Le PtdIns5P est un phosphoinositide très peu connu et émerge dernièrement en tant qu’important nouveau second messager. D’ailleurs, l’augmentation artificielle de PtdIns5Pdans les cellules épithéliales, favorise la voie pro-oncogénique Phosphoinositide 3-kinase/AKT. Plus récemment, il a été fait état d’un possible rôle du PtdIns5P dans le processus de lymphomagenèse.Notre laboratoire étudie depuis de nombreuses années les voies de signalisations importantes de l’activation lymphocytaire T et notamment la voie pro-oncogénique PI3K. Le laboratoire s’est tourné notamment vers l’étude des protéines adaptatrices de la famille Dok(Downstream of Kinase) lors de l’activation lymphocytaire T.Ainsi le but de ce travail a été dans un premier temps l’étude des protéines adaptatrices Dok-1 et Dok-2 durant l’activation lymphocytaire T. Plus précisément, nous nous sommes focalisés sur le rôle de leur domaine pleckstrin homology (PH) dans leur fonction inhibitrice durant l’activation lymphocytaire T. De manière intéressante nous avons pu caractériser lePtdIns5P comme un ligand convaincant des domaines PH de Dok-1 et Dok-2 et engendrant leur phosphorylation et donc leur activation. Des dosages de PtdIns5P effectués après une stimulation du récepteur des cellules T (TCR) nous ont permis d’observer une augmentation de PtdIns5P suite à cette activation lymphocytaire T.Dans un second temps nous nous sommes intéressés à caractériser les autres ligands des domaines PH de la famille Dok. De manière intéressante nous avons pu identifier le domaine PH de Dok-5 comme un interacteur fort avec le PtdIns5P. La caractérisation plus précise de l’impact du PtdIns5P, nous a permis de montrer la modulation positive de protéines clés des voies de signalisation intracellulaire telles que les Src kinases et AKT qui sont retrouvées phosphorylées suite à une augmentation de PtdIns5P.L’ensemble de ces résultats faisant du PtdIns5P un nouveau messager de l’activation lymphocytaire T, pouvant contribuer au maintien de l’homéostasie des lymphocytes T / PtdIns5P is a rare phosphoinositide and is starting to emerge as a potential second messenger.Bacterial infection by Shigella flexnerii via the virulence factor IpgD, generates PtdIns5P in thehost cells and induces Akt activation. Recent evidences report that enhanced tyrosinephosphorylation increase cellular PtdIns5P levels and that PtdIns5P could have a role inoncogenesis. Altogether, these data argue for an important role of PtdIns5P in cell signalling.Recently, we demonstrated a PtdIns5P production in T cells upon TCR triggering.Interestingly we showed that Dok-1 and Dok-2 proteins (for Downstream of tyrosine kinase)tyrosine phosphorylation correlated with PtdIns5P increase. These structurally related adaptermolecules contain a pleckstrin homology (PH) domain generally acting as a lipid/proteininteractingmodule. We found that Dok-1/Dok-2 PH domains bind in vitro to PtdIns5P. Thepresence of this PH domain is necessary for the tyrosine phosphorylation of Dok-1 and Dok-2proteins and their negative functions in T cells. Together, our data identify a novel lipid mediatorin T cell signalling and suggest that PtdIns5P could be a new yet uncharacterized secondmessenger in T cell activation.We next focused on a new PtdIns5P binding module, the PH domain Dok-5. Our in vitrodata revealed a stronger interaction between Dok-5 PH and PtdIns5P. We used Dok-5 PHdomain and IpgD as tools to characterize PtdIns5P functional effects on T cells. Our results showthat IpgD expression induces Src-kinase and Akt activation, but not ERK activation andenhances IL-2 promoter activity in T cells. Expression of this PtdIns5P interacting domainblocks IpgD-induced T cell activation and selective signaling molecules downstream of TCRtriggering. Altogether, these data suggest that PtdIns5P may play a sensor function in setting thethreshold of T cell activation and contributing to maintain T cell homeostasis

