L’hémophilie A est une maladie hémorragique rare liée au chromosome X qui se traduit par un déficit en facteur VIII (FVIII) fonctionnel. Chez les patients atteints de la forme sévère de l’hémophilie A, l’apparition d’hémorragies incontrôlées augmente la morbidité et affecte leur qualité de vie. Le traitement de choix permettant de prévenir ou de traiter les saignements consiste en l’injection intraveineuse de FVIII thérapeutique. Cependant, chez 5 à 30% des patients, une réponse immunitaire dirigée contre le FVIII se développe. La réponse anti-FVIII est caractérisée par l’apparition d’anticorps qui inhibent l’activité pro-coagulante du FVIII. Ainsi l’apparition de ces anticorps, appelés « inhibiteurs » représente-t-elle la complication majeure du traitement des patients hémophiles A. Plusieurs facteurs de risque ont été suggérés ou proposés comme affectant le développement de la réponse anti-FVIII. Parmi eux, supporté par la théorie du « danger », la présence de médiateurs pro-inflammatoires générés par les épisodes de saignement est considérée comme adjuvant dans la réponse immunitaire anti-FVIII. Cependant, les saignements induisent de nombreux mécanismes pro mais aussi anti-inflammatoires. Ainsi, l’activation de l’endothélium vasculaire induit-elle le recrutement et l’activation des cellules effectrices appartenant aux compartiments innés et adaptatifs du système immunitaire. Au cours de ma thèse, je me suis concentré sur le rôle des saignements dans le développement de la réponse immunitaire dirigée contre le FVIII. Ainsi, ai-je découvert une association entre la présence d’un polymorphisme dans un gène induit par les saignements et la présence d’inhibiteurs du FVIII dans une cohorte de patients hémophiles A sévères. J’ai également étudié le développement de la réponse immunitaire dirigée contre le FVIII thérapeutique dans un modèle murin qui mime les saignements locaux observés chez les patients hémophiles A sévères. Finalement, j’ai caractérisé l’effet des formes réactives de l’oxygène (FRO), qui sont générées au niveau du site de saignement, sur la structure, la fonction et l’immunogénicité du FVIII. Les résultats obtenus au cours de ma thèse démontrent que les saignements ne sont pas associés à un risque plus élevé de développer des inhibiteurs dans le modèle murin largement utilisé d’hémophilie A sévère, contrairement à ce qui est communément admis. De plus, j’ai démontré une association entre un polymorphisme présent dans le promoteur du gène HMOX1 et la survenue d’inhibiteurs dans une cohorte de patients atteints d’hémophilie A sévère. En parallèle, je décris pour la première fois une altération du statut oxydatif chez les souris déficientes en FVIII et je démontre que le contrôle du statut oxydatif in vivo permet de moduler la réponse immunitaire anti-FVIII. Au contraire, l’exposition du FVIII aux FRO augmente son immunogénicité. De fait, mes résultats suggèrent que, bien que les molécules pro-inflammatoires libérées suite aux saignements puissent affecter positivement la réponse immunitaire dirigée contre le FVIII, de puissants médiateurs anti-inflammatoires sont générés in vivo et amenuisent l’effet potentiellement adjuvant des saignements. Également, ces résultats soulignent la balance complexe entre les médiateurs pro- et anti-inflammatoires qui sont générés consécutivement aux saignements ainsi que leurs effets sur la réponse immunitaire dirigée contre le FVIII thérapeutique. / Hemophilia A is a rare X-linked hemorrhagic disease consecutive to the lack of functional pro-coagulant factor VIII (FVIII). In patients with the severe form of hemophilia A, uncontrolled hemorrhages increase the morbidity and affect the quality of life. To prevent or treat bleeding episodes, therapeutic FVIII is administered intravenously. However, an anti-FVIII immune response develops in 5 to 30% of the patients. The anti-FVIII immune response is characterized by the development of anti-FVIII IgG antibodies that inhibit FVIII activity. These antibodies, referred to as “FVIII inhibitors” represent the major complication in the treatment of hemophilia A patients. Several risk factors have been suggested or proposed to predispose to the development of FVIII inhibitors. Amongst them, inspired by the “danger” theory, the presence of inflammatory mediators released upon bleeding episodes is thought to adjuvant the anti-FVIII immune response. Bleeding episodes trigger several pro and anti-inflammatory mechanisms. Thus, damage to the endothelium triggers the recruitment and activation of effector cells from the innate and adaptive compartments of the immune system. During my PhD, I investigated the role of bleedings in the development of the anti-FVIII immune response. Thus, I discovered an association between a polymorphism in the promoter region of a gene that is induced in response to bleedings, and the presence of FVIII inhibitors in a cohort of patients with severe hemophilia A. I followed the development of the immune response to therapeutic FVIII in a mouse model that mimics the localized bleedings found in patients with severe hemophilia A. Ultimately, I characterized the effects of reactive oxygen species (ROS) that are potentially released at the bleeding site in view of the structure, function and immunogenicity of the FVIII molecule. The results I obtained during my PhD demonstrate that bleedings are not associated with a higher risk for FVIII inhibitor development in the commonly used mouse model of severe FVIII deficiency. Additionally, I demonstrated an association between a polymorphism in the promoter of the HMOX1 gene and the presence of FVIII inhibitors. In parallel, I report for the first time an exacerbated oxidative status in FVIII-deficient mice as compared to control mice, and demonstrate that the control of the oxidative status in vivo reduces the anti-FVIII immune response. Conversely, the exposure of FVIII to ROS ex vivo increases the immunogenicity of the FVIII molecule. Taken together, my results suggest that, although the pro-inflammatory molecules released upon bleeding may positively affect the anti-FVIII immune response, several strong anti-inflammatory compounds are generated in vivo that dampen the potential adjuvant effect of bleedings. Ultimately, these results highlight the complex balance between the pro and anti-inflammatory mediators generated upon bleeding and their effect on the anti-FVIII immune response.

