Le lupus érythémateux disséminé (LED) est une maladie auto-immune systémique caractérisée par une inflammation provoquant des lésions dans de nombreux organes tels que les reins, les poumons ou la peau. Dans cette pathologie, une activation excessive du système immunitaire conduit à la production d’auto-anticorps dirigés, le plus souvent, contre du matériel nucléaire. La différenciation des lymphocytes B (LB) en cellules productrices d’anticorps requiert une communication entre les LT et les LB. Ce dialogue est régulé par de nombreux acteurs cellulaires et moléculaires afin de permettre la mise en place d’une réponse humorale efficace en cas d’infections, mais aussi de prévenir le développement de maladies auto-immunes. Mon projet de thèse a consisté à étudier l’implication de deux de ces acteurs, l’un favorisant la différenciation des LB en plasmocytes, à savoir, les cellules T folliculaires auxiliaires (TFH) et le second régulant négativement l’activation lymphocytaire, le récepteur co-inhibiteur BTLA (pour B and T Lymphocyte Attenuator) dans le LED chez l’Homme. Au cours de cette étude, nous avons d’une part amélioré les connaissances concernant les sous-populations de TFH circulantes humaines, en décrivant que parmi les cellules TFH CXCR3-CCR6- sont retrouvées des cellules aux propriétés suppressives. De plus, nous avons suggéré que la contraction des TFH1 (CXCR3+CCR6-) au profit des TFH2 (CXCR3-CCR6-), observées chez les patients lupiques, pourrait être le reflet d’une migration des TFH1 vers les organes inflammés. D’autre part, nous avons mis en évidence un défaut fonctionnel de BTLA dans les LT CD4+ de patients lupiques. Ce défaut, restauré en normalisant le métabolisme lipidique des LT CD4+, semble associé à la sévérité de la pathologie. En parallèle de ces observations, nous avons démontré un défaut d’expression de BTLA sur les LB et les LT CD4+ régulateurs de patients lupiques. L’ensemble de nos données sont prometteuses et ouvrent de nouvelles perspectives thérapeutiques pour le traitement du LED. / Systemic Lupus Erythematosus (SLE) is an autoimmune disease characterized by lesions in several organs such as kidneys, lungs and skin for instance. In this pathology, an excessive activation of the immune system leads to the production of autoantibodies targeting mainly nuclear antigens. B cell differentiation into antibody-secreting cells requires a close collaboration between T and B cells. This cross-talk is regulated by various cellular and molecular factors in order to mount an efficient humoral response in case of infection, but also to prevent autoimmune disease development. The aim of my thesis was to study two regulating factors of the B cell response, one promoting the B cell differentiation into plasma cells, i.e the follicular helper T cells (TFH) and the other one inhibiting lymphocyte activation, i.e a co-inhibitory receptor called BTLA (« B and T Lymphocyte Attenuator ») in human SLE. In this study, we first improved our knowledge concerning human circulating TFH cells, by describing among the CXCR3-CCR6- TFH cell subset, a population with suppressive capacities. Moreover, we suggested that the decreased frequency of TFH1 in lupus patients’ blood could be explained by the migration of these cells into inflamed tissues. We also highlighted a BTLA functional deficiency in lupus CD4+ T cells. This deficiency, which can be restored by normalizing the lipid metabolism, seems to be associated to disease severity. Furthermore, we described an altered expression of BTLA in lupus B cells and regulatory T cells. Altogether, our data show promising results and suggest new potential therapeutic strategies for lupus treatment.

No description available.

