Étude de la cytolyse autologue et du mimétisme immunitaire dans l'hépatite autoimmune de type 2

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

Étude des autoanticorps marqueurs de l'hépatite autoimmune présents chez les patients infectés de façon chronique par le virus de l'hépatite C

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

Étude de la cytolyse autologue et du mimétisme immunitaire dans l'hépatite autoimmune de type 2

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

Étude des autoanticorps marqueurs de l'hépatite autoimmune présents chez les patients infectés de façon chronique par le virus de l'hépatite C

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

Développement d’immunothérapies spécifiques pour le traitement de l’hépatite autoimmune de type 2 chez un modèle murin

L’hépatite autoimmune (HAI) est une maladie grave affectant le foie et présentant un haut taux de mortalité lorsque non traitée. Les traitements disponibles sont efficaces, mais de graves effets secondaires leur sont associés. Ces effets secondaires sont généralement le résultat d'une forte immunosuppression et d’autres sont spécifiques à chaque médicament. Aucune immunothérapie spécifique n’est présentement disponible pour le traitement de l’HAI. Récemment, un modèle murin d’HAI a été développé dans notre laboratoire par xénoimmunisation des souris C57BL/6 avec les antigènes humains de l'HAI de type 2. Ce modèle présente la plupart des caractéristiques biochimiques et cliniques retrouvées chez les patients atteints d'HAI de type 2. Dans cette étude, nous avons évaluée l’efficacité de deux types de traitement pour l’HAI de type 2 à l’aide de notre modèle murin. Dans un premier temps, l’anticorps anti-CD3ε a été étudié en prophylaxie et en traitement. Nous avons montré qu’une posologie de 5µg d’anti-CD3 i.v. par jour pendant 5 jours consécutifs induit une rémission chez les souris avec HAI de type 2 établie (traitement). Cette rémission est caractérisée par une normalisation des niveaux d’alanine aminotransférase et une diminution significative de l’inflammation hépatique. Cette rémission semble être associée à une déplétion partielle et transitoire des lymphocytes T CD3+ dans la périphérie et une augmentation des lymphocytes T régulateurs CD4+, CD25+ et Foxp3+ dans le foie. La même posologie lorsqu’elle est appliquée en prophylaxie n’a pas réussi à prévenir l’apparition de l’HAI de type 2. La deuxième voie de traitement consiste en l’administration par voie intranasale d’un forte dose de formiminotransférase cyclodésaminase murin (mFTCD), un autoantigène reconnu dans l’HAI de type 2. Une administration en prophylaxie par voie intranasale de 100µg de mFTCD par jour durant 3 jours consécutifs arrive à prévenir l’HAI de type 2 en diminuant l’inflammation hépatique au bout de deux semaines post-traitement.

Étude de l'autoimmunité contre le foie induite par mimétisme moléculaire

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Étude de protection conférée par vaccination ADN dans un modèle murin d’hépatite auto-immune

La vaccination ADN à l’aide de plasmides codant pour des autoantigènes s’est avérée efficace dans la protection contre plusieurs maladies auto-immunes. Le but de ce mémoire était dans un premier temps d’établir si un protocole de vaccination ADN composé de 3 injections de pCMV-CTLA-4-NP et de pVR-IL-12 à deux semaines d’intervalle avait un effet protecteur contre le développement d’une hépatite auto-immune chez la souris TTR-NP, un modèle murin transgénique de la maladie et précédemment développé au laboratoire. Dans un deuxième temps, le but était d’élucider, le cas échéant, les mécanismes sous-tendant la protection conférée par la vaccination ADN. Les hypothèses initiales étaient qu’une protection allait effectivement être conférée par la vaccination ADN et que celle-ci pouvait être attribuable à une déviation de la réponse typiquement Th1 de la maladie vers une réponse Th2, à un épuisement des cellules immunitaires et/ou à l’activation et à l’induction de prolifération de cellules régulatrices. Les résultats montrent que la vaccination ADN induit une protection transitoire contre le développement d’infiltrations lymphocytaires au foie. Cette protection se ferait via un épuisement des cellules CD4+, CD8+ et CD19+ se retrouvant à la rate et exprimant PD 1 dans une plus forte proportion à 3 mois, et ne serait médiée ni par les lymphocytes T régulateurs CD4+CD25+FoxP3+, ni par les cellules CD8+FoxP3+. Une déviation de la réponse Th1 vers une réponse Th2 demeure une explication supplémentaire plausible à la protection conférée mais nécessiterait une caractérisation en situation plus physiologique avant de pouvoir inférer sur son implication réelle. La vaccination ADN n’influe ni sur la présence d’autoanticorps, ni sur les niveaux d’alanine aminotransférase, deux marqueurs de la maladie.

