Le foie possède une forte activité d'hydrolyse de l'ATP extracellulaire associée aux canalicules biliaires qui a longtemps été utilisée comme marqueur de cette structure. Jusqu'à récemment, peu d'information était disponible quant à la nature exacte de cette activité. Le clonage d'une nouvelle ectonucléotidase fortement exprimée dans le foie, l'ectonucléoside triphosphate diphosphohydrolase-8 (NTPDase8), suggérait un nouveau candidat potentiel pouvant correspondre à l'ecto-ATPase canaliculaire hépatique. Le premier objectif de mon doctorat était donc de déterminer l'identité moléculaire de la protéine responsable de l'activité ATPasique canaliculaire hépatique. L'ADN complémentaire de la NTPDase8- de rat a été clone et utilisé pour la caractérisation biochimique de l'enzyme recombinante et la production de sera polyclonaux spécifiques. Les activités ATPase et ADPase hépatiques ont été détectées par histochimie enzymatique et l'expression de la NTPDase8 par immunohistochimie. L'activité ATPase majeure de foie de rat a été purifiée, caractérisée biochimiquement et ses propriétés enzymatiques comparées à celles de la NTPDase8 de rat recombinante. Tous les résultats obtenus démontrent que la NTPDase8 correspond à l'ecto-ATPase canaliculaire. Mon deuxième objectif de doctorat était d'étudier l'influence potentielle des NTPDases et de l'ecto-5'-nucléotidase/CD73 sur les concentrations extracellulaires de nucleotides hépatiques, selon leur localisation cellulaire respective. Les différentes ectonucléotidases exprimées à la surface des cellules hépatiques modulent l'activation des récepteurs de nucleosides Pl et/ou de nucleotides P2, en contrôlant les niveaux extracellulaires de leurs agonistes. Dans le foie, les NTPDases sont responsables majoritairement de l'hydrolyse des nucleotides extracellulaires comme l'ATP et l'ADP alors que l'ecto-5'-nucléotidase génère la principale quantité d'adénosine extracellulaire, à pH physiologique. Les activités ATPase, ADPase et AMPase hépatiques ont été détectées par histochimie enzymatique, et l'expression des NTPDasel, 2 et 8, et de l'ecto-5'-nucleotidase par immunofluorescence. L'expression de l'ecto-5'-nucleotidase a été analysée par cytometric de flux sur divers types cellulaires hépatiques primaires. Les profils d'hydrolyse de l'ATP en présence de différentes combinaisons NTPDase/ecto-5'-nucleotidase (reflétant la localisation hépatique de ces enzymes) ont été analysés par HPLC. Nos résultats montrent que les niveaux de nucléo(s/t)ides extracellulaires varient en fonction de la combinaison d'ecto-nucléotidases considérées et de la concentration initiale de substrat ATP extracellulaire.

Chez les patients atteints du VIH-1, le PD-L1, une molécule de costimulation inhibitrice des lymphocytes T, est régulé à la hausse. Puisque plusieurs molécules cellulaires sont incorporées dans le VIH-1 et que certaines conservent leur fonction de signalisation une fois incorporées, nous avons vérifié si le PD-L1 pouvait être incorporé dans le VIH-1 pour ensuite induire certains défauts fonctionnels chez des lymphocytes T exprimant son récepteur PD-1. Nos résultats démontrent que non seulement le VIH-1 acquiert le PD-L1 en bourgeonnant de macrophages dérivés de monocytes ou de lymphocytes T CD4+ humains in vitro, mais que cette acquisition se produit également in vivo. Lorsqu'il est mis en présence de lymphocytes T CD8+ exprimant le PD-1, le VIH-1 porteur du PD-L1 favorise l'activation des caspases, signe potentiel de l'induction de l'apoptose. Ces résultats démontrent qu'en acquérant le PD-L1, le VIH-1 pourrait bien être directement impliqué dans l'épuisement de la réponse immunitaire.