La sclérodermie systémique (ScS) est une maladie autoimmune rare qui se caractérise par une fibrose cutanée et parfois pulmonaire. Nous avons tout d’abord évalué le rôle de BAFF, une cytokine impliquée dans le développement des lymphocytes B (LB), dans la fibrose pulmonaire induite par la bléomycine chez la souris. Nous avons démontré que BAFF était augmenté en réponse à la bléomycine et que les souris BAFF-/- ou traitées par le BAFF-R-Ig sont protégées de la fibrose pulmonaire. Ensuite, nous avons évalué si les LB et BAFF pouvaient moduler la production de collagène par des fibroblastes de peau isolés de patients atteints de ScS. Nous avons démontré que les LB augmentent la production de collagène et de cytokines impliquées dans la fibrose cutanée et l’ajout de BAFF augmente cet effet des LB sur les fibroblastes. Enfin, nous avons étudié la régulation de l’expression de BAFF par les microARNs. Nos résultats montrent que les miR-30a*, d* et e* ciblent directement l’ARNm de BAFF. / Systemic sclerosis (SSc) is a rare autoimmune disease characterized by skin fibrosis and occasionally pulmonary fibrosis. We first assessed the role of BAFF, a cytokine involved in B cell maturation, in bleomycin-induced pulmonary fibrosis in mice. We showed that BAFF was increased in response to bleomycin and that BAFF-/- mice or BAFF-R-Igtreated mice are protected from pulmonary fibrosis. Then, we assessed whether B cells and BAFF could regulate collagen production by skin fibroblasts isolated from SSc patients. We demonstrated that B cells increase collagen production and cytokines involved in skin fibrosis. The addition of BAFF increases the effect of B cells on fibroblasts. Lastly, we studied the regulation of BAFF expression by microRNAs. Our results show that miR-30a*, d* and e* directly target the BAFF mRNA.

La Bruton tyrosine kinase ou Btk est une protéine dont le rôle dans la maturation des lymphocytes B est connu depuis plusieurs années. Par contre, son rôle dans le contrôle de l’immunité innée est moins établi. Nous avons montré que, en réponse à la voie des Toll like Receptors ou TLRs, Btk régule la stabilité de l’ARN messager du TNF-α par l’intermédiairede la protéine TTP ou Tristétraproline. Par ailleurs, nous avons montré que l’expression d’un microARN, le miR-346, régulait négativement la protéine Btk et donc la synthèse de TNF-α. L’amplification de l’expression de ce miR-346 par transfection permet d’avoir un effet anti-TNF-α et anti-Btk interessant notamment dans le modèle cellulaire de la polyarthrite rhumatoïde. Enfin, nous avons montré que, en réponse au TLRs, la modulation de l’expression du TNF-α en fonction de l’état de méthylation de l’ADN et d’acétylation des histones dépendait directement de l’expression du couple miR-346 et Btk. Btk est donc une protéine charnière dans le contrôle de l’inflammation par les mécanismes épigénétiques que sont les miARNs, la méthylation de l’ADN et l’acétylation des histones. Sur le plan thérapeutique, l’inhibition de cette protéine par ces différents mécanismes de régulation semble donc être très interessante, à la fois dans les maladies inflammatoires et néoplasiques. / Bruton tyrosine kinase, or Btk, is a protein whose role in the maturation of B cells has been known for several years. However, its role in the control of innate immunity is less established. We have shown that, in response to Toll like Receptors pathway or TLRs, Btk regulates the stability of the mRNA of TNF-α via the TTP or Tristetraprolin protein. Furthermore, we showed that the expression of microRNA, the miR-346, negatively regulated the Btk protein and thus the synthesis of TNF-α. Upregulation of miR-346 by transfection act as an anti-TNF-α and anti-Btk drugs, especially in the cellular model of rheumatoid arthritis.Finally, we showed that, in response to TLRs, the modulation of the expression of TNF-α according to the state of DNA methylation and histone acetylation depended directly on crosstalk beetween miR-346 and Btk. Btk is a key protein in the control of inflammation by epigenetic mechanisms such as miRNAs, DNA methylation and histone acetylation. As therapeutic interest, inhibition of Btk by those different regulatory mechanisms seems to be very interesting, both in inflammatory and neoplastic diseases.

