La réponse immunitaires est régulée par des molécules de co-signalisation, qui, en apportant des signaux inhibiteurs ou activateurs, modulent les fonctions lymphocytaires. Nous avons focalisé notre étude sur deux co-effecteurs et membres de la famille CD28/B7 : PD-1 (Programmed Death 1) et BTLA (B and T Lymphocyte Attenuator), tous deux décrits, à l’image de CTLA-4, comme inhibitrices de l’activation lymphocytaire T. Au cours de ma thèse, nous avons pu évaluer l’expression et le rôle de PD-1 et BTLA sur les lymphocytes B normaux et pathologiques. Dans une première partie, nos travaux ont montré que ces molécules sont exprimées à la surface des sous populations B du sang périphérique et des tissus et qu’elles sont également finement régulées au cours de l’activation B. Par la suite nous avons démontré pour la première fois que BTLA et PD-1, à l’image des cellules T, sont recrutées, après activation, au niveau du récepteur de la cellule B et qu’elles exercent un rôle inhibiteur sur l’activation de ces mêmes cellules. Dans une seconde partie, grâce au développement d’un outil en cytométrie multicouleurs, nous avons analysé, dans une cohorte de 72 lymphomes B, l’infiltrat immunitaire ainsi que l’expression de PD-1, BTLA et leurs ligands. Ce travail, par son analyse de la physiologie B d’une part et de pathologies tumorales B d’autre part, donne un nouvel éclairage sur les rôles complexes des co-récepteurs BTLA et PD-1. / The immune response is regulated by co-signaling molecules, which, by providing signals inhibitors or activators, modulate lymphocyte functions. We focused our study on two co-effectors and CD28/B7 family members: PD-1 (Programmed Death 1) and BTLA (B and T Lymphocyte Attenuator), both described, like CTLA-4, as inhibitors of T lymphocyte activation. This work allowed us to evaluate the expression and the role of BTLA and PD-1 on normal and tumoral B lymphocytes. In the first part, our work has shown that these molecules are expressed on B cell subsets of peripheral blood and tissues and are also finely regulated during the B cell activation. Subsequently, we have demonstrated for the first time that BTLA and PD-1, like T cells, are recruited after activation at the B cell receptor, and they exert an inhibitory role on the activation of these cells. In the second part, through the development of a multicolor cytometry tool, we analyzed the immune infiltrate and the expression of PD-1, BTLA and their ligands in a cohort of 72 B-cell lymphomas. Taken together, these results, by his analysis of the physiology of B cell from B cell malignancies, give a new insight into the complex roles of BTLA and PD-1 co-receptors.

Un nouveau couple de récepteurs de co-signalisation (BTLA/HVEM) a récemment été proposé comme un acteur important dans l’échappement tumoral. L'expression d’HVEM a été identifiée dans la plupart des cancers. Son niveau expression est inversement corrélé avec la survie des patients. L'expression d’HVEM par des cellules tumorales pourrait inhiber la réponse immunitaire à travers BTLA exprimé par les lymphocytes T.Ainsi, dans notre travail, des anticorps monoclonaux (mAb) ciblant HVEM ont été évalués dans un modèle de souris NSG greffées avec des lymphocytes T et des tumeurs humaines. Nous avons tout d’abord caractérisé un clone anti-HVEM avec une forte affinité in vitro. Le clone choisi pour notre étude a montré sa capacité à favoriser l’activation des lymphocytes T humains in vivo, attesté par une aggravation des symptômes et de la mortalité associée au transfert de PBMC humains chez la souris. L’effet anti tumoral observé en l’absence de transfert adoptif était renforcé en présence de lymphocytes T, suggérant un effet additif de l’anticorps sur la tumeur et les lymphocytes T. Une diminution des lymphocytes T régulateurs et une augmentation de la prolifération des lymphocytes T CD8+ dans la tumeur était parfois associée à ce retard de croissance.En reproduisant un environnement partiellement humain chez la souris NSG, nous avons pu évaluer l'effet thérapeutique d’un mAb anti-HVEM dans le développement de deux types de tumeurs humaines et son impact sur le système immunitaire humain. Nos résultats indiquent qu’HVEM, de par son expression par la tumeur et les lymphocytes T, pourrait être une piste judicieuse pour l’immunothérapie du cancer. / A new pair of co-signaling receptors (BTLA / HVEM) has recently been proposed as an important actor in tumor escapement. HVEM expression has been identified in wild type of