Soutenance de thèse de AGHZADI Jehanne
Titre de thèse
la cytokine tweak dans la sclérose en plaques : actrice de la neuroinflammation et cible de l'auto-immunité
the cytokine tweak in multiple sclerosis: actor of neuroinflammation and target of autoimmunity
Résumé de la thèse
La sclérose en plaques (SEP) est la cause la plus fréquente de handicap neurologique non traumatique chez l'adulte jeune. Cette maladie du système nerveux central résulte d'interactions neuro-immuno-vasculaires complexes associant neuroinflammation chronique, démyélinisation, gliose, auto-immunité et neurodégénérescence. Comme l'ont montré les travaux de notre équipe, au cours des phases inflammatoires de la SEP, la cytokine TNF-like weak inducer of apoptosis (TWEAK) est à l'interface entre activation du système immunitaire, dysfonctionnement de la barrière hémato-encéphalique (BHE) et neuroinflammation. Cependant, le rôle de TWEAK dans la physiopathologie de la SEP et son potentiel en tant que biomarqueur de la neuroinflammation sont encore incomplètement définis.
Ces travaux de thèse ont suivi trois axes de recherche principaux : (i) explorer les effets de TWEAK sur le transcriptome de la BHE à l'aide d'un modèle in vitro humain pertinent, (ii) évaluer la variabilité et les associations cliniques du TWEAK sérique dans de grandes cohortes de patients SEP, et (iii) déterminer la prévalence d'auto-anticorps se liant à TWEAK (TWAb) au cours de la maladie et dégager les profils cliniques qui y sont associés.
Nos résultats montrent que les expositions de la BHE à TWEAK ou au TNF ne modulent pas l'expression des mêmes gènes dans la cellule microvasculaire endothéliale cérébrale, en particulier dans la voie de la transmigration des leucocytes à travers l'endothélium. L'analyse du transcriptome révèle aussi que 26 gènes de susceptibilité à la SEP sont spécifiquement modulés par TWEAK. Dans le sérum des patients atteints de SEP, les taux de TWEAK soluble sont plus élevés que ceux des témoins sains alors que ceux du TNF soluble y sont plus bas. Les concentrations sériques de TWEAK ne sont pas corrélées aux concentrations des chaînes légères de neurofilament, biomarqueur neurodégénératif. Dans cette étude clinique, pour la première fois, des TWAb ont été détectés chez des patients atteints de SEP avec une prévalence d'environ 10 %. Leur présence est associée à un statut plus jeune des patients et à une évolution plus bénigne de la maladie. Des auto-anticorps se liant au TNF (TNAb) ont été détectés mais chez moins de 1 % des patients. Alors que ces TNAb sont d'origine endogène, les inhibiteurs thérapeutiques du TNF, comme l'infliximab, sont des anticorps médicaments qui vont diminuer les processus inflammatoires. Dans ce contexte, une collaboration avec le BioGénoPôle de l'AP-HM nous a permis d'étudier la production d'anticorps anti-médicament (ADA) chez des patients traités par infliximab. Ce travail montre que 13,5 % des patients développent des ADA, avec des titres plus fréquemment plus élevés chez les hommes que chez les femmes, suggérant la pertinence d'une médecine personnalisée. La dernière partie de ce travail aborde les défis pré-analytiques et analytiques parfois négligés dans le développement de biomarqueurs candidats, en particulier lorsqu'il s'agit de cytokine circulante. Elle soulève l'importance du dialogue entre cliniciens, biologistes médicaux et chercheurs dans les phases de validation pré-cliniques et cliniques. Notre étude, utilisant l'exemple de TWEAK comme biomarqueur de la (neuro)inflammation suggère que le transfert réussi d'un biomarqueur candidat du laboratoire de recherche à l'hôpital est un long chemin nécessitant de multiples étapes de validation.
Collectivement, les résultats présentés ici positionnent TWEAK dans la SEP à la fois comme un acteur de la neuroinflammation et une cible de l'auto-immunité. Ils font émerger l'intérêt d'inclure le TWEAK soluble dans de futurs panels de biomarqueurs pour le suivi de la SEP. La description dans ce travail de la production de TWAb au cours de la SEP encourage la poursuite des recherches pour étudier leur rôle anti-inflammatoire et potentiellement protecteur.
Thesis resume
Multiple sclerosis (MS) is the most common cause of non-traumatic neurological disability in young adults. It results from complex neuro-immuno-vascular interactions combining chronic neuroinflammation, demyelination, gliosis, autoimmunity, and neurodegeneration. As shown by previous work from our team, during the inflammatory phases of MS, the cytokine TNF-like weak inducer of apoptosis (TWEAK) lies at the interface between immune activation, blood-brain barrier (BBB) dysfunction, and neuroinflammation. However, the role of TWEAK in MS pathophysiology and its potential as a biomarker of neuroinflammation remain incompletely defined.
This thesis followed three main research axes: (i) exploring the effects of TWEAK on the BBB transcriptome using a relevant human in vitro model, (ii) assessing variability and clinical associations of serum TWEAK in large MS cohorts, and (iii) determining the prevalence of TWEAK-binding autoantibodies (TWAb) during the disease and identifying their associated clinical profiles.
Our results show that exposure of the BBB to TWEAK or TNFɑ does not modulate the same gene sets in brain microvascular endothelial cells, particularly in pathways related to leukocyte transmigration across the endothelium. Transcriptomic analysis also revealed that 26 MS susceptibility genes are specifically modulated by TWEAK. In the serum of MS patients, soluble TWEAK levels were higher than in healthy controls, whereas soluble TNFɑ levels were lower. Serum TWEAK concentrations were not correlated with neurofilament light chain (NfL), a neurodegenerative biomarker. In this clinical study, TWAb were detected for the first time in MS patients, with a prevalence of approximately 10%. Their presence was associated with younger age and a milder disease course. TNF-binding autoantibodies (TNAb) were detected in less than 1% of patients. While these TNAb arise endogenously, therapeutic TNF inhibitors (TNFi) such as infliximab are antibody drugs that reduce inflammatory processes. In this context, a collaboration with the AP-HM BioGénoPôle allowed us to study the production of anti-drug antibodies (ADA) in patients treated with infliximab. This work shows that 13.5% of patients develop ADA, with higher titers more frequently observed in males, suggesting the relevance of personalized medicine. The final part of this work addresses pre-analytical and analytical challenges that are sometimes overlooked in the development of candidate biomarkers, particularly for circulating cytokines. Using TWEAK as a case study for a biomarker of (neuro)inflammation, this work illustrates that successfully translating a candidate biomarker from the research laboratory to clinical application requires multiple validation steps and sustained coordination. It emphasizes the importance of dialogue between clinicians, medical biologists, and researchers throughout pre-clinical and clinical validation phases.
Collectively, the results presented here position TWEAK in MS as both a mediator of neuroinflammation and a target of autoimmunity. They highlight the interest of including soluble TWEAK in future biomarker panels for MS monitoring. The description in this work of TWAb production during MS encourages further investigation into their potentially anti-inflammatory and protective roles.