Cytosolic DNA sensing plays a key role in autoimmune and autoinflammatory diseases. STING is a cytosolic adaptor protein which upon activation leads to induction of type I interferons and inflammatory cytokines. Recently, gain-of-function mutations in STING have been identified in patients with an autoinflammatory disease called STING-associated vasculopathy with onset in infancy (SAVI). We compared two independent SAVI mutant mouse models and revealed a hierarchy of immune abnormalities which were dependent on SAVI mutation in lymphocytes. We also showed that bone marrow from the V154M mutant mice transfers disease to the wild-type host, whereas the N153S does not, indicating mutation-specific disease outcomes. Collectively, these mutant mice recapitulate disease features seen in SAVI patients and highlight mutation-specific functions of STING. Other autoimmune mouse models such as DNAseII and DNAseIII-deficient mice, that fail to degrade DNA result in activation of the cGAS STING pathway. Deficiency of this pathway in these mouse models ameliorates lethality. By contrast, we previously reported that STING potently suppresses inflammation in a pristane-induced model of autoimmunity. In this model, we show that both cGAS- and STING-deficient mice exhibit exacerbated disease phenotypes compared to controls. We report that STING constrained TLR activation, and thereby limited autoimmune manifestations. Consistent with this premise, cGAS or STING deficient mice that lack a common TLR chaperone UNC93b develop less severe systemic autoimmunity than cGAS or STING deficient mice that are UNC93b sufficient. Overall, this study demonstrates that STING activation constrains systemic autoimmune disease and has important implications for cGAS STING-directed therapies.

Le syndrome périodique lié à NLRP12 (NLRP12-AD) est une maladie rare appartenant au groupe des maladies auto-inflammatoires systémiques héréditaires. Ces maladies sont causées par des anomalies du système immunitaire inné. Les cryopyrinopathies (CAPS) sont une famille de maladie auto-inflammatoire liées à des mutations gain de fonction du gène NLRP3. NLRP3 fait partie d’un composant central de l’inflammation, l’inflammasome. En 2007, Jéru et al. ont décrit un premier patient présentant des symptômes évocateurs d’un CAPS qui n’était pas porteur de mutation de NLRP3 mais présentait une mutation de NLRP12. Depuis, 33 patients pédiatriques atteints de NLRP12-AD ont été décrits dans la littérature. Les signes cliniques de la maladie sont variables et ne permettent pas d’établir de critères cliniques diagnostics fiables. La pathogénicité des mutations observées chez les patients est difficile à établir. Les patients atteints de NLRP12-AD représentent également un défi thérapeutique, un certain nombre d’entre eux ne répondant pas aux anti-IL1, un traitement pourtant efficace dans la plupart des inflammasomopathies. De nombreuses études se sont intéressées au rôle de NLPR12, qui posséderait à la fois des propriétés pro et anti-inflammatoires par sa capacité à inhiber les voies canoniques et non canoniques de NFkb mais aussi à former un inflammasome. Le rôle exact de NLRP12 reste controversé, avec des résultats différents selon les cellules ou les stimuli utilisés lors des expériences. L’objectif de notre étude est de créer un modèle in vitro fiable et reproductible afin de mieux comprendre la physiopathologie de NLRP12. Il permettra ensuite d’étudier les mutations de NLRP12 retrouvées chez des patients présentant des symptômes de maladie auto-inflammatoire pour améliorer les performances et la fiabilité du diagnostic et proposer des traitements personnalisés aux patients concernés. Nous avons créé un modèle de cellules THP1 NLRP12 KO en utilisant la technologie de CRISPR/Cas9 qui a permis d’induire une délétion homozygote à la jonction entre le 2ème intron et le 3ème exon de NLRP12, qui code pour le domaine fonctionnel de la protéine. Nos cellules KO semblent sécréter moins de cytokine pro-inflammatoire (IL-1β et TNFα) que les cellules WT, suggérant un rôle pro-inflammatoire de NLRP12 dans notre modèle. Nous avons par ailleurs décrit une cohorte nord-américaine de 17 patients porteurs de mutations de NLRP12 afin d’étudier leurs mutations et produit des vecteurs lentiviraux contenant ces mutations. Nous prévoyons d’explorer le rôle de NLRP12 sur l’activation de la voie NFkB et la formation d’un inflammasome puis de transduire nos cellules KO avec les différentes mutations de nos patients et d’analyser leurs conséquences sur ces mêmes voies et sur la sécrétion cytokinique. / NLRP12-AD is part of a new group of rheumatics’ diseases: the systemic autoinflammatory diseases. Those diseases are caused by defect or dysfunction in the innate immune system. Cryopyrin-associated periodic syndromes (CAPS) is a family of systemic autoinflammatory disease initially linked to NLRP3 gain-of-function heterozygous mutations. NLRP3 is part of a key