Étude et Traitement de l'Immunosénescence associée à la Maladie Rénale Chronique

par Mathieu Legendre

Projet de thèse en Médecine, cancérologie, génétique, hématologie, immunologie

Sous la direction de Didier Ducloux et de Thomas Crepin.

Thèses en préparation à Bourgogne Franche-Comté , dans le cadre de École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....) , en partenariat avec RHG - Interaction hôte-greffon-tumeur et ingénierie cellulaire et génique (laboratoire) depuis le 26-10-2018 .


  • Résumé

    L'immunosénescence contribue au développement des maladies liées à l'âge (notamment les infections, cancers, maladie auto-immune et athérosclérose)1,2. Les patients atteints de maladie rénale chronique (MRC) souffriraient d'un phénotype de vieillissement prématuré. En effet, ces patients ont une espérance de vie inférieure à celle de la population générale (principalement dû aux maladies associées au vieillissement dont les cancers, les infections et les maladies cardiovasculaires). Bien que les mécanismes impliqués dans ce vieillissement prématuré ne soient pas entièrement élucidés, de nombreux facteurs liés à la MRC dont l'accumulation de toxines urémiques (notamment Indoxyl sulfate ou p-cresyl sulfate3), la bioincompatibilité circuit sanguine membrane de dialyse en hémodialyse et les maladies chroniques associées à la MRC (diabète, insuffisance cardiaque chronique et obésité) pourraient la favoriser. Ces mêmes facteurs étant associés à la génération de stress oxydatif et d'inflammation promouvant un état parfois appelé “inflamm-aging”4,5. Nos précédents résultats provenant de l'étude IRIS6,7 ont mis en évidence qu'il existerait une immunosénescence accélérée chez les patients souffrant de MRC. Dans ce travail, la MRC s'associait à des titres de CRP plus élevée et d'albuminémie plus basse. Ces deux dosages sont des marqueurs de l'« inflamm-aging » fréquemment liés à la sénescence accélérée. De plus, dans notre étude la dialyse était associée à un phénotype d'immunosénescence. Il existait ainsi chez ces patients : une lymphopénie des lymphocytes T CD4+, une diminution de la production thymique, une expansion des lymphocytes T CD8+ en phase terminale de différenciation induite par le CMV, et un raccourcissement des télomères lymphocytaires. Entre autre choses, nous avons décrit que la thymopoièse des patients dialysés, mesurée par le nombre d'émigrants thymiques récents, était profondément altérée et que cette altération s'associait à un sur risque de morbidité (dont des épisodes infectieux sévères)6. Les données concernant les mécanismes de dysthymopoiese et d'immunosénescence accélérée chez les patients souffrant de MRC sont très rares. Néanmoins, nous avons mis en évidence que le phénotype immunitaire pré-transplantation était prédictif des infections post-transplantation6, ce qui souligne l'impact de ce profil à long terme et l'intérêt d'une prise en charge précoce. Dans une large étude transcriptionnelle récente, l'absence d'un co-activateur de la transcription appelé Lysine acétyltransférase 2B (KAT2B) était associée à une moindre efficacité de la vaccination antipaludique et à celle du traitement de l'hépatite C, mais aussi à une diminution du nombre de rechutes de maladies auto-immunes8. KATB était précédemment connu pour avoir un effet anti-apoptotique. KAT2B pourrait être un marqueur de « l'épuisement » des lymphocytes T et de l'immunosénescence. Son expression dans une population de dialysés n'a à ce jour jamais été évaluée. L'Interleukine 7 (IL-7) est un membre de la grande famille des cytokines à chaine gamma;, qui interagit avec son récepteur dédié (IL-7R) 9. Cette cytokine pléiotrope jouerait un rôle central dans l'homéostasie de l'immunité cellulaire et dans les mécanismes d'immunosénescence. Parmi ses effets anti-âge, l'IL-7 stimule la thymopoïèse, la lymphopoïèse des lymphocytes B, l'expansion des lymphocytes T périphériques non mémoire et maintient la longueur télomèrique6. La diminution du niveau d'IL-7 et l'altération de la voie d'IL-7 semblaient jouer un rôle majeur dans l'émergence de