Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Visualisation du répertoire immunitaire“

Le système d’attachement est souvent décrit comme un « système immunitaire psychologique » : il agit le plus souvent comme un régulateur de stress. Ainsi, tout au long de la vie, l’attachement d’une personne sera activé dans des situations de détresse, de tristesse, de peur. À l’adolescence, les stratégies pour « désactiver », pour apaiser ces émotions vont dépendre du style d’attachement, et de la représentation d’aide et de disponibilité à la fois des parents, mais aussi des pairs. Il faut en effet une internalisation des modèles internes de soi et des autres suffisamment sécurisants pour permettre la régulation des états émotionnels fluctuants sans le recours direct à la proximité de la figure d’attachement, ou le recours à des moyens externes (addictions, conduites à risques…). L’évaluation de cette sécurité (sécurité interne et représentation de disponibilité de l’autre) n’est pas toujours aisée, et nos outils actuels, notamment les autoquestionnaires, sont limités. Que ressentent les adolescents face à des émotions de détresse et comment y font-ils face ou se protègent-ils en fonction de leur style d’attachement ? Récemment, il a été proposé que l’ocytocine joue un rôle dans les modalités interpersonnelles, notamment sur la reconnaissance émotionnelle faciale, sur la confiance en l’autre, sur l’empathie et sur l’anxiété sociale 2,3. Très peu d’études se sont encore intéressées spécifiquement à son implication dans la sécurité de l’attachement à l’adolescence alors qu’il a été montré qu’une inhalation d’ocytocine augmente temporairement cette sécurité chez de jeunes adultes [1]. Modifie-t-elle l’émotion ressentie elle-même, les stratégies d’y faire face, ou les deux ? Nous présenterons notre étude en cours sur les effets de l’ocytocine par inhalation nasale sur la régulation émotionnelle liée à l’attachement chez des adolescents lors de la visualisation d’images sollicitant l’attachement et lors d’une discussion autour d’un désaccord avec leur parent.

Le séquençage de nouvelle génération a permis aux chercheurs de réaliser des analyses approfondies du paysage du répertoire immunologique. Cependant, une préoccupation importante dans ces études est le coût informatique de l'analyse de millions de séquences avec une complexité, une variabilité et une capacité de mutation inhérentes, imposant des défis informatiques et nécessitant le développement de méthodes efficaces. Ce défi est encore plus évident dans le contexte clinique qui n'a pas nécessairement accès à des professionnels ayant des compétences informatiques ou des ressources informatiques robustes. Ainsi, l'objectif principal de cette thèse est de développer un ensemble d'outils dédiés qui seront utilisés dans l'environnement clinique, pour le diagnostic médical et les soins aux patients, et dans l'environnement de recherche, pour effectuer une analyse approfondie et à grande échelle du répertoire. Nous avons conçu et implémenté de multiples algorithmes et les avons rassemblés dans un pipeline interactif de visualisation du répertoire BCR afin de faciliter le processus d'intégration de l'analyse du répertoire BCR dans les pratiques médicales
Next-generation sequencing has enabled researchers to conduct in-depth analyses of the immunological repertoire landscape. However, a significant concern in these studies is the computational cost of analyzing millions of sequences with inherent complexity, variability, and mutational capacity, imposing computational challenges and necessitating the development of efficient methods. This challenge is even more evident in the clinical context that does not necessarily have access to professionals with computing skills or robust computational resources. Thus, the main goal of this thesis is to develop a set of dedicated and integrated tools to be used in the clinical environment, for medical diagnostic and patient care, and in the research environment, to perform large-scale and in-depth repertoire analysis. We have designed and implemented multiple algorithms and gathered them in a user-friendly interactive BCR repertoire visualization pipeline to facilitate the process of integrating BCR repertoire analysis into medical practices

L' objectif de ce travail de thèse était de caractériser la réponse immunitaire T CD8 chez l'homme , d'évaluer les caractéristiques des réponses T partagées entre les réponses antivirales et antitumorales et de déterminer les relations éventuelles entre des clones publics et des caractères d'immunodominance de la réponse, d'affinité du TCR, ou encore de la chronicité de la réponse. Nous avons décrit l'existence de clonotypes publics au sein des quatre répertoires T CD8 étudiés. Nous avons aussi mis en évidence une hierarchie d'utilisation de l'élément Valpha dans trois réponses lymphocytaires T différentes, deux dirigées contre des épitopes viraux dérivés de l' EBV (BMLF1 et BRLF1) et une duirigée contre un antigène du mélanome MelanA