Les mécanismes immunitaires impliqués dans le maintien de l’homéostasie pulmonaire sont finement régulés étant donné l’exposition constante des voies aériennes aux bioaérosols. Plusieurs cellules participent au maintien de l’homéostasie pulmonaire, telles les cellules dendritiques. Un sous-type de cellules dendritiques pulmonaires attire particulièrement l’attention dans l’homéostasie pulmonaire, les cellules dendritiques CD103+, étant donné qu’il a été démontré qu’elles participent dans la tolérance immune. Toutefois, ce rôle reste controversé, car des études démontrent qu’elles participent plutôt au développement de réponses inflammatoires pulmonaires. De plus, le CD103 (une intégrine exprimée par des sous-types de cellules dendritiques et de lymphocytes T), est surtout utilisé comme marqueur cellulaire et le rôle spécifique joué par l’expression du CD103 sur ces cellules reste inconnu. L’homéostasie pulmonaire n’est pas toujours maintenue. Chez des individus susceptibles, l’exposition aux bioaérosols peut mener au développement de réponses inflammatoires. C’est le cas pour l’asthme et l’alvéolite allergique extrinsèque, deux réponses d’hypersensibilités pulmonaires, de type I et de type mixte III/IV respectivement. Récemment, des espèces d’archées, Methanosphaera stadtmanae (MSS) et Methanobrevibacter smithii (MBS), ont été retrouvées en grande concentration dans les bioaérosols d’environnements agricoles et il a été démontré que l’exposition pulmonaire à leur extrait mène au développement d’une réponse immune chez la souris. Toutefois, le type de réponse d’hypersensibilité pulmonaire qu’elles induisent reste méconnu, une information cruciale qui permettra la poursuite de la recherche sur leur potentiel d’induire une réponse pulmonaire chez l’humain. De plus, même si plusieurs thérapies contre les maladies d’hypersensibilité pulmonaires existent, ce ne sont pas tous les sous-groupes de patients qui répondent à la médication, menant à des conséquences socio-économiques importantes pour le système de santé et pour les patients. Ainsi, il demeure important de poursuivre la recherche sur de potentielles cibles thérapeutiques, telles les cellules impliquées dans le maintien de l’homéostasie pulmonaire. Cette thèse vise donc à évaluer le rôle de l’expression du CD103 dans le maintien de l’homéostasie pulmonaire dans le contexte de maladies d’hypersensibilité pulmonaires induites par des antigènes retrouvés dans les bioaérosols. Le rôle de l’expression du CD103 dans l’hypersensibilité de type I induite par l’ovalbumine ou l’extrait d’acariens (modèles d’asthme) a d’abord été a évalué via l’utilisation de souris Cd103-/-. Nous démontrons que l’expression du CD103 est cruciale pour le contrôle de la sévérité de l’inflammation pulmonaire et qu’elle pourrait être impliquée dans l’initiation de la phase de résolution de la réponse inflammatoire. De plus, l’expression du CD103 sur les cellules dendritiques joue un rôle dans leur migration aux ganglions lymphatiques. Ensuite, nous avons évalué le rôle de l’expression du CD103 dans la réponse d’hypersensibilité de type mixte III/IV en réponse à Saccharopolyspora rectivirgula (SR; modèle d’alvéolite allergique extrinsèque) en utilisant des souris Cd103-/-. De plus, en utilisant des modèles de transfert de cellules, nous avons évalué le rôle de l’expression du CD103 dans la réponse au SR lorsque seulement exprimé par les cellules dendritiques ou seulement par les lymphocytes T CD4. Nous démontrons que c’est l’expression du CD103 sur les cellules dendritiques spécifiquement qui est impliquée dans la régulation de l’initiation de la réponse inflammatoire. Après avoir déterminé le type de réponse d’hypersensibilité induite par l’extrait de MSS ou MBS, nous avons étudié le rôle de l’expression du CD103 en réponse à ces archées. Nous démontrons que l’exposition à MSS induit une réponse immune typique d’une hypersensibilité pulmonaire de type IV. Les résultats obtenus après l’exposition à MBS indiquent aussi que la réponse développée est une hypersensibilité de type IV, même si cela reste à confirmer. Finalement, étant donné une grande variabilité entre nos expériences chez les souris Cd103-/-, nous n’avons pu obtenir de conclusion sur le rôle de l’expression du CD103 dans les réponses d’hypersensibilités induites par les archées. Ces résultats démontrent que l’expression du CD103 sur les cellules dendritiques joue un rôle dans le contrôle de l’homéostasie pulmonaire en réponse à des