Les maladies auto-immunes, qui touchent plus de 5% de la population, sont induites par une perte de la tolérance aux antigènes du Soi. Ces pathologies, généralement multifactorielles, résultent de l’effet combiné de plusieurs allèles de susceptibilité et de différents facteurs environnementaux. Les agents infectieux ont été tout particulièrement incriminés, mais les mécanismes en jeu restent encore mal élucidés. Les lymphocytes B, qui jouent un rôle central dans la pathogénie de nombreuses maladies auto-immunes, sont susceptibles d’être activés selon différents mécanismes au cours d’un processus infectieux et cette activation peut englober des cellules autoréactives. On ne sait cependant pas si cette activation peut entraîner la production d’auto-anticorps pathogènes de forte affinité et d’isotype IgG à partir du pool de cellules productrices d’auto-anticorps naturels de faible affinité, qui sont présentes de façon constitutive dans le répertoire B de l’individu sain. Nous avons mis au point un nouveau modèle murin knock-in pour des lymphocytes B présentant une affinité intermédiaire pour leur auto-antigène, la protéine HEL2X mutée (Hen-Egg Lysozyme). Ce modèle autoréactif d’affinité intermédiaire SWHEL X HEL2X, élaboré sur un fond génétique non autoimmun, permet de suivre le processus de maturation d’affinité des cellules B anti-HEL en présence de leur auto-antigène HEL2X au cours de l’infection chronique par la bactérie Borrelia burgdorferi. L’infection induit au niveau ganglionnaire une prolifération ainsi qu’une activation lymphocytaire B incluant des cellules anergiques. Certains clones autoréactifs sont capables de gagner les centres germinatifs ganglionnaires, de commuter vers l’isotype IgG et présentent des mutations somatiques au niveau de la région variable de la chaîne lourde de leur immunoglobuline, dans la zone d’interaction avec HEL2X, indiquant un processus de sélection par l’auto-antigène. Malgré un taux augmenté d’auto-anticorps d’isotype IgM, ces animaux ne produisent pas de plasmocytes capables de sécréter des auto-anticorps d’isotype IgG. Nos observations suggèrent l’existence de mécanismes de tolérance périphérique intrinsèques mis en place en particulier au niveau du centre germinatif. Un premier point de contrôle va éliminer les lymphocytes B autoréactifs ayant commuté de classe et présentant des mutations somatiques leur conférant une affinité augmentée pour l’auto-antigène tandis qu’un second point de contrôle va empêcher la différenciation en plasmocytes IgG+.Chez l’individu non prédisposé génétiquement, des mécanismes pourraient ainsi permettre de prévenir le développement d’une auto-immunité pathogène au cours d’un épisode infectieux. / Autoimmune diseases, affecting more than 5% of the population, reflect a loss of tolerance to selfantigens. These multifactorial diseases result from the combined effect of several susceptibility alleles and different environmental factors. Infectious agents have been particularly incriminated but there is no clear understanding of the underlying mechanisms. B lymphocytes, that appear central to the pathogenesis of several autoimmune diseases, may be activated by several mechanisms during infectious processes and this activation can encompass autoreactive cells. Whether or not the lattercan induce the production of high-affinity pathogenic IgG isotype auto-antibodies from the naturally present low-affinity self-reactive B cells is still unknown. To gain further insight into this question, we created a new intermediate affinity autoreactive mouse model called SWHEL X HEL2X. In these mice, knock-in B cells express a B cell receptor highly specific for Hen-Egg Lysozyme (HEL) that recognizes HEL2X mutated auto-antigen with intermediate affinity. This model, generated on a non-autoimmune-prone genetic background, allows the following of anti-HEL B cells affinity maturation process in presence of their auto-antigen during Borrelia burgdorferi chronic bacterial infection. The infection leads to lymph nodes lymphoproliferation and B cell activation including anergic cells. Some autoreactive clones are able to form germinal centers, toswitch their immunoglobulin heavy chain and to introduce somatic mutations in the heavy chain variable regions on amino-acids forming direct contacts with HEL2X, suggesting an auto-antigen-driven selection process. Despite increased levels of IgM autoantibodies, infected mice are unable to generate IgG autoantibody secreting plasma-cells. These observations suggest the existence of intrinsic peripheral tolerance mechanisms operating mainly at the level of germinal centers. The first checkpoint eliminates switched autoreactive B cells with increasing affinity mutations while a secondcheckpoint avoids IgG+ plasma-cell differentiation. Thus, in genetically non predisposed individuals, tolerance mechanisms may be set-up to prevent the development of pathogenic autoimmunity during the course of an infection.

