Les prostaglandines sont de petites molécules qui jouent d'importants rôles immunomodulateurs au niveau du système immunitaire. Elles contribuent notamment à l'établissement de l'inflammation et à la résolution de celle-ci. La prostaglandine J 2 (15d-PGJ2 ) est d'ailleurs l'une des prostaglandines les plus étudiées en vertu de ses activités anti-inflammatoires. En effet, il a été démontré que celle-ci peut inhiber plusieurs molécules dont plusieurs cytokines et le facteur de transcription NF-?B. D'un autre côté, l'effet de la 15d-PGJ 2 sur l'interleukine-13 (IL-13) est encore inconnu à ce jour. L'IL-13 est une cytokine produite principalement par les cellules T et qui module plusieurs types de cellules immunitaires, tant au niveau de leur différentiation que de leur activation. De plus, cette cytokine contribue à l'établissement de certaines pathologies telles que l'asthme et la colite ulcéreuse lorsqu'elle est surexprimée. L'objectif principal de ce mémoire est de vérifier l'effet de la 15d-PGJ 2 sur l'expression et la production de l'IL-13 par les cellules T. Les résultats obtenus dans ce projet démontrent que la I 5d-PGJ2 inhibe la production de l'IL-13 par les cellules T. En effet, autant la lignée cellulaire de lymphocytes T CD4+ Jurkat E6.1 que les cellules mononucléaires circulant dans le sang (de l'anglais PBMCs ) stimulés par des agents mimant l'activation des cellules T tels que le PMA et la ionomycine, puis traités à la 15d-PGJ 2 ont montré une inhibition dans l'expression et la production de l'IL-13. Les résultats ont également révélé un effet similaire lorsque les cellules étaient pré-traitées à I 5d-PGJ2 , puis stimulées avec PMA/ionomycine. Par ailleurs, plusieurs éléments sont essentiels pour activer la transcription de l'IL-13, dont le facteur de transcription NF-?B. D'un autre côté, il est connu que la 15d-PGJ2 inhibe la cascade de signalisation de NF-?B. Ainsi, nous avons voulu vérifier si NF-?B était impliqué dans le mécanisme d'inhibition de l'IL-13 par la 15d-PGJ2 . Pour ce faire, des extraits nucléaires ont été réalisés avec les Jurkat E6.1 et les PBMCs traitées à la 15dPGJ2 puis un essai de retard sur gel (de l'anglais EMSA, Electromobility shift assay ) a été fait avec une sonde NF-?B consensus ou une sonde d'un site de liaison putatif de NF-?B dans le promoteur IL-13. Les résultats ont révélé que le facteur de transcription NF-?B était effectivement activé lors de la transcription de l'IL-13 et inhibé lors d'un traitement à la 15d-PGJ 2 . Par la suite, puisqu'il a déjà été démontré que la 15d-PGJ2 active le récepteur nucléaire PPAR-?, nous avons voulu vérifier si le mécanisme d'inhibition de l'IL-13 dépendait ou non de ce dernier. Un antagoniste irréversible de PPAR-? a donc été utilisé dans les expériences, et l'essai a permis d'établir que le mécanisme d'inhibition de l'IL-13 parla 15d-PGJ 2 était indépendant de PPAR-?. Finalement, ces résultats dévoilent que la 15d-PGJ 2 inhibe l'expression et la production de l'IL-13, que cet effet serait indépendant de PPAR-?, et qu'il impliquerait probablement une inhibition du facteur de transcription NF-xB. Ces résultats pourraient avoir des implications cliniques où l'IL-13 joue un rôle d'importance, tels que l'asthme et la colite ulcéreuse. L'utilisation de cette prostaglandine en combinaison avec les traitements habituels, par exemple les corticostéroïdes, pourrait être envisagée.

