L'évasion immunitaire tumorale joue un rôle central dans la progression tumorale et représente un obstacle majeur au succès des immunothérapies. Dans cette Thèse nous avons étudié le rôle du cytosquelette d’actine dans la résistance des cellules de cancer du sein à la lyse induite par les cellules "natural killers" (NKs). Nous avons trouvé que les cellules de cancer du sein résistantes échappent à l’attaques des cellules NKs par une accumulation importante et rapide d’actine près de la synapse immunologique, un processus que nous avons nommé "réponse actine". Nos analyses mécanistiques suggèrent que la réponse actine induit la polarisation d’autophagosomes vers la synapse immunologique et facilite ainsi la dégradation des molécules cytotoxiques sécrétées par les cellules NKs, tel que le ganzyme B, par autophagie. De plus, la réponse actine est associée au regroupement de ligands inhibiteurs à la synapse, suggérant qu’elle est au centre de plusieurs mécanismes de résistance. Dans leur ensemble, nos résultats constituent une base pour le développement d’approches thérapeutiques visant à interférer avec la réponse actine et à restaurer une réponse immunitaire anti tumorale efficace. / Tumor immune evasion plays a central role in cancer progression and is a major hurdle to effective immunotherapy. In this Thesis, we examine the role of the actin cytoskeleton in breast cancer cell resistance to natural killer (NK) cell-mediated cell lysis. We found that resistant breast cancer cells escape from NK-cell attack through a rapid and prominent accumulation of actin near the immunological synapse, a process we termed the “actin response”. Our mechanistic investigations suggest that the actin response drives autophagosome polarization toward the immunological synapse and thereby facilitates the autophagy-mediated degradation of NK cell-derived cytotoxic molecules such as granzyme B. In addition, the actin response was associated with inhibitory ligand clustering at the immunological synapse, suggesting that it is a common driver of different immune evasion mechanisms. Taken together, our data lays the groundwork for therapeutic approaches aimed at interfering with the actin response and restoring an effective anti-tumor immune response.

Le domaine TIR (Toll/interleukin (IL)-1 receptor) est une composante essentielle du système immunitaire inné, celui-ci est présent dans les récepteurs TLR (Toll-like receptor) et les protéines adaptatrices associées comme MyD88 et TIRAP. La détection de pathogènes déclenche l'interaction entre les domaines TIR permettant ainsi l'initiation et la propagation de la signalisation par les TLRs. Aussi, de nombreux pathogènes produisent des effecteurs contenant un domaine TIR tels que BtpA et BtpB chez Brucella abortus, TirS chez Staphylococcus aureus ou TcpC chez l'uropathogènique Escherichia coli. Tous ces effecteurs bloquent la signalisation des TLRs et sont capables de perturber les voies de signalisation de l'immunité innée pendant l'infection. Cependant les mécanismes moléculaires impliqués restent la plupart du temps non caractérisés et dans certains cas controversés. Dans le but de mieux comprendre le fonctionnement de ce type d'effecteurs bactériens, j'ai caractérisé chez Pseudomonas aeruginosa PA7 un nouvel effecteur contenant un domaine TIR que nous avons renommé PumA pour Pseudomonas UBAP1 Modulator A. En parallele, j'ai aussi participé à des projets de caractérisation de deux autres effecteurs avec un TIR domain : BtpB et TirS. Ainsi, PumA est un facteur essentiel pour la virulence de P. aeruginosa PA7 et son domaine TIR est essentiel pour interaction avec deux protéines adaptatrice, TIRAP et MyD88. Durant l'infection de cellules épithéliales pulmonaires par P. aeruginosa PA7, PumA est responsable du contrôle de la translocation du facteur de transcription NF-κB dans le noyau. De plus, la production de PumA dans une souche de P. aeruginosa non-TIR confère à cette bactérie de nouvelles propriétés d'immuno-modulation. PumA cible aussi UBAP1, une protéine du complexe de tri endosomal requis pour le transport, ESCRT-I (endosomal sorting complex require for transport I) qui a été récemment montré pour moduler l'activation de récepteur de cytokine. Nos résultats montrent que UBAP1 peut s'associer avec TIRAP et MyD88, provoquant le mouvement de MyD88 à la membrane cytoplasmique, suggérant une nouvelle voie cellulaire commune entre UBAP1 et les TLRs, et révélant UBAP1 comme nouvelle cible pour des effecteurs bactériens dans le cadre du contrôle des réponses immunitaires de l'hôte / In higher eukaryotes, the innate immune system provides the first line of defense against invading pathogens. The Toll/interleukin-1 receptor (TIR) domain is an essential component of the innate immune system. This domain is present in Toll-like receptors (TLRs) and associated adaptor proteins such as MyD88 and TIRAP. Pathogen detection requires interaction between the TIR domains, which initiates and triggers propagation of TLR signaling. However, many pathogens produce a TIR domain-containing protein such as BtpA and BtpB in Brucella abortus, TirS in Staphylococcus aureus or TcpC in the uropathogenic strain Escherichia coli. These effectors block TLR signaling and are able to disrupt innate immune response during infection. However, the molecular mechanisms involved remain mostly uncharacterized and in some cases controversial. The objective of this thesis was to study bacterial