cancers. Its expression level is inversely correlated with patient survival. Expression of HVEM by tumor cells could inhibit the immune response through BTLA expressed by T lymphocytes.Thus, in our work, monoclonal antibodies (mAb) targeting HVEM were evaluated in a model of NSG mice grafted with human T cells and tumors. We first characterized an anti-HVEM clone with high affinity in vitro. The clone selected for our study showed its ability to promote activation of human T lymphocytes in vivo as evidenced by worsening symptoms and mortality associated with human PBMC transfer in mice. The anti-tumor effect observed in the absence of adoptive transfer was enhanced in the presence of T lymphocytes, suggesting an additive effect of the antibody on the tumor and T lymphocytes. A decrease in regulatory T lymphocytes and an increase in the proliferation of CD8 + T lymphocytes in the tumor was sometimes associated with this growth retardation.By reproducing a partially human environment in NSG mice, we were able to evaluate the therapeutic effect of an anti-HVEM mAb in the development of two types of human tumors and its impact on the human immune system. Our results indicate that HVEM, by its expression by the tumor and the T lymphocytes, could be a judicious track for the immunotherapy of the cancer.

Les lymphocytes T cytotoxiques (CTLs) présents au niveau des tumeurs reconnaissent des antigènes présentés par les cellules cancéreuses, mais ne parviennent pas à induire le rejet de ces tumeurs chez les patients cancéreux. Cette observation a amené les immunologistes à étudier les différents mécanismes d'immunosuppression induits par les tumeurs qui permettent aux cellules cancéreuses d'échapper à la reconnaissance et à la destruction immunitaires. L'un des mécanismes contribuant à la résistance des tumeurs aux réponses immunitaires est le recrutement de lymphocytes T CD4+ régulateurs (Tregs). Les Tregs s'accumulent au niveau des sites tumoraux et jouent un rôle important dans la suppression des réponses immunitaires dirigées contre les cellules tumorales. Dans ce travail de thèse, nous rapportons que des épitopes tumoraux dérivés des protéines NY-ESO-1 et TRAG-3 stimulent à la fois des lymphocytes T CD4+ auxiliaires (Th) et des Tregs chez des patients porteurs de mélanome. Grâce à une analyse clonotypique, nous démontrons que, contrairement aux cellules CD4+ Th, les TCR des Tregs dirigés contre NY-ESO-1 et TRAG-3 sont retrouvés à la fois dans le répertoire des Tregs naturels (CD4+CD25high) et dans celui des cellules T CD4+ classiques/Th (CD4+CD25-), au niveau des PBMCs des patients. Cette observation suggère que le recrutement des Tregs spécifiques d'antigènes tumoraux se fait en partie par la conversion des cellules T CD4+ classiques suite à leur stimulation chronique par des antigènes de tumeurs. / Cytotoxic T lymphocytes (CTLs) present in tumors recognize tumor antigens presented by cancer cells but fail to induce tumor rejection in patients. This observation has led immunologists to study the different mechanisms of tumor-induced immunosuppression that allow cancer cells to escape from recognition and destruction by the immune system. One of the mechanisms contributing to tumor resistance to immune responses is the recruitment of CD4+ regulatory T cells (Tregs). Tregs accumulate at tumor sites and play an important role in suppressing immune responses against tumor cells. In this thesis, we report that tumor epitopes derived from the proteins NY-ESO-1 and TRAG-3 stimulate both CD4+ T helper cells (Th) and Tregs in patients with metastatic melanoma. Through clonotypic analysis, we show that, within PBMCs of melanoma patients, tumor antigen-specific Tregs, but not Th cells, share a common TCR usage with naturally-occuring Tregs (CD4+CD25high) and Th cells (CD4+CD25-), suggesting that their recruitment occurs through the peripheral conversion of CD4+CD25- T cells upon chronic antigen exposure. The second part of this thesis consists of the study of inhibitory receptors expressed by CTLs directed against tumor antigens which, upon engagement by their ligands presented on the surface of tumor cells, activate negative regulatory pathways. Here, we report that tumor-induced CTLs directed against a peptide derived from NY-ESO-1 in melanoma patients upregulate the expression of the inhibitory receptors PD-1, Tim-3 and BTLA. Additionaly, the co-expression of PD-1 with Tim-3 and/or BTLA defines populations of dysfunctional tumor antigen-specific CTLs.