Le facteur de transcription NF-KB joue un rôle essentiel dans le développement, l’homéostasie, la survie du système immunitaire, mais également dans la propagation de certains lymphomes. L’activation optimale de NF-ΚB en réponse à l’engagement de nombreux immunorécepteurs repose sur la mise en place de larges signalosomes dans lesquels des adaptateurs spécifiques sont recrutés et poly-Ubiquitinylés de façon non-Dégradative. En réponse à des cytokines pro-Inflammatoires ou à l’activation des récepteurs antigéniques, ces adaptateurs ubiquitinylés s’accumulent sur la face cytoplasmique du réticulum endoplasmique (RE) via la protéine du RE metadherine (MTDH) qui assure la propagation du signal NF-KB. Toutefois, la nature des E3 ligases en charge de relayer NF-KB au niveau des organites intracellulaires reste méconnue. C’est pourquoi j’ai réalisé le crible par bioluminescence d’une librairie de siRNA dirigée contre les 46 E3 ubiquitine ligases humaines pourvues d’un domaine transmembranaire qui les ancrent au niveau de différents compartiments cellulaires afin d’étudier leur impact sur l’activation de NF-KB en réponse à une stimulation antigénique dans un modèle de lymphocytes T immortalisés Jurkat. Nous avons identifié la protéine du RE TRIM13 comme un régulateur positif de la signalisation NF-ΚB. Nos données suggèrent un modèle dans lequel TRIM13 régule l’activation de NF-KB en modulant indépendamment l’activation de deux membres clés de la famille NF-KB au cours de l’activation lymphocytaire, RelA (p65) et c-Rel.Lors de cette thèse, j’ai également participé au crible d’une librairie de siRNA ciblant les 96 déubiquitinases (DUBs) codées par le génome humain afin d’identifier celles en charge de ramener les cellules vers leur état basal. Ceci a permis la caractérisation de la protéase spécifique de l’ubiquitine USP34 (Ubiquitin specific protease 34). La réduction des niveaux endogènes de USP34 potentialise l’activation de NF-KB en réponse à l’engagement du récepteur antigénique T ou du récepteur au TNFa et la liaison de NF-KB à l’ADN est accrue. Collectivement, ces résultats suggèrent que USP34 est un nouvel acteur impliqué dans la régulation négative de NF-KB.Ces résultats illustrent l’importance des processus d’ubiquitination réversibles dans la régulation de la signalisation NF-ΚB et introduisent les cribles génétiques comme un outil efficace pour l’identification de régulateurs de processus biologiques divers. / The transcription factor NF-KappaB plays a critical role in the development, homeostasis, the survival of the immune system, but also in the propagation of certain lymphomas. The optimal activation of NF-KappaB in response to the engagement of many immunoreceptors rely on the implementation of large signalosomes where specific adaptors are recruited and poly-Ubiquitinylated in a non-Degradative manner. In response to proinflammatory cytokines or activation of antigen receptors, these Ubiquitinylated adaptors accumulate on the cytoplasmic leaflet of the endoplasmic reticulum (ER) via the ER protein metadherin (MTDH) providing NF-KappaB signal propagation . However, the nature of the E3 ligases responsible for relaying NF-KappaB in intracellular organelles remains unknown. This is why I made the screen ingby bioluminescence of a library of siRNAs targeting the 46 human ubiquitin E3 ligases provided with a transmembrane domain that anchor them at different cellular compartments to study their impact on the NF-KappaB activation in response to antigenic stimulation in immortalized T lymphocytes Jurkat. We identified the ER-Protein TRIM13 as a positive regulator of NF-KappaB signaling. Our data suggest a model in which TRIM13 regulates the activation of NF-KappaB activation by modulating independently two key members of the NF-KappaB family during lymphocyte activation, RelA (p65) and c-Rel. In this thesis, I also participated in the screening of a library of siRNAs targeting the 98 deubiquitinases (DUBs) encoded by the human genome to identify those in charge of the reset of the system to basal state. This screen allowed the characterization of the ubiquitin-Specific protease USP34 (ubiquitin specific protease 34). The reduction of endogenous levels of USP34 potentiates the activation of NF-KappaB in response to engagement of the antigen receptor or T receptor antagonists and enhances NF-KappaB DNA binding. Collectively, these results suggest that USP34 is a new player involved in the negative regulation of NF-KappaB. These results illustrate the importance of reversible ubiquitination process in the regulation of the NF-KappaB signaling and introduce genetic screens as an effective tool to identify regulators of diverse biological processes.