l'immunosénescence7. De plus, une altération de la signalisation de la voie de l'IL-7 serait associée à de nombreuses maladies liées au vieillissement inflammatoire (infection par le VIH, sclérose en plaques, diabète de type 1) 6. L'IL-7 recombinante (rIL-7) est actuellement testée dans des essais cliniques pour inverser ces altérations immunitaires et cette immunosénescence. La molécule CYT107 de Cytheris SA (une rIL-7), dont le développement est achevé depuis plusieurs années8, a fait l'objet de 18 essais cliniques (selon les recherches de http://Clinicaltrials.gov; essais de phase I et II). Ces essais visent à renforcer l'immunité dans les infections virales chroniques (VIH, hépatite B et C); chez les receveurs de greffes de cellules souches hématopoïétiques; dans divers cancers (sein métastatique, sarcome d'Ewing, gliome, prostate métastatique, mélanome métastatique ou cancer du rein métastatique); dans les septicémies; et dans la lymphopénie CD4+ idiopathique9–12. Les cycles répétés de CYT107 ont été bien tolérés chez la majorité des participants étudiés. Dans ces travaux, la thérapie par rIL-7 est associée à une augmentation de la diversité du répertoire de récepteurs lymphocytaires T par l'extension des sous-ensembles « naïfs » chez les patients atteints de lymphopénie CD4 idiopathique ou infectés par le VIH, mais aussi chez les témoins sains13–15. Malgré son rôle clé dans l'immunosénescence, seules quelques études discordantes ont exploré la voie de l'IL-7 chez les patients dialysés. Alors que dans l'étude de Costa16, les patients hémodialysés lymphopéniques ne présentaient pas de diminution des taux d'IL-7 par rapport aux témoins sains, celle de Litjens et al.17 retrouvait à la fois une diminution des taux d'IL-7 et une lymphopénie des lymphocytes T naïfs parmi les patients dialysés. Des études complémentaires sont nécessaires afin d'explorer la voie de l'IL-7 chez les patients dialysés ainsi qu'in vitro en milieu urémique. L'exploration de la corrélation entre le vieillissement prématuré des patients dialysés lymphopéniques et sa relation avec la voie de l'IL-7 pourrait conduire à un traitement ciblé afin de limiter la morbimortalité liée à l'immunosénescence accélérée. Objectifs: Partie 1: Décrire l'évolution des taux d'IL-7 plasmatiques et de l'expression lymphocytaire T du gène KAT2B dans une population de patients urémiques immunosénescents et dans un milieu urémique in vitro. Partie 2: Décrire l'IL-7, les réponses et la tolérance à l'IL-7 recombinante chez les patients dialysés, avec ou sans altération de la thymopoïèse, afin de proposer un traitement efficace limitant les maladies liées à l'immunosénescence tel que les épisodes infectieux. Méthodologie: Le projet sera organisé en 6 axes (WP). - WP1 : «Aspects réglementaires et Données Ethiques» (M0-M6) Aspects éthiques et réglementaires liés à la collecte et à l'utilisation d'échantillons biologiques (autres que ceux précédemment décrits dans les études «IRIS» et «ORLY Est»). - WP2 : «Expression des récepteurs IL-7 et KAT2B, récepteurs de l'IL-7 sériques solubles dans les sous-ensembles de lymphocytes T chez les patients dialysés» (M2-M12) Les taux sériques d'IL-7 et d'autres cytokines impliquées dans le maintien et la prolifération des lymphocytes (IL-2 et IL-15 notamment) seront déterminés par dosage Multiplex. L'expression du gène KAT2B sera évaluée par PCR quantitative en temps réel. Ces données seront générées pour les patients dialysés lymphopéniques et les patients dialysés non lymphopéniques ainsi que les contrôles sains (effet des toxines urémiques) (patients des études «IRIS» et «ORLY»). - WP3 : « Validation d'un modèle in vitro de sénescence immunitaire en milieu urémique » (M12-M24) Coculture de lymphocytes T dans un pool de plasma sans complément de donneurs urémiques. Les phénotypes des lymphocytes T et les marqueurs de la sénescence immunitaire seront évalués par cytométrie en flux et comme décrit précédemment. - WP4 : « Réponses in vitro des cellules T au CYT107 chez les patients dialysés et facteurs urémiques influençant la réponse au