Interaktionen zwischen Zellen sowie deren Aktivierung werden im Immunsystem durch verschiedene Zelloberflächenmoleküle reguliert. Inhalt dieser Arbeit war die Untersuchung des kürzlich identifizierten Rezeptor-Ligand-Paares BTLA und HVEM. Zunächst wurden diverse BTLA-spezifische monoklonale Antikörper generiert, mit deren Hilfe erstmals die Lokalisation BTLA-tragender Zellen im Gewebe gezeigt werden konnte. Bei umfassenden Expressionsanalysen fiel auf, dass BTLA auf nahezu allen Leukozytenpopulationen der lymphatischen Organe konstitutiv vorhanden ist, und mit seinem Liganden HVEM koexprimiert wird. Beide Moleküle werden auf verschiedenen Zellpopulationen differenziell exprimiert und aktivierungsabhängig reguliert. Funktionelle Analysen in vitro als auch in vivo ergaben, dass die BTLA-HVEM-Interaktion durch Suppression der T-Zellaktivierung und –proliferation wesentlich zur negativen Regulation der Immunantort beiträgt. Die negative Wirkung von BTLA zeigte sich sowohl bei der Initiation als auch bei bereits fortgeschrittener Aktivierung, unabhängig von der Beteiligung positiver kostimulatorischer Signalwege. Durch Stimulation von T Zellen mit unterschiedlicher BTLA-Oberflächenexpression (verschiedene Subpopulationen oder aus transgenen Mäusen) konnte die strikte Korrelation der negativen Funktion mit der BTLA-Menge auf den Zellen gezeigt werden. Es stellte sich heraus, dass BTLA essentiell für die HVEM-vermittelte Suppression ist und eine wesentliche Beteiligung weiterer HVEM-Interaktionspartner (z.B. CD160) nicht vorliegt. Die Beobachtung von veränderten Lymphozytenpopulationen in BTLA-transgenen Mäusen im Ruhezustand weist zudem auf einen zentralen Beitrag des negativen BTLA-Signals zur Aufrechterhaltung der Homöostase hin. Die ubiquitäre Expression von HVEM und BTLA in Kombination mit der gegenseitigen Modulation beider Interaktionspartner ermöglicht eine flexible Reaktion des Immunsystems auf äußere Einflüsse unter anderem über die negative Regulation durch BTLA / Activation of immune cells is regulated by various cell surface molecules during cell-cell interactions. The aim of this work was the characterization of the recently identified receptor-ligand-pair BTLA and HVEM. Initially, several BTLA-specific monoclonal antibodies were generated. With these antibodies, the localization of BTLA expressing cells in the tissues has been determined for the first time. Further detailed flow cytometric analysis revealed a strong constitutive expression of BTLA on nearly all leukocytes in lymphoid organs. Interestingly, all BTLA-expressing cells co-expressed its ligand HVEM. However, both molecules were differentially expressed on different cell populations in the steady state, but were also regulated in an activation-dependent way. Functional analyses in vitro and in vivo (in an antigen-specific adoptive transfer system) revealed a substantial contribution of the BTLA-HVEM interaction for negative regulation of immune responses by suppressing T cell activation and proliferation. Inhibitory signals of BTLA affect the initial and ongoing activation, irrespective of simultaneous positive signals from other co¬stimulatory pathways. Using wildtype and BTLA-transgenic primary T cells, a strictly linear relationship between the inhibitory function of BTLA and its cell surface levels was observed. The data clearly demonstrate that BTLA expression determined the strength of HVEM-mediated suppression, but also that BTLA is essential for this negative co-stimulation, whereas other HVEM-interaction partners were apparently not involved. Finally, the observed changes in lymphoid cell populations of the BTLA-transgenic mice even in the resting state indicate a prominent role for negative BTLA signals to maintain homeostasis. The ubiquitous expression of HVEM and BTLA together with the reciprocal modulation of both interaction partners supports flexible reaction and regulation of the immune system particularly via the inhibitory function of BTLA.

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.