Un microenvironnement riche en IL-4 a été mis en évidence dans le lymphome folliculaire (FL). Cette IL-4 impliquée dans la croissance tumorale a été démontrée comme principalement secrétée par les lymphocytes T follicular helper (Tfh). Dans cette étude, nous étudions l’interaction bidirectionnelle entre les cellules fibroblastiques réticulaires (FRC) dont le réseau est augmenté dans le FL et les lymphocytes Tfh par analyse des profils d’expression génique, et co-culture in vitro des lymphocytes Tfh primaires avec des cellules fibroblastiques humaines de type FRC-like. Nous démontrons que les cellules FRC-like augmentent in vitro la croissance des sous-populations de Tfh. De plus, nous avons mis en évidence une augmentation spécifique de la sécrétion d’IL-4 par les précurseurs Tfh (pre-Tfh) co-cultivés avec les cellules FRC-like, augmentation d’IL-4 impliquant les voies Notch et ICAM1/LFA1. Cette observation est particulièrement intéressante dans le contexte du FL car les lymphocytes pre-Tfh de FL comparés à des lymphocytes pre-Tfh d’amygdales non tumorales sont caractérisés par un profil d’expression génique enrichi en gènes des voies Notch et des intégrines en plus d’une surexpression d’IL-4. En conclusion, notre description de l’interaction entre les cellules stromales et les sous-populations Tfh démontrent une modification du profil cytokinique des Tfh au stade précurseur qui pourrait expliquer le profil cytokinique retrouvé dans le microenvironnement du FL, et apporter de nouveaux éléments pour la mise en évidence de nouvelles cibles thérapeutiques. / The enrichment of the microenvironment with tumor-promoting interleukin 4 (IL4) has been implicated in the pathogenesis of follicular lymphoma (FL) and was found to be conferred mainly by T follicular helper (Tfh) cells. In this study, we investigated the bidirectional crosstalk of fibroblastic reticular cells that are expanded in FL and Tfh cells with the analysis of gene expression profiles of the respective, and an in-vitro co-culture model of human induced FRC-like cells. We demonstrated that FRC-like cells enhance the growth of Tfh cell subsets in vitro. Crucially, we uncovered a specific upregulation of IL-4 secretion by precursor Tfh (pre-Tfh) cells co-cultured with FRC-like cells. Additionally, we demonstrated that Notch and ICAM1/LFA1 are two pathways involved in IL-4 secretion following FRClike cell / Tfh cell crosstalk. This observation was particularly interesting in FL context, because FL pre-Tfh cells display an enriched Notch and integrin gene expression profile as well as an overexpression of IL-4, compared to their tonsil counterpart. Altogether, we described new interactions between stromal cells and Tfh subsets and uncovered a specific cytokine profile modification at pre-Tfh stage after contact with FRC-like cells that could explain the high levels of IL-4 in FL and provide a novel target for therapy.

Le lymphome folliculaire (FL) est le lymphome B indolent le plus fréquent. Outre des altérations géniques récurrentes, le micro-environnement tumoral, et notamment les cellules stromales lymphoides,joue un rôle majeur dans le développement de ce cancer. Cependant, la caractérisation in-situ des cellules stromales lymphoïdes chez l'homme tout comme les facteurs menant à la polarisation du stroma en un stroma protumoral ont été peu étudiés. Dans cette thèse, nous avons montré, que les cellules stromales présentes dans les ganglions et la moelle osseuse envahis des patients atteints de FL surexpriment fortement la chimiokine CXCL12. Nous avons ensuite tenté de comprendre les mécanismes responsables de cette induction. Alors que les cellules B tumorales induisent une surexpression de la chimiokine CCL2 dans les cellules stromales de façon dépendante de leur synthèse de TNF, elles ne contribuent pas à l'induction de CXCL12. A l'inverse, le principal compartiment TCD4 impliqué dans la croissance tumorale du FL, les cellules T follicular helper (TFH), augmentent l'expression de CXCL12 dans les cellules stromales. Le taux d'IL-4, la principale