Rôle de la tolérance centrale et périphérique des lymphocytes T autoréactifs dans deux nouveaux modèles murins double transgéniques

Les maladies autoimmunes sont des affections chroniques, le plus souvent invalidantes, qui touchent plus de 5% de la population dans les pays développés. L’autoimmunité résulte de la rupture des mécanismes de tolérance du système immunitaire vis-à-vis des autoantigènes exprimés par les tissus de l’organisme, entraînant la destruction d’un ou de plusieurs organes-cibles par les lymphocytes T et/ou B. L’hépatite autoimmune et le diabète autoimmun se caractérisent par la destruction sélective des hépatocytes et des cellules beta pancréatiques, respectivement. De plus en plus d’arguments suggèrent une implication des lymphocytes T CD8+ dans le déclenchement, la progression et la régulation des réponses associées à plusieurs maladies autoimmunes. Dans ce projet, nous avons suivi l’évolution de clones de lymphocytes T CD8+ spécifiques à un antigène particulier dont le site d’expression différait. Pour ce faire, nous avons développé deux nouveaux modèles murins double transgéniques par croisement entre une lignée de souris exprimant un TCR transgénique spécifique à la nucléoprotéine (NP) du virus de la chorioméningite lymphocytaire (LCMV), et une souris exprimant cette NP-LCMV : 1) uniquement dans les hépatocytes (modèle d’hépatite autoimmune), ou 2) simultanément dans le thymus et le pancréas (modèle de diabète autoimmun). L’avidité fonctionnelle des lymphocytes T CD8+ spécifiques à la NP chez les souris TCR transgéniques était inversement proportionnelle au niveau d’expression du TCR. Le répertoire lymphocytaire dans le thymus, la rate, les ganglions et le sang périphérique a été caractérisé pour chacune des lignées de souris double transgéniques, de même que la capacité fonctionnelle et le phénotype (marqueurs d’activation/mémoire) des lymphocytes T CD8+ autoréactifs. Chacun des deux nouveaux modèles présentés dans cette étude ont montré que les lymphocytes T CD8+ spécifiques à la NP sont aptes à briser la tolérance centrale et périphérique et à provoquer une réaction d’autoimmunité spontanée. Dans le modèle d’hépatite autoimmune, où l’expression de l’autoantigène était restreinte au foie, la surexpression du TCR transgénique a entraîné une délétion thymique quasi-totale des lymphocytes T CD8+ spécifiques à la NP prévenant le développement d’une hépatite spontanée. alors qu’un niveau de TCR comparable à celui d’une souris de type sauvage a permis une sélection positive des lymphocytes autoréactifs qui se sont accumulés dans le foie où ils se sont activés pour provoquer une hépatite autoimmune spontanée. Dans le modèle de diabète autoimmun, où l’autoantigène était exprimé dans le pancréas et le thymus, les souris des deux lignées double transgéniques ont montré une délétion thymique partielle, peu importe le niveau d’expression du TCR. Seuls les mâles adultes développaient un diabète spontané et une partie de leurs lymphocytes T CD8+ exprimaient une combinaison particulière de marqueurs d’activation/mémoire (CD44, CD122, PD-1). Cette population lymphocytaire était absente chez les souris femelles et les mâles sains. L’étude de la tolérance des lymphocytes T CD8+ autoréactifs dans nos deux nouveaux modèles murins double transgéniques a permis d’identifier des mécanismes alternatifs possiblement impliqués dans la tolérance et l’activation, et de mieux comprendre le rôle des lymphocytes T CD8+ autoréactifs dans le processus autoimmun menant à l’hépatite autoimmune et au diabète autoimmun. Ces découvertes seront utiles pour développer de nouvelles approches thérapeutiques ciblant les lymphocytes T CD8+ autoréactifs.