The objective of this work was to characterize the T CD8 immune response in humans, to evaluate the characteristics of the T CD8 responses shared between the antiviral and antitumoral immune responses and to determine the possible relations between public clones and different features such as the immunodominance of the response, the TCR affinity, or the chronicity of the response. We described the existence of public clonotypes within the four T CD8 repertoires studied. We also highlighted a hierarchal utilisation of the Walpha element in three different T CD8 immune responses, two directed against viral epitopes derived from EBV (BMLF1 and BRLF1) and one directed against a melanoma antigen MelanA. Lastly, we described an extreme focusing of the CD8 repertoire specific for an epitope derived

Le schéma du développement des lymphocytes T dans le thymus est compatible avec la génération à partir d'un même précurseur VDJβ de plusieurs cellules filles exprimant des TRCα différents. Mais l'énorme diversité du répertoire TCR chez la souris normale rend difficile la détection de tels groupes. Les différents modèles de diversité restreinte du répertoire, les souris TCRβ transgéniques, suggèrent que la diversité du répertoire TCRα, associé à un TCRβ donné au niveau des lymphocytes T matures, pourrait être fortement réduite par les processus de sélection. Nous avons considéré que si certains descendants d'un même réarrangement VDJβ expriment des TCRα similiaires, certaines de ces cellules pourraient reconnaître le même épitope. Dans ce cas, il serait possible de les détecter par l'analyse détaillée des répertoires TCRαβ spécifiques de l'antigène sélectionnés lors des réponses immunitaires qui se traduisent par une forte expansion clonale. Nous avons utilisé un modèle de réponse lymphocytaire T CD8 qui permet l'indentification ex vivo et la purification d'une sous-population fortement enrichie en cellules spécifiques de l'antigène à partir de souris individuelles. En plus, cette réponse immunitaire est dirigée essentiellement contre un seul peptide le HLA-CW3(170-179) présenté par les molécules H-2Kd dont le répertoire est caractérisé par une diversité relativement étroite facilitant ainsi son analyse à partir de cellules individuelles. En faisant appel à des techniques de "single-cell RT-et DNA-PCR" très efficaces, nous avons pu détecter des clones de cellules T qui partagent le même réarrangement VDJβ associé à des TCRα différents dans des clones distincts. En outre, ces cellules dont l'origine commune a pu être prouvée par l'amplification des réarrangements DJβ résiduels, peuvent être sélectionnées par le même antigène chez une souris normale et contribuent au répertoire immun à des proportions inégales. Ces résultats suggèrent que, chez la souris normale, la diversité du répertoire TCRα associé à un réarrangement VDJβ pourrait être en fait très limitée.

Cette thèse étudie trois sujets relevant de la biologie structurale, de lagénétique et de l'immunologie.Premièrement, nous développons de nouveaux prédicteurs de l'affinité deliaison de complexes protéiques, produisant des résultats de niveau ``état del'art''. Nous calculons d'abord 12 variables modélisant diverses propriétésstructurales des complexes. Nous générons et évaluons des estimateursutilisant des sous ensembles de ces variables, de façon à identifier les plusperformants. Le logiciel associé est distribué dans la Structural BioinformaticsLibrary.Deuxièmement, nous proposons de nouvelles analyses de complexes Ig-Ag.D'une part nous concevons un classificateur distinguant les types de ligand desIg. D'autre part, nous montrons que le modèle précédent prédit fidèlementl'affinité de complexes Ig-Ag. Enfin, nous quantifions la contribution des CDR3de la chaine lourde à l'affinité de liaison, et montrons qu'il contribuesignificativement plus que les autres CDR.Enfin, nous nous intéressons à la modélisation de la diversité des répertoiresde chaîne lourde des Igs, à partir de données de séquençage de CDR3, dans unmodèle de vaccin chez le poisson. Nous analysons les répertoires dans troisconditions: naifs, vaccinés et vaccinés + infectés. Nous comparons lesrépertoires de deux individus en utilisant la « earth-mover distance », laquelleexploite la correspondance entre clonotypes de deux répertoires, révélant ainsides informations inaccessibles aux méthodes basées sur les indices dediversité.Dépôt de thèseDonnées complémentairesPour caractériser la notion de réponse immunitaire publique / privée, nousquantifions le chevauchement des clonotypes exprimés entre individus de lamême ou de différentes conditions