Les épidémies de méningite sévissent depuis plusieurs décades dans la Ceinture Africaine de la méningite. En 2010, une vaccination de masse avec le vaccin conjugué MenAfriVac® a été entreprise dans la région afin d’éliminer les épidémies dues au méningocoque (Nm) A, principal sérogroupe en cause. L’objectif de cette thèse est de décrire l’épidémiologie des méningites au Niger avant et après l’introduction du vaccin MenAfriVac®; contribuer à une meilleure compréhension des dynamiques des épidémies en comparant les caractéristiques des foyers épidémiques selon le sérogroupe responsable; évaluer l’efficacité et l’efficience des stratégies de surveillance et de réponse vaccinale. Pour cela, nous avons utilisé pour la première fois des donnéesagrégées au niveau géographique de l’aire de santé concernant des cas suspects et des cas confirmés au laboratoire de 2002 à 2015. Nous avonsconsidéré la situation historique d’avant l’introduction du MenAfriVac®, la situation simulant l’élimination du NmA et la situation réelle de réémergence du NmC. La première partie de cette thèse a montré un changement de l’épidémiologie des méningites au Niger, avec l’élimination du NmA à partir de 2011 et la réémergence explosive du NmC en 2015. Les groupes d’âge et les aires du pays les plus affectés depuis 2002 sont également connus. Le pic épidémique était plus précocement détecté au niveau de l’aire de santé. Les incidences annuelles les plus élevées étaient retrouvées dans le sud-est du pays. Nous avons aussi trouvé que les épidémies à NmX présentaient un pic plus élevé que celles à NmA au niveau de l’aire de santé,pendant que le pic du NmW paraissait plus faible. Le sérogroupe C présentait une dynamique épidémique similaire à celle du NmA. Les incidences annuelles montraient des différences moins prononcées, probablement dues auxlongues durées des épidémies à NmA. En simulant l’élimination du NmA, l’efficacité de la réponse était plus importante pour une surveillance au niveau de l’aire de santé et une vaccination du district, alors que l’efficience était optimisée avec la vaccination au niveau de l’aire de santé. Pendant l’épidémie à NmC de 2015, l’efficacité et l’efficience étaient plus élevées pour la stratégie de surveillance au niveau de l’aire de santé et la vaccination du district que pour les autres stratégies. Les stratégies de prévention et de riposte aux épidémies de méningites nécessitent d’être adaptées selon les caractéristiques des sérogroupes de méningocoque prédominant. La surveillance de niveau subdistrict devrait être plus appropriée à la réponse aux épidémies suite à l’élimination des méningites de sérogroupe A et pour l’épidémie à NmC de 2015. / Meningitis epidemics strike since several decades in the African Meningitis Belt. In 2010, a mass vaccination with the conjugate vaccine MenAfriVac® was conducted in the region in order to eliminate epidemics due to meningococcal (Nm) A, the main serogroup in cause. The objective of this thesis is to describe the epidemiology of meningitis in Niger before and after MenAfriVac® introduction; to contribute to a better understanding of epidemics’ dynamics by comparing the characteristics of localized epidemics by serogroup responsible; to evaluate the effectiveness and the efficiency of surveillance and response strategies.For this, we used for the first time data aggregated at the geographical level of health area concerning suspected cases and laboratory confirmed cases from 2002 to 2015.We considered the historical situation of before MenAfriVac® introduction, the situation simulating NmA elimination and the real situation of NmC re-emergence. The first part of this thesis showed a change of meningitis epidemiologyin Niger, with the elimination of NmA from 2011 and the explosive re-emergence of NmC in 2015.The age groups and the country’s area the most affected since 2002 were also known. The epidemic peak was more early detected at the health area level. The highest annual incidences were found in the south eastern part of the country, bordering Nigeria. We also found that epidemics due to NmX tended to have higher peak force at health center level than those due to serogroup A, while the peak force of NmW appeared to be lower. The serogroup C appeared to have epidemic dynamic similar to NmA. Annual incidences showed less pronounced differences, possibly due to the trend for longer duration of NmA epidemics.Whensimulating NmA elimination, effectiveness of the response was highest for health area level surveillance and district level vaccination, while efficiency was optimized with health area level vaccination. For 2015 NmC epidemic, effectiveness and efficiency were higher for health area level surveillance and district level vaccination compared to other strategies. Strategies for prevention and response to meningitis epidemics need to be adapted according to the characteristics of predominant meningococcal serogroups.Subdistrict level surveillance may be most appropriate for meningitis epidemic response following elimination of serogroup A meningitis and for the 2015 NmC epidemic.

L’élément constitutif des synapses centrales est le site synaptique individuel, comprenant une zone active du côté présynaptique et une densité postsynaptique associée. Du fait de limitations techniques nos connaissances sur le mode de fonctionnement d’un site synaptique restent insuffisantes. Pour faire progresser cette question nous projetons d’effectuer des enregistrements en paires entre interneurones de la couche moléculaire du cervelet. Ces neurones forment des synapses qui ont des signaux élémentaires quantiques de grande taille, et les synapses comprennent parfois un seul site synaptique, ce qui fait qu’ils offrent des avantages décisifs pour ce projet. Les réponses postsynaptiques à des trains de potentiels d’action seront étudiées dans différentes conditions expérimentales. Les résultats seront interprétés par un modèle supposant que les vésicules synaptiques doivent se lier à un petit groupe de sites d’arrimage avant l’exocytose. / The unitary element of central synaptic transmission is a single synaptic site, with one active zone as presynaptic component and the postsynaptic density as postsynaptic partner. Due to technical limitations there is much uncertainty on the mode of functioning of a single synaptic site. To address this issue it is planned to perform paired recordings between interneurons of the molecular layers of the cerebellum. These neurons form synapses with a large quantal size, and occasionally displaying a single release site, and are thus favorable for this study. Postsynaptic responses will be studied in response to trains of presynaptic action potentials under various conditions. The results will be compared to a model supposing the obligatory binding of vesicles to a small complement of docking sites prior to exocytosis.