bioaérosols spécifiques qui induisent une hypersensibilité pulmonaire. Les mécanismes exacts régulés par le CD103 sur les cellules dendritiques menant au maintien de l’homéostasie pulmonaire restent à être élucidé. De plus, nos résultats confirment que les espèces d’archées MSS et MBS induisent chacune une réponse d’hypersensibilité pulmonaire qui lui est spécifique, des résultats qui contribueront à déterminer si ces microorganismes induisent une pathologie chez l’Homme. / As we breathe, the lungs are constantly exposed to bioaerosols that challenge the maintenance of airway homeostasis. Many cells are involved in the maintenance of lung homeostasis, such as airway dendritic cells (DCs). A subset of airway DCs has gained special interest in the past years for its role in immune tolerance: CD103+ DCs. Yet, this role remains controversial as there are also reports that they induce airway inflammatory responses. Furthermore, CD103 (an integrin expressed by subsets of DCs and T cells) is mostly used as a marker and whether CD103 expression on these cells plays a specific role remains unknown. Airway homeostasis is not always maintained. Exposure to bioaerosols can elicit an immune response in susceptible individuals, such as in asthma and hypersensitivity pneumonitis, two common airway hypersensitivity diseases of type I and mixed type III/IV hypersensitivity, respectively. Recently, archaea species Methanosphaera stadtmanae (MSS) and Methanobrevibacter smithii (MBS) were identified in high concentrations in bioaerosols from agricultural environments and their extracts were shown to induce an immune response in the airways of mice. However, the type of airway hypersensitivity response they induce remains unknown, a key information that is required if research is pursued on whether they elicit an airway hypersensitivity response in humans. Furthermore, although many therapies for airway hypersensitivity diseases exist, not all subsets of patients respond to the current medication, resulting in high social and economic impacts on the health system and patients. Therefore, research on potential therapy targets for airway hypersensitivity diseases, such as those involved in the maintenance of airway homeostasis, remains important. This thesis focuses on the role of CD103 expression in the maintenance of lung homeostasis in the context of airway hypersensitivity responses induced by antigens found in bioaerosols. We first assessed the role of CD103 expression in type I hypersensitivity in response to ovalbumin or house dust mite extract (models of experimental asthma) using Cd103-/- mice. We found that CD103 expression is crucial in controlling the severity of airway inflammation and could be involved in initiating the resolution of the inflammatory response. Furthermore, CD103 expression on DCs regulates DC trafficking to the draining lymph nodes. We then assessed the role for CD103 expression in mixed type III/IV hypersensitivity in response to Saccharopolyspora rectivirgula extract (SR; model of experimental hypersensitivity pneumonitis) using Cd103-/- mice. Furthermore, using models of cell transfers, we evaluated the role for CD103 expression in the response to SR when specifically expressed by dendritic cells or specifically by CD4 T cells. We demonstrate that CD103 expression on DCs specifically is involved in regulating the onset of the inflammatory response. We finally studied the role for CD103 expression in response to the airway exposure of MSS and MBS extracts, after elucidating the type of hypersensitivity response they induce. We demonstrate that exposure to MSS induces a typical type IV hypersensitivity response. The results obtained after exposure to MBS also indicate development of a type IV hypersensitivity response, although it remains to be confirmed. Finally, due to high variability in the results using Cd103-/- mice, we were unable to reach a conclusion on the role for CD103 expression in response to archaea species. These results demonstrate that CD103 expression by DCs is involved in the control of airway homeostasis to specific airway hypersensitivity-inducing bioaerosols. The exact mechanisms regulated by CD103 on DCs leading to the maintenance of airway homeostasis remain to be elucidated. Furthermore, our results confirm that archaea species MSS and MBS induce a specific type of hypersensitivity response, which will contribute to the elucidation of whether they induce an airway pathology in humans.