This thesis investigates three topics at the cross-roads of structural biology,genetics and immunology.First, we develop a pipeline to design and select binding affinity predictors forprotein complexes, yielding state-of-the art results. The first step is the designand computation of 12 different variables accounting for geometric andphysico-chemical properties of the complexes. The second step is thegeneration and evaluation of models using subsets of these variables, followedby the selection of the best performing ones. The corresponding software isdistributed within the Structural Bioinformatics Library.Second, we provide an analysis of the interface properties of Ig-Ag complexes.In particular, we design a classifier using two descriptors, which is able todistinguish ligand types. We also apply the previous binding affinity predictionmodel to Ig-Ag complexes and obtain accurate predictions. We then develop aquantitative model for the contribution of VH CDR3 to the binding affinity andinteraction specificity, and show that it contributes significantly more thanother CDRs.Third, we model the diversity of VH CDR3 repertoires from Ig RNA sequencingdata in a fish vaccination model. We analyze repertoires from three conditions:naive, vaccinated and vaccinated + infected fish. Comparison of the repertoiresof two individuals uses the earth-mover distance (EMD). By exploiting amapping between the clonotypes of the repertoires, we show that EMD revealsinformation beyond classical methods based on diversity indexes. Tocharacterize the notion of public / private immune response, we quantify theoverlap of clonotypes between individuals of the same or different conditions

Le système immunitaire est particulièrement dépendant des mécanismes de réparation de l’ADN, en effet le développement du système immunitaire adaptatif nécessite certains mécanismes de réparation de l’ADN, lors de la recombinaison V(D)J et lors de la commutation de classe des immunoglobulines. De plus, le système hématopoïétique est par sa nature très sensible aux lésions spontanées de l’ADN. Il existe chez l’homme de nombreux déficits immunitaires directement liés à un défaut de réparation de l’ADN. L’identification du gène responsable est importante pour un conseil génétique familial approprié et pour la prise en charge médicale. Nous avons accès aujourd’hui à de puissants outils de dépistage génétique grâce au séquençage à haut débit et la liste des gènes responsables d’un déficit immunitaire s’allonge de plus en plus en rapidement. La première partie de ce travail porte sur la mise au point d’un nouvel outil de dépistage rapide des déficits de la réparation de l’ADN, en particulier dans le cas de déficit immunitaires. Ce test est fondé sur l’observation d’un biais du répertoire du TCRdes lymphocytes T circulants lorsque les thymocytes ont une durée de vie diminuée, or un défaut de réparation de l’ADN entraîne une diminution de la survie thymocytaire. Nous avons mis au point deux techniques, par biologie moléculaire et par cytométrie en flux, pour détecter un éventuel biais du répertoire du TCRα et évaluer la pertinence de ce test dans les déficits immunitaires liés à un défaut de réparation de l’ADN. Un biais a notamment été détecté dans les cas de déficit en facteur du NHEJ et en ATM. Nous avons également établi en collaboration avec le service d’Immunologie Clinique de l’hôpital Saint-Louis une cohorte de patients atteints de déficit immunitaire commun variable (DICV) dont la présentation clinique est évocatrice d’un défaut de réparation de l’ADN. Une série de test fonctionnels de dépistages de déficit de la réparation de l’ADN ainsi que des analyses génétiques (CGH array, séquençage complet de l’exome) ont été fait chez ces patients afin d’identifier de nouveaux gènes impliqués dans les DICV. Parmi les 18 patients analysés, dans 5 cas on retrouve une sensibilité cellulaire accrue aux agents génotoxiques et chez 15 patients, un gène candidat a été identifié. Ces résultats sont encore préliminaires et la caractérisation génétique et fonctionnelle des mutations identifiées sera poursuivie par notre équipe. Pour finir, nous avons entrepris l’exploration génétique et fonctionnelle de deux mutations identifiées chez une jeune patiente atteinte de déficit immunitaire combiné (CID) associé à un syndrome lymphoprolifératif et une auto-immunité, et chez qui une hypersensibilité cellulaire à la Mitomycine C, agent pontant de l’ADN, a été détectée. La première mutation a été identifiée dans le gène ELKS qui code pour un facteur impliqué dans la réparation de l’ADN. La complémentation fonctionnelle de ce gène prouve l’implication de cette mutation dans l’hypersensibilité des cellules de la patiente à la MMC. Nous avons développé un modèle murin KO conditionnel de ce gène dans les cellules hématopoïétiques qui n’a pas montré de défaut de développement du système immunitaire. La deuxième mutation identifiée se situe dans le gène BACH2 codant pour un répresseur transcriptionnel très impliqué dans le développement du système immunitaire. Les souris KO pour ce gène ont un phénotype proche du déficit immunitaire décrit chez cette patiente. Les investigations de cette mutation sont en cours chez elle et chez les membres de sa famille également porteurs de la mutation