CYT107 » (M18-M24) La prolifération, l'activation et la production de cytokines des sous-populations de lymphocytes T seront évaluées après la culture de PBMC avec CYT107 et / ou du sérum urémique (préparé à partir d'un groupe de patients urémiques). La molécule CYT107 de Cytheris SA sera fournie gratuitement. - WP5 : « Etude de Phase 1 » (M24-32) La tolérance de l'injection de CYT107 (fournie gratuitement) sera évaluée durant les 4 semaines après les injections dans une population de patients hémodialysés. - WP6 : «Valorisation et communication» (M12 / 24 / 32-36) Communications et publications (au moins 3 publications) 1. Derhovanessian, E. et al. Hallmark features of immunosenescence are absent in familial longevity. J. Immunol. Baltim. Md 1950 185, 4618–4624 (2010). 2. Fülöp, T., Dupuis, G., Witkowski, J. M. & Larbi, A. The Role of Immunosenescence in the Development of Age-Related Diseases. Rev. Investig. Clin. Organo Hosp. Enfermedades Nutr. 68, 84–91 (2016). 3. Kim, H. Y. et al. Indoxyl sulfate (IS)-mediated immune dysfunction provokes endothelial damage in patients with end-stage renal disease (ESRD). Sci. Rep. 7, 3057 (2017). 4. Kooman, J. P. et al. Out of control: accelerated aging in uremia. Nephrol. Dial. Transplant. Off. Publ. Eur. Dial. Transpl. Assoc. - Eur. Ren. Assoc. 28, 48–54 (2013). 5. Kooman, J. P. et al. Inflammation and premature aging in advanced chronic kidney disease. Am. J. Physiol. Renal Physiol. 313, F938–F950 (2017). 6. Crepin, T. et al. Pre-transplant end-stage renal disease-related immune risk profile in kidney transplant recipients predicts post-transplant infections. Transpl. Infect. Dis. Off. J. Transplant. Soc. (2016). 7. Ducloux, D. et al. ESRD-associated immune phenotype depends on dialysis modality and iron status: clinical implications. Immun. Ageing A 15, 16 (2018). 8. McKinney, E. F., Lee, J. C., Jayne, D. R. W., Lyons, P. A. & Smith, K. G. C. T-cell exhaustion, co-stimulation and clinical outcome in autoimmunity and infection. Nature 523, 612–616 (2015). 9. Nguyen, V., Mendelsohn, A. & Larrick, J. W. Interleukin-7 and Immunosenescence. J. Immunol. Res. 2017, (2017). 10. Ucar, D. et al. The chromatin accessibility signature of human immune aging stems from CD8(+) T cells. J. Exp. Med. 214, 3123–3144 (2017). 11. Okoye, A. A. et al. Effect of IL-7 Therapy on Naive and Memory T Cell Homeostasis in Aged Rhesus Macaques. J. Immunol. Baltim. Md 1950 195, 4292–4305 (2015). 12. Trédan, O. et al. ELYPSE-7: a randomized placebo-controlled phase IIa trial with CYT107 exploring the restoration of CD4+ lymphocyte count in lymphopenic metastatic breast cancer patients. Ann. Oncol. Off. J. Eur. Soc. Med. Oncol. 26, 1353–1362 (2015). 13. Levy, Y. et al. Enhanced T cell recovery in HIV-1-infected adults through IL-7 treatment. J. Clin. Invest. 119, 997–1007 (2009). 14. Sereti, I. et al. IL-7 administration drives T cell-cycle entry and expansion in HIV-1 infection. Blood 113, 6304–6314 (2009). 15. Venet, F. et al. IL-7 restores lymphocyte functions in septic patients. J. Immunol. Baltim. Md 1950 189, 5073–5081 (2012). 16. Sheikh, V. et al. Administration of interleukin-7 increases CD4 T cells in idiopathic CD4 lymphocytopenia. Blood 127, 977–988 (2016). 17. Thiébaut, R. et al. Repeated Cycles of Recombinant Human Interleukin 7 in HIV-Infected Patients With Low CD4 T-Cell Reconstitution on Antiretroviral Therapy: Results of 2 Phase II Multicenter Studies. Clin. Infect. Dis. Off. Publ. Infect. Dis. Soc. Am. 62, 1178–1185 (2016). 18. Sportès, C. et al. Administration of rhIL-7 in humans increases in vivo TCR repertoire diversity by preferential expansion of naive T cell subsets. J. Exp. Med. 205, 1701–1714 (2008). 19. Costa, E. et al. IL-7 serum levels and lymphopenia in hemodialysis patients, non-responders to recombinant human erythropoietin therapy. Blood Cells. Mol. Dis. 41, 134–135 (2008). 20. Litjens, N. H. R., van Druningen, C. J. & Betjes, M. G. H. Progressive loss of renal function is associated with activation and depletion of naive T lymphocytes. Clin. Immunol. Orlando Fla 118, 83–91 (2006).

