Les données de la littérature ont récemment souligné l’importance du dialogue réciproque qui s’instaure entre les cellules Natural Killer (NK) et les cellules dendritiques (DC) au cours des phases précoces de la réponse immune pour l’initiation des réponses T spécifiques. La présentation croisée d’antigènes (Ag), processus qui permet aux DC de présenter des Ag exprimés par d’autres cellules aux lymphocytes T CD8+, est requise pour le développement d’une immunité cellulaire spécifique dans la plupart des infections par des pathogènes intracellulaires et des tumeurs. L’étude des mécanismes physiologiques impliqués dans la régulation de cette fonction suscite donc un intérêt majeur. Ce travail a permis de mettre en lumière une coopération entre les cellules NK et les DC humaines pour la présentation croisée d’un Ag exprimé par des cibles tumorales. Dans ce contexte, nous avons montré que la lyse de ces cibles par les cellules NK n’est pas nécessaire à la capture de leurs Ag par les DC. Au contraire, la sécrétion d’IFN-γ et de TNF-α par les cellules NK activées au contact des cibles tumorales joue un rôle prépondérant dans l’induction de la présentation croisée d’Ag. Ainsi, nous avons identifié une nouvelle fonction « helper » des cellules NK à l’interface entre l’immunité innée et adaptative. Le ciblage de cette fonction pourrait offrir de nouvelles perspectives en immunothérapies anti-tumorales dont le but ultime est le développement d’une immunité cellulaire spécifique / Recent reports have demonstrated the importance of the reciprocal crosstalk between natural killer (NK) cells and dendritic cells (DC) occurring during early phase of immune response for shaping downstream T cell immunity. Antigen (Ag) cross-presentation, a process by which DC present Ag from neighboring cells to CD8+ T lymphocytes is a prerequisite for the developpment of specific cellular immunity against most intracellular pathogens and tumors. A more detailed understanding of the mechanisms that regulate this specific DC function is thus a major challenge for immunologists. Here, we highlight the cooperation between NK and DC for tumor cell-derived Ag cross-presentation. In this context, we show that the NK cell-mediated lysis of target cells is not required for Ag capture by DC. In contrast, both IFN-γ and TNF-α produced by NK cells upon recognition of tumor cells play a critical role in the induction of Ag cross-presentation. These findings define a novel « helper» function of NK cells bridging innate and adaptive immunity. This novel function could be harnessed in cancer immunotherapy for inducing Ag-specific cellular immunity

Les cellules dendritiques {DC) jouent un rôle majeur dans l'induction de l'immunité anti-tumorale spécifique de l'antigène {Ag). Récemment, les DC BDCA3high humaines sont apparues comme étant homologues aux DC CD8a+ connues pour activer très efficacement les lymphocytes T CD8 par présentation croisée d'Ag chez la souris. Par ailleurs, ces deux populations de DC sont les productrices principales d'interféron-λ{IFN-λ), une cytokine récemment découverte et possédant des propriétés antivirales, antiprolifératives et anti-tumorales. Mon travail de thèse a permis de mieux caractériser la présentation croisée d'Ag cellulaire par les DC BDCA3high à l'aide d'un modèle in vitro et de mettre en lumière le rôle des cellules NK dans l'induction de ce processus. Ce travail a également aboutit à la mise en évidence des DC BDCA3high dans les tumeurs de sein et de révéler l'inhibition de leur sécrétion d'IFN-λ par des facteurs solubles présents dans le microenvironnement tumoral. L'ensemble de ces résultats devraient permettre de concevoir de nouvelles stratégies thérapeutiques basées sur le ciblage des DC BDCA3high / Dendritic cells {DC) play a major role in the induction of antigen {Ag) specific anti-tumoral immunity. Recently, human BDCA3high DC appeared to be homologous with CD8a+ DC known to activate very efficiently T CD8 lymphocyte by Ag cross-presentation in mice. Moreover, those two DC populations are the main producers of interferon-λ {IFN-λ), a recently discovered cytokine family with antiviral, anti-proliferative and anti-tumoral properties. My works participated to better characterize cell derived Ag cross-presentation by BDCA3high DC using an in vitro model and enlightened the role of NK cells in its induction. This works also end up in revealing the presence of BDCA3high DC in breast tumors and the inhibition of their IFN-λsecretion by soluble factor from tumor microenvironment. Altogether, those results should allow designing new anti-tumoral immunotherapeutic strategies based on BDCA3high DC targeting