La synapse immunologique est une structure qui se forme à l’interface entre un lymphocyte T et une cellule présentatrice d’antigène lors de la reconnaissant d’un antigène étranger spécifique. Cette plate‑forme est actuellement considérée comme le lieu d’où est déclenchée la cascade de signalisation moléculaire conduisant à l’activation lymphocytaire. Les travaux présentés dans ce manuscrit décrivent un autre pôle de signalisation localisé sur le lymphocyte T, à l’opposé de la zone de contact. Ce pôle a été nommé antisynapse. On peut détecter cette structure dans la première minute avant le contact, avant l’apparition de la synapse immunologique. Elle contient les composants classiquement décrit à la synapse immunologique. Sa formation est indépendante de la reconnaissance d’antigène et déclenchée par l’adhésion entre les cellules. Plusieurs fonctions potentielles sont étudiés, l’antisynapse agit notamment comme un réservoir de molécules qui sont transférées à la synapse immune de manière dépendante des microtubules. L’antisynapse peut également être considérée comment une pre-synapse déclenchée avant la reconnaissance d’antigène. / The immunological synapse forms at the interface between a T cell and an antigen-presenting cell after foreign antigen recognition. The immunological synapse is considered to be the site where the signaling cascade leading to T lymphocyte activation is triggered. In this manuscript, we show that another signaling region can be detected before formation of the synapse at the opposite pole of the T cell. This pole has been named antisynapse. This structure appears during the first minute after the contact forms, is transient and contains all the classic components that have been previously described at the immunological synapse. Its formation is independent of antigen recognition but is driven by adhesion itself. Some potentials functions à discussed here, it constitutes a reservoir of signaling molecules that are potentially ready to be sent to the immunological synapse through a microtubule-dependent pathway. The antisynapse can thus be considered as a pre-synapse that is triggered independently of antigen recognition.

Modulation de la réponse lymphocytaire T par IL4I1 - RESUME : L’enzyme Interleukin-four Induced Gene 1 (IL4I1), qui dégrade la phénylalanine, est exprimée par des cellules présentatrices d’antigène (CPA) en réponse à des stimuli pro-inflammatoires. Elle affecte la prolifération et les fonctions lymphocytaires T et pourrait donc participer au rétrocontrôle des réponses immunitaires. Cependant, les mécanismes d’action d’IL4I1 restent encore mal connus. Mon projet de thèse a comporté deux axes. Dans un premier axe, j’ai participé à la caractérisation du rôle d’IL4I1 dans la différenciation des lymphocytes T CD4+ naïfs en lymphocytes T régulateurs et T auxiliaires effecteurs. Dans mon deuxième axe, qui représente la majeure partie de mon travail, j’ai analysé l’action d’IL4I1 sur les évènements précoces de l’activation T. J’ai observé qu’IL4I1 inhibe la phosphorylation de ZAP70 dès les premières minutes d’activation. Ce défaut se propage aux trois voies de signalisation principales : la voie calcique, la voie des MAP kinases et la voie NFκB. Elle retentit secondairement sur la capacité à former des synapses avec les CPA, ainsi que sur l’expression de différents marqueurs membranaires d’activation. L’activité enzymatique d'IL4I1 n’est pas responsable du défaut d’activation observé. L’étude des synapses CPA-T a montré une polarisation des vésicules de sécrétion contenant IL4I1 en direction de la cellule T ainsi qu’occasionnellement leur présence au contact du lymphocyte T. Des expériences complémentaires confirment la fixation d’IL4I1 sur les lymphocytes T. Ces données suggèrent un nouveau mécanisme d’action d’IL4I1 dépendant de sa liaison à un récepteur membranaire de la cellule