The immune system is particularly dependent on DNA damage response (DDR) pathways. The development of the adaptive immune system requires certain DDR mechanisms, in particular during the V(D)J recombination and during class switch recombination (CSR), furthermore, the hematopoietic system is very sensitive to spontaneous DNA lesions. Therefore, there are many immune deficiencies in human directly related to a DDR deficiency. The identification of the responsible gene is important for appropriate genetic counseling. Today, we have access to powerful genetic screening tools, in particular next generation sequencing (NGS) and the list of genes responsible for immune deficiency is growing rapidly. The first part of this work focuses on the development of a new screening tool for DDR defects, in particular in the case of immune deficiency, and evaluation of clinical interest. This test is based on the observation of a bias of the TCRα repertoire in circulating T lymphocytes when thymocytes lifespan is diminished and we know that DDR defect causes decreased thymocyte survival. We have developed two techniques, by molecular biology and by flow cytometry, to detect a potential bias of the TCRα repetoire and assess the suitability of this test in some immunodeficiencies linked to a DDR defect. A significant bias was detected in the case of ATM and NHEJ factor deficiency. Furthermore, we have established a cohort of patients suffering from common variable immunodeficiency (CVID) with a clinical presentation highly suggestive of DDR defect, in collaboration with the Clinical Immunology Service of Hôpital Saint-Louis (Paris). Functional test for DDR defect and genetic analysis (CGHarray, whole exome sequencing) were performed in these patients to identify new genes involved in CVID. Among the 18 patients analyzed until now, five cases of cellular sensitivity to genotoxic agents have been detected and a candidate gene was identified in 15 of them. These results are still preliminary and our team will pursue genetic and functional characterization of the identified mutations. Finally, we undertook genetic and functional exploration of two mutations identified in a young patient with combined immunodeficiency (CID) associated with a lymphoproliferative disease and autoimmunity, and in whom a cellular hypersensitivity to mitomycin C, a DNA crosslinking agent, was detected. The first mutation was identified in the ELKS gene, which codes for a factor involved in DNA repair. Functional complementation of this gene demonstrates the involvement of this mutation in the hypersensitivity of patient’s cells to MMC. We have developed a conditional knockout mouse model of this gene in hematopoietic cells that did not show any defect in development of the immune system. The second mutation was identified in BACH2 gene encoding a transcriptional repressor involved in the development of the immune system. Knockout mice for this gene have a similar phenotype to the immune deficiency described in this patient. Investigations on this mutation are ongoing in the patient and among family members that also carry the mutation

Le facteur VIII (FVIII) joue un rôle essentiel dans la coagulation sanguine. Lorsque le FVIII fait génétiquement défaut, une pathologie hémorragique grave survient: l'hémophilie A (HA) congénitale. La complication majeure de la prise en charge de ces patients est l'apparition d'allo-anticorps (alloAcs) dirigés contre le FVIII thérapeutique administré. Dès lors, la seule thérapeutique efficace est l'induction de tolérance immune (ITI) qui vise à les éradiquer. Cependant, ce traitement échoue dans 30% des cas, sans qu'aucun facteur ne permette actuellement de prédire l'échec de ce traitement contraignant et coûteux. des facteurs immunologiques prédictifs de l'efficacité de l'ITI ont été recherchés chez 25 patients par analyse du répertoire épitopique et isotypique des Acs anti-FVIII à l'aide de la technologie x-MAP. Des biomarqueurs individuels (Acs anti-A2 et -A1 du FVIII), et des combinaisons originales ont été identifiés (0,841 < AUC < 0,946). Des manifestations hémorragiques peuvent apparaitre chez des patients non hémophiles, dues à des autoAcs anti-FVIII (HA acquise). Dans certains cas, les autoAcs se développent au moment du postpartum. peu de données sont disponibles sur cette réponse immune. Dans une seconde étude portant sur 73 cas, nous avons découvert un profil immunologique (autoAcs anti-A1) différenciant les HA du postpartum et les autres HA acquises. Les profils d'IgG anti-FVIII que nous avons établis s'avèrent prometteurs pour prédire l'efficacité de l'ITI et engendrer une cartographie précise de la réponse autoimmune chez les patients atteints d'HA acquise