Pathogenèse de l’hépatite autoimmune : influence des gènes, du sexe, de l’âge et de l’environnement

L’hépatite autoimmune (HAI) résulte d’une perte de tolérance du système immunitaire envers des antigènes de l’hépatocyte. Elle peut se présenter sous forme d’hépatite aiguë, parfois fulminante, ou comme une maladie chronique menant progressivement à une cirrhose hépatique. En absence de traitement, cette maladie est fatale. La pathogenèse de l’HAI et les mécanismes responsables de sa progression restent inconnus à ce jour. L’objectif global de ce projet est d’examiner les facteurs prédisposants et les mécanismes immunologiques responsables de l’apparition et de la progression de l’HAI. Pour permettre l’étude de la pathogenèse de l’HAI, nous avons développé un modèle murin expérimental d’hépatite autoimmune de type 2. Celui-ci est basé sur la xénoimmunisation de souris C57BL/6 avec les deux antigènes ciblés dans l’HAI de type 2 chez l’homme (CYP2D6 et FTCD). Par mimétisme moléculaire, le système immunitaire de ces souris réagit contre les protéines murines homologues et une HAI s’ensuit. Ce modèle expérimental présente la plupart des caractéristiques histologiques, biochimiques et sérologiques d’une HAI de type 2. Les souris développent une inflammation autoimmune chronique avec présence d’hépatite d’interface et d’infiltrations intralobulaires, un infiltrat composé majoritairement de lymphocytes T CD4+ mais aussi de lymphocytes T CD8+ et B, d’une élévation des ALT sériques, des niveaux d’immunoglobulines G circulantes augmentés ainsi que d’autoanticorps anti-LKM1 et anti-LC1. L’étude de l’influence du bagage génétique a permis de définir l’importance relative des gènes du CMH et des gènes non-CMH sur le développement d’une HAI. Les gènes du locus CMH sont essentiels mais insuffisants pour mener au développement d’une HAI et donc, la susceptibilité génétique à l’HAI est comme chez l’homme, multigénique. Les patients atteints d’HAI de type 2 sont généralement des jeunes filles. L’étude des influences de l’âge et du sexe dans ce modèle a permis de montrer que les souris femelles avant et au début de leur maturité sexuelle sont plus susceptibles au développement d’une HAI de type 2. De plus, les femelles ont un nombre réduit de lymphocytes T régulateurs, ce qui leur confère une susceptibilité accrue comparé aux mâles. L’ensemble de ces travaux nous a conduits à proposer un mécanisme où le développement d’une HAI chez les femelles d’un âge particulier résulterait de l’activation de cellules T CD4+ autoréactives ayant échappé aux mécanismes de tolérance centrale, via un mécanisme de mimétisme moléculaire avec un antigène exogène. En présence d’une tolérance périphérique réduite due à un faible nombre de cellules T régulatrices, les cellules T autoréactives proliféreraient et activeraient des cellules B autoréactives entraînant la sécrétion d’autoanticorps. L’activation subséquente de cellules T CD8+ cytotoxiques spécifiques amènerait la lyse des hépatocytes et la relâche d’autoantigènes permettant la perpétuation de l’autoimmunité.