Les carcinomes épidermoïdes de la cavité orale (CECO) représentent environ 25% des cancers de la tête et du cou (HNSCC). Ils sont associés à un mauvais pronostic avec une survie à 10 ans n'excédant pas ~ 30%. Alors que le virus du papillome humain (HPV) est un facteur de risque reconnu dans les HNSCC, il n'est pas impliqué dans les CECO dont les principaux facteurs de risque sont liés à la consommation d'alcool et de tabac. Cependant, plusieurs auteurs notent une part croissante de CECO chez des patients non exposés à l’alcool et au tabac (facteurs de risque négatifs: RF-) et dont le statut HPV est négatif. Il est aujourd’hui reconnu que le microenvironnement immunitaire (TME) peut jouer un rôle majeur dans la progression et l'échappement tumoral. Dans notre travail, nous avons cherché à savoir si les CECO RF- sont épidémiologiquement différents des CECO RF+ (facteurs de risques positifs: RF+) et si la composition immunitaire du TME et des cellules circulantes diffère selon ces deux groupes. Ainsi, dans une première partie, nous avons étudié une cohorte rétrospective de 553 patients atteints de CECO et comparé les paramètres cliniques et épidémiologiques entre les patients RF+ et RF-. Ensuite, nous avons étudié de manière prospective par rapport aux facteurs de risque ces deux entités d'un point de vue immunitaire en analysant des échantillons de sang et de tissus de 87 patients et en les comparant à des échantillons de tissus et de sang de témoins sains. Notre travail a permis d'associer une hétérogénéité clinique à des profils immunologiques distincts pouvant prédire un pronostic différent pour les patients RF+ ou RF- : puisque les CECO sont des cancers inflammatoires présentant un important infiltrat de divers composants immunitaires innés, il s'est avéré que la numération sanguine des lymphocytes T CD8+ supérieure à 306 cellules/μL chez les RF- et des cellules T régulatrices (Treg) supérieure à 47 cellules/μL chez les patients RF+ ont respectivement été associées à une meilleure survie sans maladie (DFS). En revanche, un pourcentage plus élevé de cellules Th17 dans le sang ou le TME de patients RF+ a été associé à une moins bonne survie sans récidive (DFS). Dans une troisième partie de cette thèse, nous avons étudié la migration d'un sous-ensemble de Treg exprimant CCR2, (récepteur de chimiokine pour CCL2), et montré qu'une diminution des Treg CCR2+ circulants chez les patients atteints de CECO était associée à une augmentation des Treg CCR2+ dans le TME. Enfin, en étudiant les structures lymphoïdes tertiaires (TLS), décrites dans le TME de divers cancers solides mais très peu dans les CECO, nous avons confirmé qu’ils étaient présents dans ces cancers et que de fortes densités de TLS sont principalement associées aux stades précoces du cancer et sont des facteurs de bon pronostic. / Oral squamous cell carcinomas (OSCC) represent about 25% of Head and Neck Cancer (HNSCC). They are associated with a very poor prognosis with a 10-year survival which not exceeds ~30%. While the Human Papilloma Virus (HPV) is a more recognized risk factor for oropharyngeal HNSCC, HPV is not involved in OSCC whose the main risk factors are related to the consumption of alcohol and tobacco. However, an increase of OSCC in patients who are not exposed to alcohol and tobacco (non-smoker-non-drinker: NSND) and whose the HPV status is negative is now reported. It is well known that immune tumor microenvironment (TME) may play a major role in tumor progression and tumor escape. Whether OSCC in NSND patients are epidemiologically different from OSCC occurring in smoker/drinker (smoker-drinker: SD) patients, and may have different immune composition of their TME and of circulating immune cells as well is addressed in this thesis. Thus in a first part, we studied a retrospective cohort of 553 OSCC patients and compared clinical and epidemiological parameters between NSND and SD patients. Then, we have prospectively studied in relation to risk factors these two entities from an immune point of view by analyzing blood and tissue samples from 87 patients and comparing them to tissue and blood samples from healthy controls (HD). Our work has allowed to associate this clinical heterogeneity with distinct immunological profiles that may predict different prognosis for NDNS or SD patients: since OSCC are inflammatory cancers presenting an important infiltrate of various innate immune components, it turned out that blood count of CD8+ T cells >306/µL in NSND and blood count of regulator T cells (Treg) >47/µL in SD patients were associated with a better disease free survival (DFS), respectively. By contrast, higher percentage of Th17 cells in the blood or TME from SD patients were associated with a bad DFS. In a third part of this thesis, we studied the migration of a Treg subset that expressed CCR2, a chemokine receptor for CCL2, and showed that a decrease of circulating CCR2+ Treg in OSCC patients was associated with an increase of CCR2+ Treg in the TME. Finally, by studying tertiary lymphoid structures (TLS) that have been described in the TME of various solid cancers but very few in OSCC, we confirmed that TLS are present in OSCC cancers and that high densities of TLS are mainly associated with early stages of cancer and are factors of good prognosis.

La peau est un « avant poste » fascinant du système immunitaire. Elle forme une barrière entre l'environnement extérieur et l’organisme. Elle est aussi le point d'entrée pour les agents pathogènes, contre lesquels le système immunitaire organise des réponses adaptatives. Les acteurs de l'immunité innée de la peau contrôlent l'invasion des pathogènes et perçoivent également des changements environnementaux physiques et chimiques directs. Plusieurs composants du système immunitaire, tels que des cellules dendritiques (DCs), les macrophages (MΦ) et les mastocytes (MCs), participent à l'éradication des pathogènes et à l'initiation des réponses mémoires adaptatives. Ce qui permet une mobilisation rapide des cellules T effectrices ainsi que la sécrétion des anticorps par les cellules B à la suite d’une seconde exposition aux agents pathogènes. Les MCs qui sont des cellules résidentes du derme, jouent un rôle déterminant dans la libération de signaux d’alertes et sont classiquement considérés comme des cellules effectrices de la réaction allergique cutanée liée à l'IgE. Plusieurs observations récentes indiquent que les MCs seraient aussi impliqués dans les processus immunorégulateurs lors de l'initiation des réponses immunitaires adaptatives, dans le maintien de la tolérance périphérique aux composants de la peau et dans la régénération de la peau au cours des processus de cicatrisation. Cependant, les interactions entre les MCs et d'autres cellules immunitaires innées et adaptatives recrutées dans des conditions inflammatoires cutanées n'ont pas été élucidées en détail. Dans ce travail, nous décrivons l'utilisation d'une nouvelle souris possédant des MCs fluorescents (RMB), dans laquelle nous avons marqué les MCs FcεRI+ avec un marqueur fluorescent rouge tomato (TdT) et avec un système d'ablation conditionnelle basé sur l'expression concurrente du récepteur de la toxine diphtérique (DTR). Avec ces souris RMB, nous avons visualisé la dynamique des MCs et nous avons suivi les interactions entre les MCs et les lymphocytes T régulateurs (Tregs) après l'activation des MCs par l'IgE, dans une réaction inflammatoire typique de l'anaphylaxie cutanée passive (PCA). Dans un second volet d’étude, nous avons évalué le rôle des MCs lors d'un modèle expérimental de la greffe de peau de l'oreille, afin de révéler leur influence dans la cinétique de rejet ou prise de greffe du transplant. Nous avons constaté que 1) l'activation et la dégranulation des MCs induites par le pontage du récepteur FcεRI via des IgE couplées à un antigène multivalent sont les seules responsables de la réaction de PCA, et induisent le recrutement de Tregs ayant une grande motilité sur le site de l'inflammation. Nous avons constaté dans ces conditions, que les MCs restent immobiles, et que les Tregs établissent des contacts dynamiques avec les MCs dans le derme. 