Factor VIII (FVIII) plays a critical role in blood coagulation. When FVIII s genetically defective, a serious hemorrhagic disease occurs: congenital hemophilia A (HA). The main complication of the management of these patients is the appearance of alloantibodies (alloAbs) directed against administred therapeutic FVIII. therefore, the only effective treatment is the immune tolerance induction (ITI), which aims to eradicate these alloAbs. However, this treatment fails in up to 30% of cases, without any factor currently able to predict the failure of this constraining and expensive treatment. Immunological factors predictive to the efficacy of ITI were investigated in 25 patients by analysis of epitopic and isotypic IgG profile of anti-FVIII Abs using x-MAP technology. Individual biomarkers (anti-FVIII A1 and -A2 Abs), and original combinations were identified (0,841 < AUC < 0,946). Hemorrhagic manifestations can occur in non-hemophiliac patients, due to anti-FVIII autoAbs (acquired HA). In some patients, the autoAbs appear in postpartum period but few data are available on the immune response due to the rarity of the disease. In a second study of 73 cases, we found a different immunological profile between patients with postpartum HA and the other acuired HA patients. IgG profiles of anti-FVIII we have established are promising for predicting the effectiveness of ITI and generate an accurate mapping of autoimmune response in patients with acquired HA

Des travaux antérieurs de l’équipe ont démontré l’impact majeur de la lymphopénie (<1Giga/L), détectée avant tout traitement, sur la survie globale des patients atteints d’un cancer solide en phase métastatique, soulignant ainsi l’importance du système immunitaire dans le contrôle de la progression tumorale. Au cours de mon projet de thèse, j’ai analysé l’apport de la diversité combinatoire de la chaine β du TCR, autre indicateur de la qualité du système immunitaire, en tant que marqueur pronostique chez des patientes atteintes de cancer du sein en phase métastatique. J’ai pu montrer qu’un score combinant la diversité des TCR et le nombre de lymphocytes (score NDL) est un facteur indépendant de mauvais pronostic en analyse multivariée. Ce score permet l’identification d’une sous population de patientes à risque qui présente à la fois une lymphopénie et une faible diversité (< 33%) combinatoire du TCR et pour laquelle une très forte réduction de la médiane de survie est observée. Nous avons également réalisé une étude plus approfondie de l’impact des sous-populations de lymphocytes et des cytokines plasmatiques produites. En parallèle, j’ai été amené à développer des tests de biologie moléculaire pour améliorer l’étude de la diversité du répertoire des TCR au niveau génomique. Ces travaux nous ouvrent la voie vers de nouvelles stratégies thérapeutiques qui intégreraient les perturbations du système immunitaire. En effet, suite à ces résultats, un essai clinique basé sur l’administration d’IL-7, cytokine permettant l’expansion des cellules T avant ou pendant la chimiothérapie vient d’être activé au Centre Léon Bérard
Previous work of the team demonstrated the major impact of lymphopenia (<1Giga/L), detected before treatment, on overall survival of patients with solid metastatic cancer, highlighting the importance of immune system in controlling tumor progression. During my thesis project, I analyzed the contribution of the combinatorial diversity of the TCR β chain, another indicator of the quality of the immune system, as a prognostic marker in patients with metastatic breast cancer. I was able to show that a score combining the diversity of TCR and the number of lymphocytes (score NDL) is an independent factor of poor prognostic in multivariate analysis. This score allows identification of a subpopulation of patients at risk who has both a lymphopenia and a low combinatorial diversity (<33%) of TCR and for which a reduction in the median survival was observed. We also made further study of the impact of subpopulations of lymphocytes and plasma cytokines. In parallel, I developed molecular tests to improve the study of TCR repertoire diversity at the genomic level. This work opens the door to new therapeutic strategies that would consider immune system dysfunctions. Indeed, following these results, a clinical trial based on the administration of IL-7 cytokine for the expansion of T cells before or during chemotherapy has been activated at the Centre Léon Bérard