Mon travail de thèse a été basé sur la caractérisation de l'interaction entre Gag (NCp7) et la RPL7 en milieu cellulaire et in vitro ainsi sur son rôle fonctionnel dans le cycle viral. La polyprotéine Gag du VIH-1 orchestre l’assemblage de la particule virale, en favorisant l’encapsidation de l'ARN génomique viral par son domaine NCp7, et en recrutant des protéines virales et cellulaires. Notre hypothèse est de savoir, si Gag peut contrôler sa propre synthèse et par conséquence la transition entre traduction et encapsidation de l'ARN génomique dans les particules naissantes. Nous avons étudié les protéines cellulaires, identifiées par double hybride, qui peuvent interagir avec Gag et NCp7. La RPL7 humaine est l'une de ces protéines de la grande sous-unité 60S ribosomique. Elle se compose de 248 acides aminés et a la capacité d'inhiber la traduction. Cette fonction peut expliquer le «switch» entre la traduction et de l'encapsidation de l'ARN génomique. Les résultats ont montré que Gag était capable d'interagir avec d'autres protéines que la RPL7 de la sous-unité 60S, par son domaine NCp7. / Thesis work was based on characterization of interaction between Gag (NCp7) and RPL7 in cellular environment and in vitro and its functional role in the viral cycle. Gag polyprotein of HIV-1 orchestrates assembly of the virus particle, especially by driving packaging of the viral genomic RNA through its NCp7 domain, and by the recruitment of viral and cellular protein partners. Our hypothesis was to know, whether Gag can control its own synthesis and consequently the transition between translation and packaging of the genomic RNA into nascent particles. We investigated cellular proteins, identified by a two-hybrid assay, which can interact with Gag and NCp7. Human RPL7 is one such protein from large ribosomal subunit 60S. It consists of 248 amino acids and has the ability to inhibit translation. This function can explain the 'switch' between translation and packaging of the genomic RNA. Results showed that Gag was capable of interacting with RPL7 and other proteins from 60S subunit, through its NCp7 domain.

La protéine Vif (Viral infectivity factor) joue un rôle essentiel dans la réplication virale et dans le pouvoir infectieux du VIH-1. Elle est aussi qualifiée de « protéine de contre-défense » car elle neutralise un facteur cellulaire à action antivirale, APOBEC3 en recrutant le complexe de la E3 ubiquitine ligase formé de CBFβ/EloB/EloC/Cul5/Rbx2, qui va entrainer sa polyubiquitinilation et sa dégradation. APOBEC3 comprend une famille de protéines présentes dans les mammifères et capable d'induire des mutations dans l'ADN viral.La structure tridimensionnelle des molécules et complexes macromoléculaires étant intimement liée à la fonction, il est primordial de connaître la place d’A3G/F dans le complexe Vif-CBFβ-EloB-EloC ainsi que les détails des interactions entre Vif et A3G/F, ceci dans une perspective thérapeutique.La co-expression des différentes protéines de ce complexe a été réalisée dans deux systèmes d’expression : bactérien (E. coli) et eucaryote (BHK21) dû au manque de solubilité d’APOBEC et de la difficulté de sa cristallisation. Une fois les protéines exprimées et le complexe Vif-CBFβ-EloB-EloC-A3G/F formé dans les deux systèmes, des tests de cristallisation et des études structurales seront réalisés pour caractériser la structure et la fonction des protéines.Dans E. coli, j’ai réussi à obtenir le complexe Vif/CBFβ/EloB/EloC/Cul5 in vivo et in vitro de manière soluble, pure, monodisperse ainsi qu’en quantité adéquate avec les études biophysiques envisagées. Par contre, je n’ai pas réussi à surexprimer A3G. En passant dans les cellules de hamster BHK21 et en appliquant la technique du virus de la vaccine, nous avons réussi à obtenir le complexe Vif-CBFβ-EloB-EloC-A3G/F mais en quantité insuffisante pour la cristallisation.Les perspectives de ce projet seront d’améliorer : (1) les rendements du complexe pour des tests de cristallisation et (2) la pureté du complexe pour réaliser la cryo-microscopie électronique. / APOBEC3 are human antiviral cytidine deaminase and RNA/DNA-editing enzymes that belong to the innate immune defense system, targeting retroviruses or retrotransposons. Among all APOBEC3 proteins, hA3B, hA3C, hA3DE, hA3F