2) En outre, nous avons mis en place un modèle pour identifier les paramètres moléculaires de l'interaction MC-Treg et avons constaté que le complexe de l'antigène avec l'IgE peut être présenté aux Tregs en association avec les molécules du complexe majeur d'histocompatibilité de classe II, permettant la formation des contacts stables MC-Treg. 3) En utilisant un modèle de transplantation de la peau in vivo, nous avons montré que l'ablation conditionnelle des MCs conduit à une accélération du rejet du greffon dans le cas d'une transplantation en présence d’une disparité d’antigènes d’histocompatibilité mineurs depuis une souris mâle sur une souris femelle. Nous avons également constaté un impact inattendu de l'ablation des MCs dans la greffe de peau en l’absence de disparité antigénique d'une souris femelle sur une souris femelle, conduisant à un rejet rapide. Les MCs semblent donc être essentiels pour la cicatrisation et la régénération tissulaire après greffe. (...) / The skin is a fascinating outpost of the immune system. It performs a barrier function between the outside environment and the inner body and is also a port of entry for pathogens against which the immune system mounts adapted responses. The skin innate immune defenses control pathogen invasion and perceive also direct physical and chemical environmental changes. Several component of the immune system such as dendritic cells (DC), macrophages (MΦ) and mast cells (MC) participate in initial pathogen clearance and in initiating adaptive memory responses, allowing rapid mobilization of effector T cells and secretion of B cellderived antibodies after secondary pathogen challenge. MCs residing in the dermis exert a determinant alert function through the liberation of various factors and are classically considered as effector cells in the IgE-mediated cutaneous allergic reaction. As emerging now, MC are also involved in immunoregulatory processes during the initiation of adaptive immune responses, the maintenance of peripheral tolerance to skin components and skin regeneration during wound healing. Yet, the crosstalks between MCs and other innate and adaptive immune cells recruited during cutaneous inflammatory conditions have not been elucidated in detail. Here, we report the use of a novel Mast cell fluorescent reporter mouse (RMB), in which we tagged FcεRI+ MCs, with red fluorescence marker tomato (Tdt) and with a conditional ablation system based on concurrent diphtheria toxin receptor (DTR) expression. Using these RMB mice, we visualized MC dynamics and monitored MC interactions with regulatory T lymphocytes (Tregs) after IgE-mediated activation of MCs, in a typical passive cutaneous anaphylaxis (PCA) inflammatory reaction. Using another setting, we further assessed the role of MC during experimental ear skin grafting to reveal their potential influence in skin grafting and rejection. We found that 1) the activation and degranulation of MCs induced by FcεRI crosslinking by multivalent IgE is solely responsible for the PCA reaction and induces the recruitment of highly motile regulatory T cells (Tregs) to the site of inflammation. In these conditions, we found that MC remain sessile and Tregs establish dynamic contacts with MC in the dermis. 2) Further we set up a model system to reveal the molecular requirement for MC-Treg interaction and found that antigen complexed with IgE were able to be presented to Treg in association with major histocompatibility complex class II molecules allowing the formation of stable MC-Treg contacts. 3) Using in vivo skin transplantation model, we showed that conditional ablation of MCs leads to an acceleration of skin transplant rejection in sex-mismatched model (male skin transplant to female). We also found an unexpected impact of MC conditional ablation in sex-matched skin graft (female skin transplant to female) leading to rapid rejection, implying that MCs are essential for the wound healing reaction and the regeneration of tissue continuity after grafting. The aforementioned results point out to an important immunoregulatory role of MC beyond their classically described activator functions in inflamed tissues. The fact that MC constantly interact with Treg during inflammatory processes suggest that MCs could participate in skin homeostasis by exerting tolerogenic functions. These functions remain to be elucidated at the molecular level as presented in the discussion.

Les anticorps monoclonaux (AcM) ont été utilisés pour traiter des cancers dès le début des années 1980, en particulier lors du travail pionnier de l’équipe de Ronald Levy dans le traitement des lymphomes. Ces traitements ont pendant longtemps été considérés comme une sérothérapie passive à effet immédiat et à court terme. Cependant, au cours de ces dernières années, le concept d’un effet « vaccinal » des anticorps à usage thérapeutique en oncologie a peu à peu vu le jour du fait de réponses cliniques à long terme observées chez certains patients et de différentes études précliniques. En 2010, notre équipe a démontré que des souris immunocompétentes injectées avec les cellules tumorales EL4-huCD20 et traitées avec un AcM anti-huCD20 générait une réponse immunitaire anti-tumorale à long-terme par le biais de mécanismes dépendants de la région constante de l’anticorps et de lymphocytes T CD4+. Mon travail de thèse a donc porté sur l’analyse des mécanismes cellulaires et moléculaires par lesquels le traitement par un AcM anti-CD20 génère une immunité cellulaire adaptative anti-tumorale. J’ai ainsi pu montrer que le traitement des souris avec l’AcM anti-CD20 conduit à une expansion de lymphocytes Th1 producteurs d’IFN-γ, à l’apparition de lymphocytes T CD4+ effecteurs mémoires spécifiques des cellules tumorales CD20+, et au blocage de l’expansion de lymphocytes Tregs induite par les cellules tumorales. Le rôle central dans la protection anti-tumorale et la genèse d’une réponse adaptative anti-tumorale joué par l’axe IL-12/IFN-γ et leurs principales sources cellulaires, cellules dendritiques (DCs) et cellules NK, a été démontré par des expériences de neutralisation de ces cytokines, qui provoque une importante diminution du nombre de Th1 spléniques, de déplétion des cellules NK, ainsi que par des analyses phénotypiques qui ont permis d’identifier des DCs activées par le traitement - comme le montre l’expression accrue des molécules de classe II du CMH et de co-stimulation CD80 et CD86 - comme une importante source cellulaire de l’IL-12. Enfin, nous avons pu montrer qu’un variant de l’IL-2, liant préférentiellement le récepteur de l’IL-2By et faiblement le récepteur de l’IL-2aBy exprimé majoritairement par les Tregs, permettait l’obtention d’une protection anti-tumorale accrue d’animaux porteurs de tumeurs et traités par l’AcM anti-CD20. En conclusion, nous avons démontré qu’un contexte immunitaire pro-tumoral façonné par la présence d’une tumeur en développement peut être inversé par le traitement par un anticorps anti-tumoral, aboutissant à un contexte