T. - Mots clefs : Interleukin-4 induced gene 1 (IL4I1), enzyme immunosuppressive, signalisation du lymphocyte T / Modulation of the T cell response by IL4I1 - SUMMARY: The enzyme Interleukin-four Induced Gene 1 (IL41I), which degrades phenylalanine, is expressed by antigen presenting cells (APC) in response to pro-inflammatory stimuli. IL4I1 modifies the proliferation and function of T lymphocytes, and may participate in the negative feedback of the immune response. Its mechanism of action remains poorly understood.My thesis project included two tasks. In the first task, I participated in the characterisation of the role of IL4I1 in naive CD4+ T cell differentiation into regulatory and helper T lymphocytes. In the second task, and the main part of my thesis, I have studied the effect of IL4I1 on early T cell activation. I observed that ZAP70 phosphorylation was rapidly decreased after TCR stimulation. This alteration was transmitted to the three main downstream signalling pathways: calcium fluxes, the MAP kinase pathway, and the NFκB pathway. The enzymatic activity of IL4I1 was not responsible for the observed decreased activation. Analysis of the APC-T cell synapse showed the polarised secretion of IL4I1 toward the T cell. Labelling of IL4I1 was sometimes detected directly on T lymphocytes. Complementary experiments indicate that IL4I1 binds to T lymphocytes. These data suggest a new mechanism of action of IL4I1 dependent on its ability to bind a membrane receptor on T lymphocytes. - Key-words: Interleukin-4 induced gene 1 (IL4I1), Immunosuppressive Enzyme, T lymphocyte signalling.

Une réponse immunitaire efficace contre un large spectre de pathogènes ou contre des cellules tumorales nécessite l’activation des lymphocytes T CD4+. L’engagement du récepteur T par un peptide antigénique apprêté sur les produits de classe-II du complexe majeur d’histocompatibilité (peptide-CMH, pCMH) portés par une cellules présentatrices d’antigène (CPAg), conduit à de nombreux remaniements du lymphocyte T. Il s’établit notamment à l’interface entre le lymphocyte T et la CPAg, une structure spécialisée qui est la synapse immunologique (ou synapse immune). La synapse est le siège d’événements de signalisation intenses où diverses molécules de signalisation nécessaires l’amplification et la diversification du signal provenant du TCR sont recrutées. Ces évènements de signalisation sont régulés par l’adaptateur transmembranaire LAT (« Linker for Activation of T cells ») qui est présent à la membrane plasmique ainsi que dans des compartiments intracellulaires. La fraction intracellulaire de LAT est recrutée à la synapse immune et il est proposé que ces compartiments vésiculaires participent à la signalisation lymphocytaire T. L’objectif de ce travail de thèse a été de déterminer les voies de trafic intracellulaire nécessaires au recrutement de la fraction intracellulaire de LAT à la synapse immunologique et de comprendre le rôle de ce transport dans l’activation et la réponse lymphocytaire T. Par des approches d’extinction de l’expression de différentes molécules de transport intracellulaires dans les cellules T Jurkat ou des lymphocytes T CD4+ primaires humains ou par l’utilisation de souris Knock-Out (KO), nous avons mis en évidence plusieurs voies de transport impliquées dans le transport de LAT. Nous avons ainsi mis en évidence que le recrutement de LAT à la synapse immunologique nécessite une voie de sécrétion dépendante de la protéine SNARE vésiculaire VAMP7. L’analyse plus avant du transport de LAT a par ailleurs permis de montrer que LAT est présente dans des compartiments de recyclage alors que VAMP7 est principalement localisée dans l’appareil de Golgi. L’étude de la petite GTPase Rab6 et de la protéine t-SNARE syntaxine-16 qui sont impliquées dans des voies de transport rétrograde entre les endosomes de recyclage et l’appareil de