Prenatal Vitamin D deficiency induces an early and more severe experimental autoimmune encephalomyelitis in the second generation

In a previous study, we demonstrated that mouse adult F(1) offspring, exposed to a vitamin d deficiency during pregnancy, developed a less severe and delayed Experimental Autoimmune Encephalomyelitis (EAE), when compared with control offspring. We then wondered whether a similar response was observed in the subsequent generation. To answer this question, we assessed F(2) females whose F(1) parents (males or females) were vitamin d-deprived when developing in the uterus of F(0) females. Unexpectedly, we observed that the vitamin d deficiency affecting the F(0) pregnant mice induced a precocious and more severe EAE in the F(2) generation. This paradoxical finding led us to assess its implications for the epidemiology of Multiple Sclerosis (MS) in humans. Using the REFGENSEP database for MS trios (the patient and his/her parents), we collected the parents' dates of birth and assessed a potential season of birth effect that could potentially be indicative of the vitamin d status of the pregnant grandmothers. A trend for a reduced number of births in the Fall for the parents of MS patients was observed but statistical significance was not reached. Further well powered studies are warranted to validate the latter finding.

Peptide-functionalized polymeric nanoparticles for active targeting of damaged tissue in animals with experimental autoimmune encephalomyelitis

Increased permeability of blood vessels is an indicator for various injuries and diseases, including multiple sclerosis (MS), of the central nervous system. Nanoparticles have the potential to deliver drugs locally to sites of tissue damage, reducing the drug administered and limiting associated side effects, but efficient accumulation still remains a challenge. We developed peptide-functionalized polymeric nanoparticles to target blood clots and the extracellular matrix molecule nidogen, which are associated with areas of tissue damage. Using the induction of experimental autoimmune encephalomyelitis in rats to provide a model of MS associated with tissue damage and blood vessel lesions, all targeted nanoparticles were delivered systemically. In vivo data demonstrates enhanced accumulation of peptide functionalized nanoparticles at the injury site compared to scrambled and naive controls, particularly for nanoparticles functionalized to target fibrin clots. This suggests that further investigations with drug laden, peptide functionalized nanoparticles might be of particular interest in the development of treatment strategies for MS.

A comparative study of antibody expressions in primary biliary cirrhosis and autoimmune cholangitis using phage display

Primary biliary cirrhosis (PBC) and autoimmune cholangitis (AIC) are serologic expressions of an autoimmune liver disease affecting biliary ductular cells. Previously we screened a phage-displayed random peptide library with polyclonal IgG from 2 Australian patients with PBC and derived peptides that identified a single conformational (discontinuous) epitope in the inner lipoyl domain of the E2 subunit of the pyruvate dehydrogenase complex (PDC-E2), the characteristic autoantigen in PBC. Here we have used phage display to investigate the reactivity of PBC sera from 2 ethnically and geographically distinct populations, Japanese and Australian, and the 2 serologic expressions, PBC and AIC. Random 7-mer and 12-mer peptide libraries were biopanned with IgG from 3 Japanese patients with PBC and 3 with AIC who did not have anti-PDC-E2. The phage clones (phagotopes) obtained were tested by capture enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) for reactivity with affinity-purified anti-PDC-E2, and compared with those obtained from Australian patients with PBC. Peptide sequences of the derived phagotopes and sequences derived by biopanning with irrelevant antisera were aligned to develop a guide tree based on physicochemical similarity. Both Australian and Japanese PBC-derived phagotopes were distributed in branches of the guide tree that contained the peptide sequences MH and FV previously identified as part of an immunodominant conformational epitope of PDC-E2, indicating that epitope selection was not influenced by the racial origin of the PBC sera. Biopanning with either PBC or AIC-derived IgG yielded phagotopes that reacted with anti-PDC-E2 by capture ELISA, further establishing that there is a similar autoimmune targeting in PBC and AIC.