anti-tumoral. Qu’une telle réponse immunitaire adaptative cellulaire puisse être observée chez des patients atteints de lymphomes, traités par un anticorps anti-CD20, reste encore à être déterminé. / Monoclonal antibodies have been used to treat cancers since the early 1980s, in particular with the pioneer work of Ronald Levy for the treatment of lymphomas. Those treatments have been considered for a long time as a passive serotherapy with immediate and short term actions. Yet, recently, the idea of a vaccine effect of therapeutic antibodies in oncology have appeared, after preclinical studies and clinic observations suggesting a long term immune response in patients. In 2010, our team demonstrated that immunocompetent mice injected with EL4-huCD20 tumor cells and treated with anti-huCD20 monoclonal antibody generated a long term anti-tumor immune response linked with mechanisms dependent on constant part of antibodies and CD4+ T cells. My PhD work was based on the analysis of cellular and molecular mechanisms by which the treatment by an anti-CD20 mAb generates a cellar adaptive anti-tumor immunity. I could show that the treatment of mice with anti-CD20 antibody lead to the expansion of Th1 lymphocytes IFN-γ producers, to the apparition of effector memory CD4+ T cells specific for CD20 antigen, and to the blockade of the expansion of Treg cells induced by tumor cells. The key role of an adaptive anti-tumor immune response played by IL-12/IFN- γ and their main cellular sources, dendritic cells and NK cells, in the anti-tumor protection and genesis, has been demonstrated by experiments of cytokine neutralization, provoking an important decrease of splenic Th1 number, by NK depletion and by phenotypic analysis that allowed the identification of DCs activated by the treatment – as it is shown by the increased expression of MHC-II and CD80 and CD86 costimulation molecules, - as an important cellular source of IL-12. Finally, we could show that a variant of IL-2, binding preferentially IL-2By with a lower affinity for the IL-2aBy receptor mainly expressed by Tregs, could induce an increased anti-tumor protection of tumor-bearing animals treated with anti-CD20 mAb. In conclusion, we have demonstrated that a pro-tumor immune contexture affected by a growing tumor can be modified by an anti-tumor antibody leading to an anti-tumor contexture. That such cellular adaptive immune response could be observed in lymphoma patients treated with anti-CD20 still need to be determined.

Les anticorps monoclonaux (AcM) ont été utilisés pour traiter des cancers dès le début des années 1980, en particulier lors du travail pionnier de l’équipe de Ronald Levy dans le traitement des lymphomes. Ces traitements ont pendant longtemps été considérés comme une sérothérapie passive à effet immédiat et à court terme. Cependant, au cours de ces dernières années, le concept d’un effet « vaccinal » des anticorps à usage thérapeutique en oncologie a peu à peu vu le jour du fait de réponses cliniques à long terme observées chez certains patients et de différentes études précliniques. En 2010, notre équipe a démontré que des souris immunocompétentes injectées avec les cellules tumorales EL4-huCD20 et traitées avec un AcM anti-huCD20 générait une réponse immunitaire anti-tumorale à long-terme par le biais de mécanismes dépendants de la région constante de l’anticorps et de lymphocytes T CD4+. Mon travail de thèse a donc porté sur l’analyse des mécanismes cellulaires et moléculaires par lesquels le traitement par un AcM anti-CD20 génère une immunité cellulaire adaptative anti-tumorale. J’ai ainsi pu montrer que le traitement des souris avec l’AcM anti-CD20 conduit à une expansion de lymphocytes Th1 producteurs d’IFN-γ, à l’apparition de lymphocytes T CD4+ effecteurs mémoires spécifiques des cellules tumorales CD20+, et au blocage de l’expansion de lymphocytes Tregs induite par les cellules tumorales. Le rôle central dans la protection anti-tumorale et la genèse d’une réponse adaptative anti-tumorale joué par l’axe IL-12/IFN-γ et leurs principales sources cellulaires, cellules dendritiques (DCs) et cellules NK, a été démontré par des expériences de neutralisation de ces cytokines, qui provoque une importante diminution du nombre de Th1 spléniques, de déplétion des cellules NK, ainsi que par des analyses phénotypiques qui ont permis d’identifier des DCs activées par le traitement - comme le montre l’expression accrue des molécules de classe II du CMH et de co-stimulation CD80 et CD86 - comme une importante source cellulaire de l’IL-12. Enfin, nous avons pu montrer qu’un variant de l’IL-2, liant préférentiellement le récepteur de l’IL-2By et faiblement le récepteur de l’IL-2aBy exprimé majoritairement par les Tregs, permettait l’obtention d’une protection anti-tumorale accrue d’animaux porteurs de tumeurs et traités par l’AcM anti-CD20. En conclusion, nous avons démontré qu’un contexte immunitaire pro-tumoral façonné par la présence d’une tumeur en développement peut être inversé par le traitement par un anticorps anti-tumoral, aboutissant à un contexte anti-tumoral. Qu’une telle réponse immunitaire adaptative cellulaire puisse être observée chez des patients atteints de lymphomes, traités par un anticorps anti-CD20, reste encore à être déterminé. / Monoclonal antibodies have been used to treat cancers since the early 1980s, in particular with the pioneer work of Ronald Levy for the treatment of lymphomas. Those treatments have been considered for a long time as a passive serotherapy with immediate and short term actions. Yet, recently, the idea of a vaccine effect of therapeutic antibodies in oncology have appeared, after preclinical studies and clinic observations suggesting a long term immune response in patients. In 2010, our team demonstrated that immunocompetent mice injected with EL4-huCD20 tumor cells and treated with anti-huCD20 monoclonal antibody generated a long term anti-tumor immune response linked with mechanisms dependent on constant part of antibodies and CD4+ T cells. My PhD work was based on the analysis of cellular and molecular mechanisms by which the treatment by an anti-CD20 mAb generates a cellar adaptive anti-tumor immunity. I could show that the treatment of mice with anti-CD20 antibody lead to the expansion of Th1 lymphocytes IFN-γ producers, to the apparition of effector memory CD4+ T cells specific for CD20 antigen, and to the blockade of the expansion of Treg cells induced by tumor cells. The key role of an adaptive anti-tumor immune response played by IL-12/IFN- γ and their main cellular sources, dendritic cells and NK cells, in the anti-tumor protection and genesis, has been demonstrated by experiments of cytokine neutralization, provoking an important decrease of splenic Th1 number, by NK depletion and by phenotypic analysis that allowed the identification of DCs activated by the treatment – as it is shown by the increased expression of MHC-II and CD80 and CD86 costimulation molecules, - as an important cellular source of IL-12. Finally, we could show that a variant of IL-2, binding preferentially IL-2By with a lower affinity for the IL-2aBy receptor mainly expressed by Tregs, could induce an increased anti-tumor protection of tumor-bearing animals treated with anti-CD20 mAb. In conclusion, we have demonstrated that a pro-tumor immune contexture affected by a growing tumor can be modified by an anti-tumor antibody leading to an anti-tumor contexture. That such cellular adaptive immune response could be observed in lymphoma patients treated with anti-CD20 still need to be determined.