Golgi, a permis de dévoiler que cette voie de transport est requise dans le recrutement de LAT à la synapse immunologique, ainsi qu’à la réponse lymphocytaire T in vitro, ex vivo et in vivo. Enfin, le rôle de la protéine de transport intraflagellaire IFT20, qui a déjà été mis en cause dans le transport du TCR, a été analysé chez la souris et a également montré des défauts de recrutement de LAT à la synapse et dans l’activation lymphocytaire T ex vivo et in vivo. Nos résultats mettent ainsi en évidence que la régulation du transport intracellulaire dans les lymphocytes T joue un rôle crucial dans l’activation lymphocytaire T. Nous proposons ainsi un modèle dans lequel LAT est constitutivement internalisé depuis la membrane plasmique et poursuit une voie de recyclage dépendante de l’appareil de Golgi qui contient la machinerie de sécrétion associé à VAMP7. Cette voie de transport intracellulaire, conditionnerait la resécrétion polarisée de LAT à la synapse immunologique dans les conditions d’activation et une réponse lymphocytaire T robuste. / The immune response against a broad spectrum of pathogens or against tumor cells requires the CD4 + T lymphocytes activation. The triggering of T Cell Receptor (TCR) by peptide-MHC through antigen-presenting cells (APC) leads to numerous T-cell remodeling and the establishment of a specialized structure at the interface between the T lymphocyte and the APC: the immunological synapse. The synapse is the site of intense signaling events where various signaling molecules are recruited in order to amplify and diversify the signal initiated by the TCR. These signaling events are regulated by the transmembrane adapter LAT ("Linker for activation of T cells") which is present at the plasma membrane as well as in intracellular compartments. The intracellular fraction of LAT is recruited at the immune synapse and it is proposed that these vesicular compartments participate in T lymphocyte signaling. The objective of this thesis work was to determine the intracellular trafficking pathways required for the recruitment of the intracellular pool of LAT to the immunological synapse and understand the role of this transport in T cell activation and response. By silencing the expression of different intracellular transport molecules in Jurkat T cells or primary human CD4 + T lymphocytes, or by using Knock-Out (KO) mice, we have highlighted several trafficking pathways involved in the transport of LAT to the immune synapse. We have demonstrated that the recruitment of LAT to TCR activation sites requires a secretion pathway dependent on the vesicular SNARE protein VAMP7. Further analysis of the transport of LAT showed that LAT is present in recycling compartments whereas VAMP7 is mainly located in the Golgi apparatus. The study of the small GTPase Rab6 and the t-SNARE syntaxin-16 protein that are involved in the retrograde transport pathways between the recycling endosomes and the Golgi apparatus, demonstrated that this route of transport is required for the recruitment of LAT to the immunological synapse and for T lymphocyte response in vitro, ex vivo and in vivo as well. Finally, the role of intraflagellar transport protein IFT20, which has already been implicated in the transport of TCR, was analyzed in mice and also showed defects in LAT recruitment to synapse and T lymphocyte activation ex vivo and in vivo. Our results thus show that the regulation of intracellular transport plays a crucial role in T lymphocyte activation. We thus propose a model in which LAT is constitutively internalized from the plasma membrane and pursues a Golgi-dependent recycling pathway that contains the secretion machinery associated with VAMP7. This intracellular transport pathway would thus allow the polarized LAT re-secretion to the immunological synapse under activation conditions and a robust T lymphocyte response.