component of inflammation, the inflammasome. In 2007, Jeru et al. described the first patient with CAPS phenotype, but without NLRP3 mutations. This patient had NLRP12 mutations. Since then, 33 pediatric patients with NLRP12-AD have been published. There is no specific clinical presentation that allow homogenous diagnosis. Determination of the causality of the mutations remains tricky. Lastly, some patients have shown resistance to anti-IL1 treatment, a medication that is highly effective in other inflammasomopathies such as CAPS, a puzzling observation as to the role of NLRP12. NLRP12 has been described with both anti- and pro- inflammatory roles, by its ability to inhibit the canonical and non-canonical NFkB pathways, but also through its hypothetic capacity to form an inflammasome. Hence, the exact role of NLRP12 remains controversial and its role might be stimuli- or cell-dependant. Our objective is to create a reliable and reproductible in vitro model to better understand the role of NLRP12. This model will then allow us to study NLRP12 mutations found in patients with auto-inflammatory symptoms. This will improve our diagnostic performance and help to offer to patients the most suitable therapy. We created NLRP12 knockout THP-1 cells by using the CRPISP-Cas 9 gene editing technology. We were able to induce a homozygous deletion at the intron 2/exon 3 junction that encodes the protein functional domain. Our KO cells seems to secrete less pro-inflammatory cytokines (IL-1β and TNFα) than WT cells. This suggests a pro-inflammatory role of NLRP12. We described a North American cohort of 17 pediatric patients with NLRP12 mutations to study their mutations in our model and produced lentiviral vectors containing those mutations. We planned to study the effects of NLRP12 on NFkB activation and on inflammasome formation. Then, we will transduce our KO cells with the patient’s mutations and compare their consequences on inflammation pathways and cytokine secretion.

Le dysfonctionnement de l'exocytose des granules cytotoxiques est responsable d'une susceptibilité accrue aux pathogènes intracellulaires qui s'accompagne de l'activation continue et anarchique des lymphocytes cytotoxiques et des macrophages. Ce phénomène conduit à la lymphohistiocytose hémophagocytique (HLH), un syndrome auto-inflammatoire fatal en absence d'intervention thérapeutique. Les mutations des gènes codant pour la perforine (PRF-1) ou pour certaines des protéines impliquées dans la biogénèse ou le transport vésiculaire des granules cytotoxiques sont causales des formes familiales ou primaires de la HLH (FHL). La HLH fait également partie des complications secondaires aux infections à herpesviridae et à certains désordres immunologiques importants tels que l'arthrite juvénile idiopathique (SoJIA). Au moment d'entreprendre les travaux présentés dans ce manuscrit, le premier cas de HLH induite par une mutation menant à l'activation constitutive de la composante NLRC4 de l'inflammasome était décrit. L'inflammasome est une structure multimérique composée d'un récepteur cytosolique, de la protéine échafaud ASC et de la Caspase-1. Son activation mène à la maturation des pro-formes de l'IL-1β et l'IL-18 ainsi qu'à leur sécrétion. L'activation constitutive de NLRC4 étant suffisante au déclenchement de la HLH, nous avons tenté de comprendre si cette structure y était essentielle dans le cadre des défauts génétiques de cytotoxicité. Nous avons donc invalidé la protéine ASC ou Caspase-1 dans le modèle murin de HLH déficient pour la perforine (PRF1 -/-). Nous avons également testé l'hypothèse qu'un déficit de cytotoxicité pouvait expliquer le développement de la HLH chez les patients souffrant de SoJIA. Nos résultats montrent que l'inflammasome est nécessaire à la production d'IL-18 lors de la HLH mais qu'il n'est pas essentiel au développement de la maladie dans le cadre des FHL. Par ailleurs, nous montrons que la cytotoxicité des cellules NK semble normale chez les patients atteints de SoJIA, ce qui suggère que les mécanismes immunologiques à l'origine de la HLH dans les FHL et dans les maladies autoinflammatoires comme la SoJIA sont distincts. Dans la seconde partie de ce manuscrit, nous avons étudié sur le rôle de la sérine/thréonine/tyrosine kinase Styk1 dans la régulation des lymphocytes cytotoxiques NK. Ces derniers sont responsables du contrôle immunitaire précoce des pathogènes intracellulaires et contribuent à l'immunosurveillance des cellules tumorales. Suite à leur activation, ils relâchent de très grandes quantités d'IFN-y et de TNF-α, faisant ainsi le lien entre l'immunité innée et adaptative. La reconnaissance des cellules cibles par les lymphocytes NK est gouvernée par l'expression d'un éventail de récepteurs qui transduisent des signaux, activateurs ou inhibiteurs, et dont la balance se traduit par l'activation ou la tolérance. Ces récepteurs sont codés au sein de deux complexes génétiques très denses, le complexe