La sclérodermie systémique (ScS) est une maladie auto-immune orpheline. Elle est caractérisée par une atteinte microvasculaire et une fibrose touchant la peau et les organes internes. La ScS est une maladie sévère avec une surmortalité significative. Jusqu’à présent, aucun essai thérapeutique n’a permis de démontrer qu’un produit ait une action anti-fibrosante et améliore significativement le pronostic de cette maladie. La physiopathologie de la ScS fait intervenir une combinaison de facteurs environnementaux et de facteurs de susceptibilité génétique. Récemment TNFSF4 a été identifié comme facteur de susceptibilité génétique à la ScS. TNFSF4 code pour OX40 ligand (OX40 L). Le couple OX40-OX40L est impliqué dans la co-stimulation tardive des lymphocytes T, mais aussi dans la genèse et la réactivation de lymphocytes T mémoires et dans la prolifération et différenciation des lymphocytes B. Bloquer OX40L s’est avéré prometteur dans des modèles précliniques d’encéphalomyélite auto-immune, de polyarthrite rhumatoïde, de colite inflammatoire, de réaction du greffon contre l’hôte et d’asthme. Par ailleurs, ce blocage permettrait d’inhiber uniquement les lymphocytes T pathogènes récemment activés et d’éviter ainsi une immunosuppression globale, contrairement aux biothérapies actuellement disponibles en rhumatologie. L’observation d’une surexpression de la protéine OX40L dans le derme des patients ScS nous a incités à étudier le rôle d’OX40L dans la ScS. L’objectif de mon travail de thèse a été d’étudier l’efficacité d’une thérapie ciblée anti-OX40L dans la ScS, par l’utilisation de modèles murins complémentaires de la maladie. Nous avons tout d’abord cherché à optimiser le modèle de fibrose induite par la bléomycine, qui est un modèle bien validé, utilisé en général en première intention pour évaluer des anti-fibrosants potentiels, en particulier lorsqu’il s’agit de cibles inflammatoires. Nous avons également étudié si l’échographie à haute fréquence pouvait apporter une aide à l’évaluation cutanée chez ces animaux, mais nos résultats n’ont pas permis de démontrer une place spécifique à cet outil dans ce contexte. Les approches anti-OX40L ont débuté par l’utilisation de souris KO qui ont montré des résultats prometteurs dans le modèle induit par la bléomycine. Ensuite, des approches pharmacologiques ont été développées en utilisant un anticorps monoclonal neutralisant anti-OX40L dans le modèle de fibrose dermique induite par la bléomycine. L’intérêt du blocage d’OX40L a été conforté par la démonstration de propriétés non seulement de prévention mais aussi curatives contre la fibrose établie. L’étude des voies modulées par OX40L a mis en avant l’infiltrat inflammatoire et le relargage de cytokines pro-fibrotiques (IL-6 et TNF-α). De plus, le blocage d’OX40L semblait prévenir la fibrose dermique en inhibant l’activation des fibroblastes dépendant de la voie de signalisation AP-1. Le rôle d’OX40L dans la phase inflammatoire du remodelage matriciel a été abordé par l’utilisation du modèle de cicatrisation cutanée. En revanche, le blocage d’OX40L n’a pas eu d’effet dans le modèle de fibrose non-inflammatoire qui caractérise les souris Tsk-1. Etant donné le rôle clé en clinique de l’atteinte d’organe, notre approche a été enrichie par l’utilisation de souris transgéniques Fra2, qui sont un nouveau modèle de ScS caractérisé par une fibrose pulmonaire inflammatoire et une HTAP. L’effet de l’anticorps anti-OX40L a été remarquable dans ce contexte avec au scanner et à l’histologie une réduction significative de la fibrose pulmonaire, du remodelage vasculaire et des signes d’HTAP. Enfin, l’étude longitudinale des sérums collectés dans notre cohorte de patients a montré que la forme soluble d’OX40L pourrait être un potentiel biomarqueur dans la ScS pour identifier les patients à risque de progression sévère. (...) / Systemic sclerosis (SSc) is an autoimmune orphan disease which is characterized by alterations of the microvasculature and fibrosis affecting the skin and internal organs. SSc is the most severe connective tissue disease associated with a high risk of mortality. Until now, there is no effective treatment to counteract the fibrotic process and to improve the prognosis of this disease. SSc results from the combination of genetic and environmental factors. TNFSF4 was recently identified as a genetic risk factor for SSc. TNFSF4 encodes OX40L, which is involved in late T-cell co-stimulatory signals, but also in generation and reactivation of memory T cells and promotion of plasma cell phenotype. OX40L blockade was effective in reducing clinical symptoms in several animal models of autoimmune and inflammatory diseases, such as rheumatoid arthritis, colitis, asthma or graft-versus-host-disease. The anti-OX40L antibody presents the advantage of a targeted therapy against pathogenic recently activated T cells, which might not expose patients to increased risk of infections, unlike other conventional immunosuppressants. Following the observation of an increased expression of OX40L in fibrotic skin in SSc-patients, we aimed to investigate the contribution of OX40L in SSc and to assess the efficacy of a targeted therapy against OX40L in SSc, using complementary experimental mouse models. First, we characterized the optimum in vivo parameters required for the successful induction of dermal fibrosis in the widely used bleomycin-induced dermal fibrosis mouse model, which is usually the first step in most of pharmacological studies assessing anti-fibrotic therapies. We also aimed to determine whether ultrasonography could be used to assess skin fibrosis in this model, but our results showed that it was not efficient enough to assess dermal thickening in this model. Invalidation of OX40L prevented dermal fibrosis in the bleomycin mouse model. Then pharmacologic approaches, using a monoclonal anti-OX40L antibody, demonstrate that blockade of OX40L not only prevented dermal fibrosis, but also induced regression of established fibrosis in this model. We also showed that OX40L acts directly on both dermal fibroblasts and inflammatory cells and on cytokine release (IL-6, TNF-α), by regulating NF kappa B and AP 1 pathways. We observed that OX40L inhibition