffon contre l’hôte (GvHD) est une complication majeure des greffes de cellules souches hématopoïétiques (HSCT) qui survient dans 30 à 70% des cas et peut causer la mort, malgré un traitement prophylactique bien conduit. Il existe donc une réelle demande clinique pour améliorer ces traitements prophylactiques. Parce que ces traitements prophylactiques reposent en général sur des agents immunosuppresseurs, ceux-ci contribuent à diminuer la reconstitution immunitaire du patient, ce qui a un impact défavorable sur les infections et les taux de rechute d’hémopathie maligne, et donc limite leur utilisation. Les immunoglobulines (IVIG) pourraient représenter une alternative intéressante puisqu’elles ont des propriétés immunomodulatrices et qu’elles sont de plus couramment utilisées en clinique pour traiter des patients ayant un déficit immunitaire. Leur capacité à réduire l’apparition et la sévérité de la GvHD, sans toutefois inhiber ou nuire à la reconstitution immunitaire chez le patient n’a néanmoins jamais été clairement démontrée. Les objectifs de ce projet sont donc d’évaluer l’efficacité des IVIG à réduire l’incidence et la sévérité de la GvHD dans un modèle murin humanisé de GvHD, ainsi que de déterminer le mécanisme d’action des IVIG. Ce modèle consiste à injecter des huPBMCs à des souris immunodéprimées ne pouvant les rejeter. Les résultats obtenus suggèrent que les IVIG possèdent un effet immunomodulateur permettant de réduire les signes cliniques et de retarder l’apparition de la GvHD, tout en permettant l’apparition de cellules NK. Les IVIG agiraient de façon indirecte sur les huPBMCs afin d’induire l’apparition des cellules NK.

Les cellules dendritiques plasmacytoides dans le sang de cordon et après greffe de sang de cordon

La greffe de sang de cordon est de plus en plus utilisée et a permis de traiter avec succès chez l’enfant des déficits immunitaires ainsi que des hémopathies malignes comme les leucémies. Malgré d’importants avantages tels que l’absence de risque pour le donneur ou la plus faible incidence de maladie du greffon contre l’hôte (GvHD), utiliser le sang de cordon comporte certains inconvénients. En effet, une reconstitution immunitaire retardée, des infections opportunistes en plus grand nombre et un risque de rechute sont des complications qui peuvent survenir et engendrer un risque pour le pronostic vital du patient. Par conséquent, de nouvelles stratégies d’immunothérapies doivent être envisagées. Dans le cadre de ce travail, nous nous sommes particulièrement intéressés aux cellules dendritiques plasmacytoides (pDC) dont les fonctions sont importantes pour l’initiation des réponses immunitaires innée et adaptative et particulièrement pour leur capacité à activer les cellules NK. Afin d’élucider le rôle et l’impact de ces cellules dans les greffes de sang de cordon, le nombre et la fonction des pDC et des NK a été suivi longitudinalement chez des patients ayant subi une greffe de sang de cordon comparativement à des patients transplantés avec de la moelle osseuse. Nous avons ainsi démontré que les pDC et les NK apparaissent précocement suite à une greffe de sang de cordon et que ces cellules sont fonctionnelles. Ces résultats mettent donc en lumière que ces cellules pourraient être de bons outils pour l’établissement d’une immunothérapie après greffe de sang de cordon. De plus, la caractérisation fonctionnelle des pDC du greffon de sang de cordon a permis de révéler une plus faible production d’IFN-α par les pDC, comparativement aux pDC de sang d’adulte. Cette différence pourrait jouer un rôle dans la plus faible incidence de GvHD après les greffes de sang de cordon. Dans le but de préciser les mécanismes moléculaires de régulation négative de la production d’IFN-α par les pDC de sang de cordon, nous avons étudié les protéines de la voie de signalisation TLR9-IRF7. L’expression similaire de l’ARN du TLR9, MyD88, IRAK1 et IRF7 contraste avec la plus faible expression des protéines correspondantes. De plus, l’expression des MicroARNs miR-146a et miR-155 est plus élevé dans les pDC de sang de cordon comparativement aux pDC de sang d’adultes. Ensemble, ces données pointent une régulation négative post-transcriptionnelle de la voie TLR9-IRF7 qui pourrait expliquer la plus faible production d’IFN-α des pDC du sang de cordon. L’ensemble des ces travaux suggère que les pDC pourraient représenter une cible de choix dans le développement de nouvelles approches thérapeutiques dans les greffes de sang de cordon.

Étude du rôle des lymphocytes T chez les receveurs pédiatriques de greffe de sang de cordon ombilical

La transplantation de sang de cordon ombilical (TSCO) est utilisée pour traiter les enfants atteints de maladies hématologiques en l’absence de donneurs apparentés compatibles. Elle est associée avec des risques plus élevés d’échec de greffe et d’infections opportunistes dans les premiers mois qui suivent la transplantation en comparaison avec une greffe de moelle osseuse. Par contre, la TSCO comporte un risque plus faible de maladie du greffon contre l’hôte et une incidence comparable de rechute de leucémie. Ces quatre complications impliquent directement les lymphocytes T. Dans le but de mieux comprendre le schéma particulier des évènements qui suivent la TSCO et d’améliorer le pronostic des patients, nous avons étudié le potentiel fonctionnel, la persistance et la reconstitution antivirale des lymphocytes T au sein d’un groupe d’enfants transplantés de sang de cordon ombilical (SCO). Étant donné que le SCO contient une majorité de lymphocytes T naïfs, nous avons étudié les lymphocytes T spécifiques au HLA-A2:Melan-A26-35 A27L; seul répertoire naïf et abondant caractérisé chez l’homme. Nous avons observé que les lymphocytes T du SCO se différencient en populations effectrices, s’oligoclonalisent, produisent de l’IFN-γ et lysent spécifiquement leur cible suite à la stimulation. Néanmoins, ces cellules produisent moins d’IFN-γ et sont moins bifonctionnelles que leurs homologues issus du sang périphérique d’adultes. Chez les patients, les lymphocytes T du SCO s’épuisent après la TSCO : ils s’oligoclonalisent dramatiquement, sont principalement en différenciation terminale, et une importante fréquence exprime PD-1 (« programmed death-1 ») dans les 3 à 6 premiers mois post-greffe. Très peu de patients sont capables de développer des réponses antivirales durant cette période et la fréquence de lymphocytes T qui expriment PD-1 semble aussi avoir un impact sur le risque subséquent de faire une rechute de leucémie. La deuxième vague de lymphocytes T émergeant à 6 mois post-TSCO mène à une population fonctionnelle et diversifiée. En conclusion, la fonctionnalité des lymphocytes T présents dans les 3 à 6 premiers mois post-TSCO doit être rétablie pour améliorer les risques d’infections opportunistes et de rechute de leucémie.