effectors containing a TIR domain particularly at the molecular level. For this, we focused on Pseudomonas aeruginosa PA7, an atypical multi-drug resistant strain that contains an effector with a TIR domain that we named PumA, for Pseudomonas UBAP1 Modulator A. In addition, during these four years of thesis work I also participated in the characterization of two other effectors with a TIR domain: BtpB in B. abortus and TirS in S. aureus.We found that PumA is essential for virulence of P. aeruginosa PA7 and its TIR domain is the key element for interaction with two adaptor proteins MyD88 and TIRAP. During infection of lung epithelial cells by P. aeruginosa PA7, PumA is responsible for controlling the translocation of NF-?B into the nucleus indicative of activation of this transcription factor. In addition, production of PumA by a TIR-deficient strain of P. aeruginosa confers to this bacterium a new immuno-modulation property. Furthermore, PumA targets ubiquitin-associated protein 1 (UBAP1), a protein of the endosomal sorting complex required for transport I (ESCRT-I) which has recently been shown to modulate cytokine receptor activation. Our results also show that UBAP1 can associated with TIRAP and MyD88, causing movement of MyD88 to the cytoplasmic membrane and suggesting a new cellular pathway between UBAP1 and TLRs. In summary, our data reveal UBAP1 as a novel target for bacterial effectors implicated in control of host immune responses

Nous sommes toujours aux prises avec la pandémie de SARS-CoV-2 plus de deux ans après son début. Le virus a depuis accumulé de nombreuses mutations qui ont mené à différentes souches virales au long de la pandémie. Plusieurs de ces mutations sont récurrentes: il y a un excès de mutations C > U dans les génomes viraux, certains codons sont fréquemment mutés vers différents acides aminés et certaines mutations sont convergentes, c’est-à-dire que la même substitution est apparue de manière indépendante sur différentes lignées. Dans ce mémoire, nous avons identifiés différentes manières par lesquelles le SARS-CoV-2 évolue à travers l’étude de ces mutations récurrentes et évaluons leur impact sur l’évasion immunitaire. Premièrement, nous avons déterminés que les mutations C > U sont responsable de l’introduction et du retrait préférentiel d’acides aminés spécifiques dans les épitopes viraux. Nous avons déterminé la significativité statistique de ces patrons de mutation à l’aide de simulations génomiques virales. Deuxièmement, nous avons participé à la surveillance des variants au Québec durant la deuxième vague de la pandémie, qui s’est déroulée d’août 2020 à mars 2021. C’était une période intéressante pour la diversité virale, puisque les restrictions de déplacement ont créé de multiples poches de variants locaux en compétition les uns avec les autres qui partagent des mutations convergentes. Notamment, nous reportons que les lignées B.1.160 et B.1.1.176 comptaient pour 50% des échantillons séquencés au sommet de la deuxième vague dans la province. Finalement, nous avons analysé les patrons mutationnels intra-hôte qui sont apparus de novo dans le contexte d’infections au SARS-CoV-2 de longue durée chez des patients atteints de cancers hématologiques. Une de ces patientes est une patiente québécoise infectée par B.1.160 et dans laquelle nous avons identifié la présence d’un réservoir viral. Nous avons également trouvé des éléments probants montrant différentes quasiespèces virales avec des propriétés d’évasion immunitaire. Nos résultats permettent de mieux comprendre les différentes manières dont les pressions sélectives façonnent l’évolution virale. / We are still living in the SARS-CoV-2 pandemic over two years after its start. The virus has since accumulated many mutations that have led to different viral strains throughout the pandemic. Several of these mutations are recurrent: there is an excess of C > U substitutions in viral genomes, some codons are frequently mutated to different amino acids, and some mutations are convergent, meaning that the same substitution has occurred independently on different lineages. In this thesis, we identified different ways in which SARS-CoV-2 evolves through these recurrent mutations and assess their impact on immune escape. First, we determined that C > U mutations drive the preferential introduction and removal of specific amino acids in viral epitopes. Using genetic simulations, we determined the statistical significance of these patterns. Second, we participated in the surveillance of variants in Quebec during the second wave of the pandemic that went from the end of August 2020 to the end of March 2021. This was an interesting period of viral diversity owing to imposed travel restrictions that created competition between multiple pockets of local strains that share convergent mutations. Notably, we found that lineages B.1.160 and B.1.1.176 account for 50% of samples sequenced at the height of the second wave in the province. Finally, we analyzed intra-host mutational patterns that arose de novo in the context of long-term infections of patients with hematological cancers, one of which was from Québec and infected by B.1.160. We have identified a pattern consistent with the presence of a viral reservoir in this patient. We have also found evidence of different viral quasispecies with immune escape properties. These results shed light on different ways in which selective pressures shape the evolution of SARS-CoV-2.