En raison de leur multipotence considérable, les cellules stromales mésenchymateuses (CSM) ont été énormément utilisées en clinique dans le contexte de la médecine régénérative. Pourtant, la stimulation des CSM avec de faibles concentrations d'interféron-gamma (IFN-gamma) déclenche une augmentation du complexe majeur d’histocompatibilité de classe I et II, et surtout une capacité de novo de présentation croisée des antigènes. Ainsi, malgré leurs propriétés immunosuppressives naturelles, les CSM peuvent être modulées pour devenir pro-inflammatoires. Comme le dérivé pyrimidoindole UM171 induit l’augmentation de l’expression de plusieurs gènes impliqués dans la présentation antigénique dans les cellules souches hématopoïétiques humaines, nous avons étudié son potentiel pour le déclenchement de la présentation antigénique par les CSM. L'analyse par cytométrie en flux a montré une élévation des niveaux de H2-kB après le traitement avec le médicament, en corrélation avec une augmentation de la présentation de l'antigène, démontrée par une activation plus importante de la lignée de cellules T B3Z spécifique au peptide SIINFEKL. Cette présentation croisée de novo d'un peptide immunogène ne résulte pas d'une augmentation de l'absorption ou de la digestion enzymatiques des protéines, mais plutôt de l'expression du gène Psmb8 induit par le médicament. Comme le traitement avec plusieurs antioxydants et inhibiteurs des complexes de la chaîne de transport des électrons a réduit de manière significative les effets observés, nous concluons que la présentation croisée médiée par UM171 est dépendante des ROS. Dans le contexte de la vaccination thérapeutique, l'immunisation avec des CSM traitées par UM171 chez des souris présentant des tumeurs EG.7 préétablies a permis d'obtenir un taux de survie de 40%. Dans l'ensemble, notre étude révèle une nouvelle approche pharmacologique pour modifier les CSM afin qu'elles deviennent des cellules présentatrices d'antigènes, ce qui permet de développer de nouveaux vaccins anticancéreux innovants et puissants. / Due to their considerable multipotency, mesenchymal stromal cells (MSCs) have been tremendously employed in the clinic for regenerative medicine. Yet, stimulation of MSCs with low concentrations of interferon-gamma (IFN-gamma) triggers an increase in the major histocompatibility complex I and II, and most importantly, a de novo antigen cross-presentation capacity. Thus, despite their natural immunosuppressive properties, MSCs can be modulated to become pro-inflammatory. As the pyrimidoindole derivative UM171 induces the upregulation of several antigen presentation-involved genes in human hematopoietic stem cells, we investigated its potential for inducing antigen presentation by MSCs. Flow cytometry analysis showed an upregulation in H2-kB levels after treatment with the drug, correlating with an increase in antigen presentation indicated by higher activation of the SIINFEKL-specific B3Z T cell line. This de novo cross-presentation of an immunogenic peptide did not result from an increase in protein uptake or processing, but rather stemmed from the drug-induced expression of the Psmb8 gene. As treatment with multiple antioxidants and inhibitors of the electron transport chain complexes significantly reduced the observed effects, we conclude that UM171-mediated cross-presentation is ROS-dependent. In the context of therapeutic vaccination, immunization with UM171-treated MSCs in mice with pre-established EG.7 tumors resulted in 40% survival. Overall, our study reveals a new pharmacological approach in modifying MSCs to become antigen presenting cells, hence allowing the development of future innovative and potent anti-tumoral vaccines.

Dans l'introduction, diverses voies de trafic intracellulaire et endocytose seront discutées. Je familiarise le lecteur avec des protéines inactivant les ribosomes, en mettant l'accent sur la structure, l'endocytose, et le trafic intracellulaire de la toxine bactérienne Shiga toxin (STX). STx et la ricine suivent la voie rétrograde pour exercer leur effet toxique sur les cellules. Ils sont respectivement, une menace maladie infectieuse pour la santé humaine et des outils potentiels pour le bioterrorisme pour lequel aucun antidote n’existe actuellement. D'un criblage à haut débit, Retro-1 et Retro-2 avaient déjà été identifiés comme de puissants inhibiteurs de la voie rétrograde à l'interface des endosomes précoces-TGN, et Retro-2 a été démontré pour protéger les souris contre la ricine. Parmi les facteurs de trafic analysés, seule la protéine SNARE syntaxine-5 a été ré- localisée dans les cellules traitées avec Rétro - 2. / In the introduction, various endocytic and intracellular trafficking pathways will be discussed. I acquaint the reader with ribosome-inactivating proteins, with emphasis on the structure, endocytosis, and intracellular trafficking of the bacterial toxin Shiga toxin (STx). STx and ricin follow the retrograde route to exert their toxic effect on cells. They are respectively, an infectious disease threat to human health and potential tools for bioterrorism for which no antidote currently exists. From a high throughput screening, Retro-1 and Retro-2 had previously been identified as potent inhibitors of the retrograde route at the early endosomes-TGN interface, and Retro-2 was demonstrated to protect mice against ricin. Of the trafficking factors analyzed, only the SNARE protein syntaxin-5 was re-localized in Retro-2 treated cells. Yet, whether syntaxin-5 is the direct target of Retro-2 and whether its re-localization was directly responsible for retrograde transport inhibition remained to be established.