and hA3G are able to interfere negatively with HIV-1 infectivity: they induce a deamination of dC to dU in the minus strand DNA, resulting in G to A hypermutation in the plus strand DNA. This hypermutation results either into a degradation of U-rich DNA strands by the uracyl-DNA glycosylase or into the production of aberrant viral protein. In addition, a deaminase-independent mechanism is able to inhibit the HIV-1 reverse transcription through a yet unknown mechanism.To evade the host defense system, HIV expresses the virion infectivity factor, Vif, which causes the degradation of APOBEC3G by the proteasome by recruiting the E3 ubiquitin ligase complex composed of the CBFβ, EloB, EloC, Cullin5, Rbx2 proteins. The goal of this study will be the determination of the X-ray structure of the Vif/APOBEC-3 complex. Understanding this molecular recognition might be useful to direct structure-based design of anti-HIV drugs that act by inhibiting the action of Vif and lead to new anti-HIV drugs.To overcome the solubility problems of Vif and APOBEC3G/F, a co-expression strategy had been applied with the different E3 ubiquitin ligase proteins both in prokaryotic (E. coli) and eukaryotic (BHK21) systems. Once the complex obtained, we will perform several structural and biophysical studies as well as crystallization trials.In E. coli, I managed to obtain the Vif/CBFβ/EloB/EloC/Cul5 complex in vivo and in vitro, soluble, monodisperse and in good quantities for structural studies. The protein A3G was not obtained in E. coli even by co-expression with the complex.On the other side, I succeeded in obtaining the polyprotein Vif-CBFβ-EloB-EloC-A3G/F complex in the hamster cells (BHK21) by applying the vaccinia virus strategy. Optimizing the yield and the purity is necessary for crystallization and more structural studies.

The development of a safe and effective HIV vaccine remains challenging due to its high antigenic variability. Poxviruses are large, stable, and have a track record of use as human vaccine candidates. Recombinant fowlpox virus 9 (rFP9), a highly attenuated host range-restricted poxvirus strain, has been safely administered to humans with no ill effects, and is known to be immunogenic. This thesis describes the construction of complex rFP9 encoding various sequences of SIVmac239. The SIVmac239/macaque model is widely used for HIV vaccine development. The ultimate aim of this work was to combine the advantages of FP9 with those of live attenuated SIV to produce a safe yet hopefully effective model HIV vaccine candidate. Transfer plasmids for five different insertion sites within the FP9 genome were designed and constructed. Homologous recombination (HR) of adjacent FP9 sequences was employed to facilitate the integration of SIVmac239 sequences into the FP9 genome. Positive rFP9 were identified by blue colouration in presence of X-gal using a transient colour selection (TCS) technique, and the final markerless pure recombinants were confirmed by PCR. Expression of the target SIV proteins in the presence of T7 polymerase has been demonstrated by immunocytochemical (ICC) staining and Western blotting (WB) assays. Expression was also quantified by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) in various cell lines at multiple time points. Five different unique rFP9 have been constructed through this project. All SIVmac239 open reading frames (ORFs) save nef have been integrated into the FP9 genome, and protein expression demonstrated where possible. Moreover, a single rFP9 vector expressing the defective SIVmac239 genome driven by T7 RNA polymerase has been successfully constructed and validated using a green fluorescent protein marker.rFP9 showed appropriate transgene expression in both avian and mammalian cells, although at different levels. The expression efficiency of rFP9 was finally compared to another attenuated poxvirus vector, modified vaccinia Ankara (MVA). Comparing the protein expression levels between rFP9 and rMVA was quite difficult because different poxvirus promoters (early/late in rFP9; intermediate in rMVA) were used to direct the transcription of the T7 RNA gene. Given this limitation, although generally higher levels of expression were seen with rFP9, this cannot be attributed to the FP9 with any certainty.