de cytotoxicité naturelle (NCR) et le complexe des récepteurs des leucocytes (LRC). Au moment de commencer ces travaux, nous avions révélé que l'expression de la kinase Styk1 fait partie de la signature transcriptionnelle des lymphocytes NK. Sa fonction dans le système immunitaire demeure toutefois inconnue. Néanmoins, la localisation génétique favorable de Styk1, près du NCR, ainsi que son implication dans la voie PI3K-AKT, en faisaient un candidat potentiel de régulation des lymphocytes NK. Afin de connaître le rôle de Styk1 dans le développement et les fonctions effectrices des lymphocytes NK, nous avons donc généré une souris pour laquelle Styk1 est invalidé. Nos résultats confirment que Styk1 est exprimée de façon spécifique par les cellules NK. Nous avons également détecté une diminution de l'activité constitutive de la voie AKT/mTOR dans les cellules NK, mais le développement, l'homéostasie et la fonction des cellules NK sont cependant normaux dans les souris déficientes en Styk1 / Upon recognition of infected or target cells, CD8+ T and Natural Killer (NK) lymphocytes initiate a polarized degranulation of vesicle storing cytotoxic molecules (perforin: PRF1 and granzyme B). By altering the target cell’s cellular membrane integrity, perforine allows granzyme B to translocate to its cytosol. Genetic anomalies may affect normal cytotoxic functions and severely hamper the control of intracellular pathogens. In this context, the pathogenic signal remains uninterrupted and both cytotoxic lymphocytes and macrophages are continuously stimulated. This auto-inflammatory pathological condition is named hemophagocytic lymphohistiocytosis (HLH) and is fatal without therapeutic intervention. HLH can also occur secondary to infection with viruses from the herpesviridae family, or be concomitant to important immune alterations such as systemic onset juvenile idiopathic arthritis (SoJIA), with no clear etiological cause identified. In 2014, a case of HLH mediated by the constitutive activation of the NLRC4 inflammasome receptor was first described. The inflammasome is a multimeric structure involving a cytosolic receptor, a scaffold protein – ASC – and Caspase-1. In the immune system, the inflammasome is expressed in macrophages and dendritic cells and senses pathogenic (PAMP) and danger (DAMP) associated signals. Once activated, inflammasome’s protein Caspase-1 catalyzes the maturation of pro-IL-1b and pro-IL-18 and leads to their secretion. Since NLRC4 constitutive activation appears to be sufficient for triggering HLH, we aimed to understand if the inflammasome structure was essential to the development of the syndrome. In order to address this question, we invalidated the inflammasome through the abrogation of ASC or Caspase-1 in PRF1 -/- HLH mouse model. We also tested the hypothesis that an altered cytotoxic function could explain the high prevalence of HLH in the proinflammatory context of SoJIA. The results we present here show that the inflammasome is responsible for the elevated levels of IL-18 in the serum of HLH patients. However, the inflammasome is facultative for its development. We also demonstrate that in patients suffering from SoJIA, NK cells show normal cytotoxicity, suggesting that immunological mechanisms involved in FHL and secondary HLH are distinct. In the second part of this manuscript, we aim at understanding the role of Styk1 serine/threonine/tyrosine kinase in NK cells’ regulation. NK cells are in charge of eliminating stressed, virally infected or transformed cells. Upon activation, they secrete large amounts of IFN-γ and TNF-α, thus bridging innate and adaptive immunity. Capabilities for recognition of target cells is endowed by the expression of numerous stochastically expressed activating and inhibitory receptors. The balance between activating and inhibitory signal allows for self-tolerance or activation upon engagement of abnormal cells. Activating and inhibitory receptor are germline encoded in two dense, large complexes, the Natural Killer Complex (NKC) and the Leukocyte Receptor Complex (LRC). At the moment of starting this work, we had recently identified that Styk1 was a signature transcript of NK cells. However, its function in NK cells and more generally in the immune system remains unknown. Nevertheless, its genetic localisation near the NKC and its potential implication in the PI3K-AKT pathway prompt that it may play a role in NK cell development and/or functions. In order to evaluate the role of Styk1 in NK cells’ regulation, we generated a mouse model in which its expression is abrogated. Our data confirms that amongst all immune subsets, Styk1 is specifically expressed by NK cells. Styk1 was also able to discriminate NK cells from other ILCs. In this study, we show that Styk1 invalidation lead to a decrease of activity in the AKT/mTOR pathway. However, NK cells development, homeostasis and function were surprisingly normal in Styk1 -/- mice