Definition of an Immune Functional Assay in order to characterize the altered immune status of septic patients

par Chloé Albert Vega

Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la santé

Sous la direction de François Mallet et de Sophie Trouillet-Assant.

Soutenue le 29-05-2020

à Lyon , dans le cadre de École Doctorale de Biologie Moléculaire Intégrative et Cellulaire (Lyon) , en partenariat avec École normale supérieure de Lyon (établissement opérateur d'inscription) et de BioMérieux (2002-....) (laboratoire) .

Le président du jury était Alexandre Belot.

Le jury était composé de Sophie Trouillet-Assant, Alexandre Belot, Darragh Duffy, Thierry Roger, Véronique Corbière, Pierre-Olivier Vidalain.

Les rapporteurs étaient Darragh Duffy, Thierry Roger.

  • Titre traduit

    Définition d’un test immunitaire fonctionnel afin de caractériser le statut immunitaire altéré des patients septiques


  • Résumé

    Une personne meurt du sepsis toutes les 3,5 secondes. Ainsi, le sepsis a été adopté comme une priorité sanitaire mondiale par l'OMS en 2017. La nouvelle définition du sepsis proposée en 2016 le décrit comme un dysfonctionnement d'organes mettant la vie en danger, causé par une réponse dérégulée de l'hôte à l'infection. La pathophysiologie complexe du sepsis, encore mal comprise, ainsi que la variabilité interindividuelle font du sepsis une affection très hétérogène. De plus, le sepsis est une affection variable qui évolue avec le temps. A ce jour, toutes les thérapies anti-inflammatoires et immunostimulantes testées n'ont pas prouvé leur efficacité lorsqu'elles ont été appliquées à une population non sélectionnée de patients septiques. La stratification a donc été proposée comme la meilleure approche pour obtenir une restauration de l’immunité chez les patients atteints de sepsis. La stimulation ex vivo, appelé tests immunitaires fonctionnels (IFA par leur acronyme anglophone de « Immune Functional Assays »), offre la possibilité de suivre la dynamique de la maladie, d’évaluer la fonction des cellules immunitaires ainsi que la restauration potentielle de l'immunité, et d’anticiper la réponse des cellules à l'immunothérapie. Dans ce projet, nous avons donc développé un IFA standardisé testé sur des donneurs sains en utilisant les stimulant LPS, ciblant le bras innée et SEB, comme déclencheur de l'immunité adaptative, et évalué la réponse via la mesure de la transcription de gènes en utilisant la technologie NanoString. Tout d’abord, nous avons réalisé une validation de ces IFA, en quantifiant la transcription d’une signature de 44 gènes, confirmant la reproductibilité et robustesse de l’essai, comme précédemment décrit. Ensuite, en utilisant deux cohortes indépendantes de patients septiques, l’application de ces IFA standardisés a confirmé des altérations immunitaires innées profondes partagées par tous les patients. L’hétérogénéité dans l’altération immunitaire adaptative a été objectivée, après une stimulation ex vivo et une lecture transcriptomique enrichie composée de 86 gènes, permettant l’identification de groupes de patients présentant un potentiel de restauration immunitaire. Enfin, nous avons ouvert quelques pistes de recherche visant à optimiser l'IFA avec des objectifs d’utilisation clinique. Ainsi, nous avons évalué le criblage de composés synthétiques pour la stimulation et la réduction du délai d'obtention des résultats. Cela nous rapproche du développement clinique d'un outil de monitorage de l’immunité pour le sepsis.


  • Résumé

    One person dies of sepsis every 3.5 seconds leading the WHO to adopt sepsis as a global health priority in 2017. The new definition of sepsis changed in early 2016 and is now defined as a life-threatening organ dysfunction caused by a dysregulated host response to infection. The complex pathophysiology of sepsis, yet not well-understood, together with the inter-individual variability makes of sepsis a very heterogeneous condition. In addition, sepsis is a very variable condition which evolves over time. Until now, all the anti-inflammatory and immunostimulant therapies tested have not been proven beneficial when applied to an unselected sepsis population. Stratification has then been proposed as the best approach to achieve immunorestoration among sepsis patients. Accordingly, ex vivo stimulation, called immune functional assays (IFA), offers the possibility to monitor the dynamics of the disease while evaluating the function of the immune cells, the potential restoration of the immunity and anticipating the response of the cells to immunotherapy. In this project, we developed a standardized IFA tested on healthy donors using lipopolysaccharide (LPS) and staphylococcal enterotoxin B (SEB) stimuli as triggers of the innate and adaptive immunity, respectively, and evaluated the response measuring gene expression with the NanoString technology. First, we assessed an independent validation of the assay through a 44-gene signature transcription to test the reproducibility and robustness of the IFA, as referred to a published study. Then, using two independent cohorts of septic patients, our standardized IFAs confirmed a profound innate immune alterations shared by all septic patients. Heterogeneity in the alterations of the adaptive immune arm was captured after ex vivo stimulation using an enhanced transcriptomic read-out consisting of 86 genes, which made possible to identify groups of patients with an immune restoration potential. Finally, we opened few lines of investigation seeking to optimize the IFA with clinical implementation aims. Screening of synthetic compounds for the stimulation and reduction in time-to-results were evaluated. This brings us a step closer to the development of an immune monitoring tool in sepsis to implement at the bedside.



Le texte intégral de cette thèse sera accessible librement à partir du 29-05-2025

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