Introduction: Epitope mimicry as a component cause of autoimmune disease

The causes of autoimmune diseases have yet to be fully elucidated. Autoantibodies, autoreactive T cell responses, the presence of a predisposing major histocompatibility complex (MHC) haplotype and responsiveness to corticosteroids are features, and some are possibly contributory causes of autoimmune disease. The most challenging question is how autoimmune diseases are triggered. Molecular mimicry of host cell determinants by epitopes of infectious agents with ensuing cross-reactivity is one of the most popular yet still controversial theories for the initiation of autoimmune diseases [1]. Throughout the 1990s, hundreds of research articles focusing to various extents on epitope mimicry, as it is more accurately described in an immunological context, were published annually. Many of these articles presented data that were consistent with the hypothesis of mimicry but that did not actually prove the theory. Other equally convincing reports indicated that epitope mimicry was not the cause of the autoimmune disease despite sequence similarity between molecules of infectious agents and the host. Some 20 years ago, Rothman [2] proposed a model for disease causation and I have used this as a framework to examine the role of epitope mimicry in the development of autoimmune disease. The thesis of Rothman’s model is that an effect, in this instance autoimmune disease, arises as a result of a cause. In most cases, multiple-component causes contribute synergistically to yield the effect, and each of these components alone is insufficient as a cause. Logically, some component causes, such as the presence of a particular autoimmune response, are also necessary causes.

Towards the pathogenesis of autoimmune liver disease

There have been recent improvements in the clinical understanding and definition of the major types of autoimmune liver disease. However, still lacking is knowledge of their prevalence and pathogenesis. Three areas of study are in progress in our laboratory. First, in type 1 autoimmune hepatitis, the search continues to identify a liver/disease-specific autoantigenic reactant. Using hepatocyte membrane preparations, immunoblotting has underlined the problem of distinguishing, among multiple reactants, those that may be causally rather than consequentially related to hepatocellular damage. Second, in primary biliary cirrhosis (PBC), the need for population screening to ascertain prevalence and detect preclinical cases can be met by a rapid automated procedure for detection, by specific enzyme inhibition in microtitre wells, of antibody (anti-M2) to the pyruvate dehydrogenase complex E2 subunit (PDC-E2). Third, the structure of the conformational epitope within the inner lipoyl domain of PDC-E2 is being investigated by screening random phage-displayed peptide libraries using PBC sera. This has yielded phage clones in which the sequence of the peptide insert portrays the structure of this epitope, as judged by clustering of PBC-derived sequences to particular branches of a guide-tree that shows relatedness of peptides, and by reactivity of selected phage clones with anti-PDC-E2. Thus phage display identifies a peptide 'mimotope' of the antibody epitope in the inner lipoyl domain of PDC-E2.

Molecular mimicry: Can epitope mimicry induce autoimmune disease?

Mimicry of host antigens by infectious agents may induce cross-reactive autoimmune responses to epitopes within host proteins which, in susceptible individuals, may tip the balance of immunological response versus tolerance toward response and subsequently lead to autoimmune disease. Epitope mimicry may indeed be involved in the pathogenesis of several diseases such as post-viral myocarditis or Chagas disease, but for many other diseases in which it has been implicated, such as insulin-dependent diabetes mellitis or rheumatoid arthritis, convincing evidence is still lacking. Even if an epitope mimic can support a cross-reactive T or B cell response in vitro, its ability to induce an autoimmune disease in vivo will depend upon the appropriate presentation of the mimicked host antigen in the target tissue and, in the case of T cell mimics, the ability of the mimicking epitope to induce a proliferative rather than anergizing response upon engagement of the MHC-peptide complex with the T cell receptor. B cell presentation of mimicking foreign antigen to T cells is a possible mechanism for instigating an autoimmune response to self antigens that in turn can lead to autoimmune disease under particular conditions of antigen presentation, secondary signalling and effector cell repertoire. In this review evidence in support of epitope mimicry is examined in the light of the necessary immunological considerations of the theory.