  • Titre traduit

    Study and Treatment of Immunosenescence Associated with Chronic Kidney Disease


  • Résumé

    Immune senescence contributes to the development of age-related diseases (i.e., infections, cancers, auto-immune diseases, atherosclerosis)1,2. Chronic kidney disease (CKD) is associated with clinical phenotype of premature aging. Indeed, CKD patients have a shorter lifespan than the general population because of frequent age-related diseases, such as cancer, infections, and high cardiovascular morbidity. Although the mechanisms involved in CKD-associated premature aging are not fully elucidated, several factors including accumulation of uremic toxins (ie. Indoxyl sulfate or p-cresyl sulfate3), dialysis-related bio-incompatibilities and chronic diseases associated with CKD (diabetes mellitus, chronic heart failure, and obesity) may play an important role. These factors promote chronic oxidative stress and inflammation, sometimes termed “inflamm-aging”4,5. Our previous result from IRIS study6,7 found that CKD patients exhibit a premature immune senescence. In IRIS study CKD progression was associated with higher CRP levels and decrease in albuminemia. Both are markers frequently gathered under the term of “inflamm-aging”, often associated with a premature immune senescence. Moreover, dialysis was associated with features of immune senescence, including: CD4+ T cell lymphopenia, reduced thymic output, terminally differentiated CD8+ T cell expansion driven by CMV and telomere length shortening. Among others things, we describe that thymopoeisis of dialysis patients, measured by recent thymic emigrant count, was deeply altered and associated with an increase of risk of poor clinical outcome such as severe infectious episodes6. Data on dysthymopoeisis mechanism and premature immune senescence in CKD patients are very scarce. Nevertheless, we found that pre-transplant immune profile predicts post-transplant infections6, which underlines the impact of this profile in the long term and the interest of an early consideration. In a recent study, the lack of a transcriptional co-activator called Lysine acétyltransférase 2B (KAT2B), was associated with worsen efficacy of malaria vaccination and hepatitis C treatment but fewer relapses of auto immune disorders8. KATB was previously known to mediate an anti-apoptotic effect. KAT2B could be a marker of lymphocyte T exhaustion and immune senescence. It expression in a population of dialysis patients has never been evaluated. Interleukin 7 (IL-7) is a member of the common gamma chain family of cytokines which interacts with its unique receptor (IL-7R)9. This pleiotropic cytokine is thought to play a central role in cellular immunity homeostasis and in the immunosenescence pathway. Among its anti-aging effects, IL-7 stimulates thymopoiesis, B-cells lymphopoiesis, expansion of peripheral T-cells without switching to a memory phenotype and maintains telomere length9. Decrease of IL-7 level and IL-7 pathway alteration seemed to play a major role in immunosenescence emergence10. Moreover, an alteration in the IL-7 signaling was associated with numerous inflamm-aging related diseases (HIV infection, Multiple sclerosis, type 1 diabetes)9. Recombinant IL-7 (rIL-7) is currently tested in clinical trials to reverse immune failure and senescence. A rIL-7, the Cytheris SA molecule CYT107, whose development has been completed for several years11, has been the subject of 18 clinical trials (according to http://Clinicaltrials.gov; phase I and II trials). Trials seek to boost immunity