La protéine Vif du VIH-1 contrecarre le facteur de restriction APOBEC3G (A3G) en diminuant son niveau d'expression dans les cellules infectées. Ceci est mis en œuvre entre autres par l'inhibition de sa traduction, un mécanisme encore peu compris. La première partie de ma thèse contribue à la caractérisation d'une petite ORF (uORF) qui se situe dans la 5'-UTR de l'ARNm d'A3G et d'A3F en amont de leurs ORF respectives. Cette uORF s'est révélée cruciale pour la régulation de la traduction d'A3G en présence et absence de Vif. Dans la deuxième partie de cette thèse, différents protocoles ont été mis en œuvre pour identifier les protéines associées avec l'ARNm d'A3G, qui pourraient jouer un rôle dans le mécanisme d'inhibition traductionnelle d'A3G par Vif. Ainsi, plusieurs protéines ont été identifiées dont la présence sur l'ARNm d'A3G semble modulée par Vif. / The HIV-1 Vif protein counteracts the restriction factor APOBEC3G (A3G) by downregulating its expression level in infected cells. This is achieved in different ways, one of which is translational inhibition, a mechanism that is still poorly understood. The first part of my thesis contributes to the characterization of a small upstream ORF (uORF), that is found in the 5'-UTR of A3G and A3F mRNAs. This uORF has been found to be crucial for regulation of A3G translation and is necessary to allow Vif-mediated translational inhibition. In the second part of this thesis, different protocols have been set up in order to identify A3G mRNA-associated cellular proteins which might play a role in the mechanism of Vif-mediated translational inhibition. Several proteins, whose presence on A3G mRNA seems to be modulated by Vif have been identified.

La protéine multidomaine Pr55Gag de VIH-1 joue un rôle crucial dans les étapes finales de la réplication virale, notamment lors de la reconnaissance et la sélection de l’ARN génomique ainsi que lors de la production de nouvelles particules virales. Outre son rôle structural, Pr55Gag chaperonne aussi les séquences d’acides nucléiques, une propriété cruciale pour la dimérisation de l’ARN génomique et l’hybridation de l’amorce ARNt à l’ARN génomique. Des partenaires cellulaires comme la protéine ribosomale RPL7 sont supposées être recrutées par Pr55Gag afin d’augmenter son potentiel chaperon. Afin d’étudier le mécanisme d’hybridation des acides nucléiques par Gag et RPL7, nous avons examiné leur effet sur la réaction d’hybridation entre dTAR, la version ADN de l’élément de transactivation virale et sa séquence complémentaire cTAR. Nos résultats révèlent que Gag et RPL7 présentent des mécanismes différents pour promouvoir l’hybridation cTAR/dTAR. Utilisés de concert, RPL7 peut aider Gag à chaperonner des séquences stables de l’ARN génomique que Gag seule pourrait difficilement chaperonner. Ce renforcement par RPL7 de l’activité chaperonne de Gag jouerait un rôle critique dans l’assemblage du virus. / The multidomain Pr55 Gag protein of HIV-1 plays a crucial role during late stages of viral replication, notably for the recognition and selection of genomic RNA as well as for the production of new viral particles. In addition to its structural role, Pr55 Gag also chaperones nucleic acid sequences, a property which is crucial for genomic RNA dimerization and annealing of the primer tRNA to the genomic RNA. Cellular partners like ribosomal protein RPL7 are thought to be recruited by Pr55 Gag to enhance its chaperoning potential. To investigate the nucleic acid annealing mechanism of Gag and RPL7, we examined their effect on the annealing reaction between dTAR, the DNA version of the viral transactivation element and its complementary cTAR sequence taken as relevant model HIV-1 sequences. Our data show that Gag and RPL7 exhibit different mechanisms for promoting the cTAR/dTAR annealing. When used together, RPL7 can help Gag to chaperone stable sequences of the genomic RNA that Gag would hardly be able to chaperone alone. This RPL7-driven boost in Gag chaperone activity is thought to be critical in the viral assembly process.