interfered with early inflammatory stages of matrix remodeling using the excisional wound healing mouse model. Conversely, blocking OX40L did not display antifibrotic properties in the non-inflammatory Tsk-1 mouse model. Given that interstitial lung involvement and pulmonary arterial hypertension (PAH) are key prognostic factors in SSc, we aimed to assess the effects of OX40L pharmacological inhibition in a new murine model: the fra-2 transgenic mice, which are characterized by both fibrosing alveolitis and PAH. In this model, using both CT-scan and histology, we demonstrated that mice treated by anti-OX40L antibody were markedly protected from fibrosing alveolitis and vessel remodeling leading to PAH. Furthermore, longitudinal analyses of our cohort of SSc-patients showed that soluble OX40L is a promising serum biomarker to predict the worsening of lung and skin fibrosis. Altogether, our results show that OX40L is as an attractive target in inflammation-driven fibrosis. This work also strengthens the relation between inflammation and fibrosis in SSc-pathogenesis. This work underlines advantages of combination of several animal models in translational approach to SSc.

La sclérodermie systémique (ScS) est une maladie auto-immune orpheline. Elle est caractérisée par une atteinte microvasculaire et une fibrose touchant la peau et les organes internes. La ScS est une maladie sévère avec une surmortalité significative. Jusqu’à présent, aucun essai thérapeutique n’a permis de démontrer qu’un produit ait une action anti-fibrosante et améliore significativement le pronostic de cette maladie. La physiopathologie de la ScS fait intervenir une combinaison de facteurs environnementaux et de facteurs de susceptibilité génétique. Récemment TNFSF4 a été identifié comme facteur de susceptibilité génétique à la ScS. TNFSF4 code pour OX40 ligand (OX40 L). Le couple OX40-OX40L est impliqué dans la co-stimulation tardive des lymphocytes T, mais aussi dans la genèse et la réactivation de lymphocytes T mémoires et dans la prolifération et différenciation des lymphocytes B. Bloquer OX40L s’est avéré prometteur dans des modèles précliniques d’encéphalomyélite auto-immune, de polyarthrite rhumatoïde, de colite inflammatoire, de réaction du greffon contre l’hôte et d’asthme. Par ailleurs, ce blocage permettrait d’inhiber uniquement les lymphocytes T pathogènes récemment activés et d’éviter ainsi une immunosuppression globale, contrairement aux biothérapies actuellement disponibles en rhumatologie. L’observation d’une surexpression de la protéine OX40L dans le derme des patients ScS nous a incités à étudier le rôle d’OX40L dans la ScS. L’objectif de mon travail de thèse a été d’étudier l’efficacité d’une thérapie ciblée anti-OX40L dans la ScS, par l’utilisation de modèles murins complémentaires de la maladie. Nous avons tout d’abord cherché à optimiser le modèle de fibrose induite par la bléomycine, qui est un modèle bien validé, utilisé en général en première intention pour évaluer des anti-fibrosants potentiels, en particulier lorsqu’il s’agit de cibles inflammatoires. Nous avons également étudié si l’échographie à haute fréquence pouvait apporter une aide à l’évaluation cutanée chez ces animaux, mais nos résultats n’ont pas permis de démontrer une place spécifique à cet outil dans ce contexte. Les approches anti-OX40L ont débuté par l’utilisation de souris KO qui ont montré des résultats prometteurs dans le modèle induit par la bléomycine. Ensuite, des approches pharmacologiques ont été développées en utilisant un anticorps monoclonal neutralisant anti-OX40L dans le modèle de fibrose dermique induite par la bléomycine. L’intérêt du blocage d’OX40L a été conforté par la démonstration de propriétés non seulement de prévention mais aussi curatives contre la fibrose établie. L’étude des voies modulées par OX40L a mis en avant l’infiltrat inflammatoire et le relargage de cytokines pro-fibrotiques (IL-6 et TNF-α). De plus, le blocage d’OX40L semblait prévenir la fibrose dermique en inhibant l’activation des fibroblastes dépendant de la voie de signalisation AP-1. Le rôle d’OX40L dans la phase inflammatoire du remodelage matriciel a été abordé par l’utilisation du modèle de cicatrisation cutanée. En revanche, le blocage d’OX40L n’a pas eu d’effet dans le modèle de fibrose non-inflammatoire qui caractérise les souris Tsk-1. Etant donné le rôle clé en clinique de l’atteinte d’organe, notre approche a été enrichie par l’utilisation de souris transgéniques Fra2, qui sont un nouveau modèle de ScS caractérisé par une fibrose pulmonaire inflammatoire et une HTAP. L’effet de l’anticorps anti-OX40L a été remarquable dans ce contexte avec au scanner et à l’histologie une réduction significative de la fibrose pulmonaire, du remodelage vasculaire et des signes d’HTAP. Enfin, l’étude longitudinale des sérums collectés dans notre cohorte de patients a montré que la forme soluble d’OX40L pourrait être un potentiel biomarqueur dans la ScS pour identifier les patients à risque de progression sévère. (...) / Systemic sclerosis (SSc) is an autoimmune orphan disease which is characterized by alterations of the microvasculature and fibrosis affecting the skin and internal organs. SSc is the most severe connective tissue disease associated with a high risk of mortality. Until now, there is no effective treatment to counteract the fibrotic process and to improve the prognosis of this disease. SSc results from the combination of genetic and environmental factors. TNFSF4 was recently identified as a genetic risk factor for SSc. TNFSF4 encodes OX40L, which is involved in late T-cell co-stimulatory signals, but also in generation and reactivation of memory T cells and promotion of plasma cell phenotype. OX40L blockade was effective in reducing clinical symptoms in several animal models of autoimmune and inflammatory diseases, such as rheumatoid arthritis, colitis, asthma or graft-versus-host-disease. The anti-OX40L antibody presents the advantage of a targeted therapy against pathogenic recently activated T cells, which might not expose patients to increased risk of infections, unlike other conventional immunosuppressants. Following the observation of an increased expression of OX40L in