in chronic virus infections (HIV, hepatitis B and C); recipients of hemopoietic stem cell transplants; various cancers (metastatic breast, Ewing's sarcoma, glioma, metastatic prostate, metastatic melanoma or metastatic kidney cancer); sepsis; and idiopathic CD4 lymphocytopenia12–15. Repeated cycles of CYT107 were well-tolerated in the majority of study participants. Recombinant IL-7 therapy is associated with an increase in T-Cell Receptor repertoire diversity by expansion of naive T cell subsets among idiopathic CD4 lymphocytopenia, HIV infected and healthy individuals16–18. Despites its key role in immunosenescence, only few and discordant studies explored the IL-7 among dialysis patients. Whereas in Costa's study19, hemodialysis lymphopenic patients did not experienced a loss in IL-7 levels compared to healthy controls, Litjens et al.20 showed that IL-7 level decrease in dialysis patient, associated with naive T cells lymphopenia. Further studies are mandatory in order to explore the IL-7 pathway in dialysis patients, and in vitro in the uremic milieu. Exploring the correlation between the premature aging of lymphopenic dialysis patients and its relation with IL-7 pathway could lead to target therapeutics in order to limit poor clinical outcome of immune senescence. Objectives: Part 1: We will describe the levels of serum soluble IL-7 and KAT2B gene expression of T-lymphocytes among a population of uremic immunosenescent patients and in an in vitro uremic milieu. Part 2: We will describe IL-7 pathway and responses to recombinant IL-7 in dialysis patients, with or without low thymopoiesis. Part 3: In a phase I study, We would like to evaluate the tolerance of the injection of recombinant interleukin-7 (IL-7r), within 4 weeks after its injection, in patients with chronic renal lymphopenia under hemodialysis, by determining the maximum tolerated dose and the recommended dose for Phase II. Methodology: The project will be based on 6 work packages (WP). - WP1 “Regulatory aspects and Ethics Statement” (M0-M12) Ethical and regulatory aspects related to collection and use of biological samples (others than those previously obatained from “IRIS” and “ORLY Est” studies). - WP2 “ Serum soluble IL-7 and KAT2B, IL-7 receptors expression on T lymphocytes subsets in dialysis patients” (M2-M12) Serum levels of IL-7 and other cytokines involved in the maintenance and proliferation of lymphocytes (IL-2 and IL-15 notably) will be determined by Multiplex assay. KAT2B gene expression will be evaluated using quantitative real time PCR. These data will be generated for lymphopenic dialysis patients and non-lymphopenic dialysis patients and healthy controls (effect of uremic toxins) (patients from “IRIS” and “ORLY” studies). - WP3 Validation of an in vitro model of immune senescence in uremic milieu(M12-M18): Coculture of T cells in a pool of plasma without complement from uremic donors. T cells phenotypes and immune senescence markers will be evaluated using flow cytometry and as previously described. - WP4 “ In vitro T cell responses to CYT107 in dialysis patients and uremic factors influencing response to CYT107” (M18-M24) Proliferation, activation and cytokines production of T lymphocytes subpopulations will be assessed, after PBMC culture with CYT107 and/or uremic serum (prepared from a pool of uremic patients). The Cytheris SA molecule CYT107 will be provide free of charge. - WP5: Phase I study: (M24-M32) The tolerance of the rIL-7 injection will be evaluated during the 4 weeks after the injections in a population of hemodialysis patients - WP6 “Valorisation and communication” (M18-24/30-36) Communications and publications (at least 3 publications) 1. Derhovanessian, E. et al. Hallmark features of immunosenescence are absent in familial longevity. J. Immunol. Baltim. Md 1950 185, 4618–4624 (2010). 2. Fülöp, T., Dupuis, G., Witkowski, J. M. & Larbi, A. The Role of Immunosenescence in the Development of Age-Related Diseases. Rev. Investig. Clin. Organo Hosp. Enfermedades Nutr. 68, 84–91 (2016). 3. Kim, H. Y. et al. Indoxyl sulfate (IS)-mediated immune dysfunction provokes endothelial damage in patients with end-stage renal disease (ESRD). Sci. Rep. 7, 3057 (2017). 4. Kooman, J. P. et al. Out of control: accelerated aging in uremia. Nephrol. Dial. Transplant. Off. Publ. Eur. Dial. Transpl. Assoc. - Eur. Ren. Assoc. 28, 48–54 (2013). 5. Kooman, J. P. et al. Inflammation and premature aging in advanced chronic kidney disease. Am. J. Physiol. Renal Physiol. 313, F938–F950 (2017). 6. Crepin, T. et al. Pre-transplant end-stage renal disease-related immune risk profile in kidney transplant recipients predicts post-transplant infections. Transpl. Infect. Dis. Off. J. Transplant. Soc. (2016). 7. Ducloux, D. et al. ESRD-associated immune phenotype depends on dialysis modality and iron status: clinical implications. Immun. Ageing A 15, 16 (2018). 8. McKinney, E. F., Lee, J. C., Jayne, D. R. W., Lyons, P. A. & Smith, K. G. C. T-cell exhaustion, co-stimulation and clinical outcome in autoimmunity and infection. Nature 523, 612–616 (2015). 9. Nguyen, V., Mendelsohn, A. & Larrick, J. W. Interleukin-7 and Immunosenescence. J. Immunol. Res. 2017, (2017). 10. Ucar, D. et al. The chromatin accessibility signature of human immune aging stems from CD8(+) T cells. J. Exp. Med. 214, 3123–3144 (2017). 11. Okoye, A. A. et al. Effect of IL-7 Therapy on Naive and Memory T Cell Homeostasis in Aged Rhesus Macaques. J. Immunol. Baltim. Md 1950 195, 4292–4305 (2015). 12. Trédan, O. et al. ELYPSE-7: a randomized placebo-controlled phase IIa trial with CYT107 exploring the restoration of CD4+ lymphocyte count in lymphopenic metastatic breast cancer patients. Ann. Oncol. Off. J. Eur. Soc. Med. Oncol. 26, 1353–1362 (2015). 13. Levy, Y. et al. Enhanced T cell recovery in HIV-1-infected adults through IL-7 treatment. J. Clin. Invest. 119, 997–1007 (2009). 14. Sereti, I. et al. IL-7 administration drives T cell-cycle entry and expansion in HIV-1 infection. Blood 113, 6304–6314 (2009). 15. Venet, F. et al. IL-7 restores lymphocyte functions in septic patients. J. Immunol. Baltim. Md 1950 189, 5073–5081 (2012). 16. Sheikh, V. et al. Administration of interleukin-7 increases CD4 T cells in idiopathic CD4 lymphocytopenia. Blood 127, 977–988 (2016). 17. Thiébaut, R. et al. Repeated Cycles of Recombinant Human Interleukin 7 in HIV-Infected Patients With Low CD4 T-Cell Reconstitution on Antiretroviral Therapy: Results of 2 Phase II Multicenter Studies. Clin. Infect. Dis. Off. Publ. Infect. Dis. Soc. Am. 62, 1178–1185 (2016). 18. Sportès, C. et al. Administration of rhIL-7 in humans increases in vivo TCR repertoire diversity by preferential expansion of naive T cell subsets. J. Exp. Med. 205, 1701–1714 (2008). 19. Costa, E. et al. IL-7 serum levels and lymphopenia in hemodialysis patients, non-responders to recombinant human erythropoietin therapy. Blood Cells. Mol. Dis. 41, 134–135 (2008). 20. Litjens, N. H. R., van Druningen, C. J. & Betjes, M. G. H. Progressive loss of renal function is associated with activation and depletion of naive T lymphocytes. Clin. Immunol. Orlando Fla 118, 83–91 (2006).