fibrotic skin in SSc-patients, we aimed to investigate the contribution of OX40L in SSc and to assess the efficacy of a targeted therapy against OX40L in SSc, using complementary experimental mouse models. First, we characterized the optimum in vivo parameters required for the successful induction of dermal fibrosis in the widely used bleomycin-induced dermal fibrosis mouse model, which is usually the first step in most of pharmacological studies assessing anti-fibrotic therapies. We also aimed to determine whether ultrasonography could be used to assess skin fibrosis in this model, but our results showed that it was not efficient enough to assess dermal thickening in this model. Invalidation of OX40L prevented dermal fibrosis in the bleomycin mouse model. Then pharmacologic approaches, using a monoclonal anti-OX40L antibody, demonstrate that blockade of OX40L not only prevented dermal fibrosis, but also induced regression of established fibrosis in this model. We also showed that OX40L acts directly on both dermal fibroblasts and inflammatory cells and on cytokine release (IL-6, TNF-α), by regulating NF kappa B and AP 1 pathways. We observed that OX40L inhibition interfered with early inflammatory stages of matrix remodeling using the excisional wound healing mouse model. Conversely, blocking OX40L did not display antifibrotic properties in the non-inflammatory Tsk-1 mouse model. Given that interstitial lung involvement and pulmonary arterial hypertension (PAH) are key prognostic factors in SSc, we aimed to assess the effects of OX40L pharmacological inhibition in a new murine model: the fra-2 transgenic mice, which are characterized by both fibrosing alveolitis and PAH. In this model, using both CT-scan and histology, we demonstrated that mice treated by anti-OX40L antibody were markedly protected from fibrosing alveolitis and vessel remodeling leading to PAH. Furthermore, longitudinal analyses of our cohort of SSc-patients showed that soluble OX40L is a promising serum biomarker to predict the worsening of lung and skin fibrosis. Altogether, our results show that OX40L is as an attractive target in inflammation-driven fibrosis. This work also strengthens the relation between inflammation and fibrosis in SSc-pathogenesis. This work underlines advantages of combination of several animal models in translational approach to SSc.

L’allergie de type I, une réaction de type hypersensibilité immédiate (HIS), a considérablement augmenté au cours des dernières décades dans les pays industrialisés. Le rôle des lymphocytes T régulateurs (Treg) dans le contrôle des maladies allergiques a été récemment apprécié. Cependant, il n’existe actuellement aucune connaissance précise si et comment les CD4+ Treg peuvent réguler l’allergie de type I. Le but du projet était d’étudier la contribution de cellules Treg dans le contrôle de l’allergie de type I chez la souris et chez l’homme. En utilisant un modèle murin d’HSI aux protéines de lait de vache, ß-lactoglobuline(BLG), nous avons montré que l’absence de Treg augmentait les réponses des cytokines Th1et Th2 et des anticorps IgE, IgG1 et IgG2a spécifique de la BLG. De plus, l’absence de Treg a augmenté la sévérité de l’anaphylaxie chez les souris sensibilisées lors de l’épreuve orale avec la BLG, avec une augmentation concomitante de la protéase des mastocytes muqueux 1(mMCP-1) dans le sérum. La contribution des cellules Treg dans un modèle murin d’anaphylaxie systémique passive (PSA) a été également étudiée. Une anaphylaxie plus sévère a été observée chez les souris déficientes en CHM de classe II ainsi que chez des souris B6 traitées avec un anti-CD4. En revanche, la déplétion sélective des Foxp3+ Treg chez des souris Tg DEREG n’a pas d’effet sur l’anaphylaxie.La capacité des Treg à contrôler la dégranulation des basophiles a été étudiée chez l’homme. Les données préliminaires ont montré que les Treg ont été incapables de contrôler la dégranulation des basophiles chez les donneurs sains. En revanche, une légère mais reproductible down-regulation de la dégranulation/activation des basophiles a été observée dans l’allergie induite par les médicaments chez l’homme. Dans l’ensemble, notre travail met en évidence un nouveau rôle encore non identifié des Treg dans le contrôle de l’HSI et souligne que chez la souris et l’homme, les Treg peuvent dans certaines conditions, limiter la sévérité de l’HSI en agissant sur les mastocytes et/ou basophiles effecteurs / Type I allergy, an immediate type hypersensitivity reaction (ITH), has dramatically increased during the past decades affecting up to 30% of the population in industrialized countries. The role of regulatory T cells (Treg) in the control of allergic diseases has been recently appreciated. However, there is currently no precise knowledge of whether and howCD4+ Treg can regulate type I allergy. The aim of this project was to investigate the contribution of Treg in the control of type I allergy. Using a murine model of ITH to cow’s milk protein the ß-lactoglobulin (BLG), we showed that lack of Treg increased BLG-specific Th2 and Th1 cytokine response and BLG-specific IgE, IgG1 and IgG2a antibodies.Furthermore, absence of Treg enhanced the severity of the anaphylaxis with concomitant increase in serum mucosal mast cell protease 1 (mMCP-1) in sensitized mice upon oral challenge with BLG. Furthermore, we investigated the contribution of Treg in a murine model of passive systemic anaphylaxis (PSA). More sever anaphylaxis was observed in both MHCclass II KO mice and after anti-CD4 mAb treatment. Alternatively, selective depletion of Foxp3+ Treg in DEREG Tg mice did not show changes in anaphylaxis.The capacity of Treg to control basophils degranulation was investigated in humans. Preliminary data showed that Treg were unable to control basophils degranulation in healthy donors. In contrast, a slight butreproducible downregulation of basophils activation/ degranulation was observed in allergic individuals. Taken together, our work points out to a novel as yet unidentified role of Treg in the control of ITH and emphasizes that both mouse and human Treg can, in certain conditions, limit the severity of ITH by acting on mast cells and/or basophils effectors of ITH