cytokine produite par les TFH de FL, est d'ailleurs corrélé à celui de CXCL12 au sein de ma niche tumorale du FL. De plus, à l’aide d'un modèle de différenciation en stroma lymphoide, nous avons démontré que l’IL4 induit l’expression de CXCL12 par les cellules stromale in vitro. Cette production est augmentée quand les cellules stromales sont déjà engagées vers la voie de différentiation lymphoide par un traitement TNF/LT qui favorise l'activation de STAT6 par l'IL-4. Nous avons validé ces résultats dans un modèle de formation d'organe lymphoide ectopique chez la souris. Enfin, CXCL12 induit la migration et l'adhésion au stroma des B de FL via l'activation de cascades de signalisations qui peuvent être abrogées par l'utilisation d'un inhibiteur de Btk utilisé en clinique, l'Ibrutinib. Ces résultats sont en faveur de l'intérêt de considérer la boucle IL-4/CXCL12 pour développer de nouvelles stratégies thérapeutiques dans cette pathologie constamment fatale. / Follicular lymphoma (FL) is the most frequent indolent B-cell lymphoma. Beside recurrent genetic alterations, tumor microenvironment, including lymphoid stromal cells, has been shown to play a key role in FL development. However, in situ characterization of lymphoid stromal cells is still lacking in humans and there are very few studies focusing on the factors that could lead to stroma polarization in normal and pathological context. In this thesis, we showed first that in FL, lymph node (LN) and bone marrow (BM) infiltrating stromal cells highly express the chemokine CXCL12. We next focused on the mechanisms underlying this upregulation. Interestingly, whereas malignant FL B cells induced overexpression of CCL2 in stromal cells in a TNF-dependent manner, they did not contribute to CXCL12 induction. Conversely, FL-infiltrating follicular helper T cells (FL-TFH), the key FL-supportive T-cell subset could trigger CXCL12 expression in stromal cells. IL-4 is the main FL-TFH-derived cytokine and showed a positive correlation with CXCL12 expression inside FL cell niches. Moreover, based on our in vitro lymphoid stroma differentiation model, we demonstrated that IL-4 promoted CXCL12 expression in stromal cells, together with a phenotype close to that identified in situ within FL cell niche. Such IL4 dependent CXCL12 regulation is more pronounced in stromal cells already committed towards lymphoid stromal cells by a prestimulation by TNF/LT in association with an increased STAT6 activation. These data were validated in a model of ectopic lymphoid organ formation in mice. Finally, CXCL12 induced FL B-cell migration, and adhesion to stromal cells through the activation of a signaling pathway that could be abrogated by the Btk inhibitor Ibrutinib. These data argue for considering IL-4/CXCL12 axis as a potential therapeutic target to disrupt FL protective cell niche in this still fatal malignancy.

L'activation des lymphocytes T est un événement fondamental de la réponse immunitaire adaptative. Elle est déclenchée par la transduction du signal médiée par le complexe TCR/CD3.Le mécanisme de déclenchement du signal via le TCR reste, mal compris. Mon projet de thèse vise à examiner la contribution des PI(4,5)P2 dans le mécanisme du déclenchement du signal TCR. L'expression ectopique d'une phosphatase spécifique de PIP2 a permis de réduire de 50% les PI(4,5)P2 membranaires. L'analyse du profil de phosphorylations spécifiques des tyrosines montre que l'expression ectopique de cette 5-phosphatase augmente les événements de phosphorylation à l'état basal comparés à des conditions analogues pour des cellules contrôles. En revanche, alors que suite à l'engagement du TCR par le complexe MHC-peptide indépendamment du co-récepteur CD4 nous observons une augmentation des phosphorylations, l'activation par le complexe MHC-peptide CD4 dépendant semble affectée. Nous avons analysé la contribution des PI(4,5)P2 dans la dynamique membranaire du TCR grâce à la technique svFCS. PIP2 peuvent jouer un rôle essentiel dans la régulation de la dynamique latérale du TCR à la membrane plasmique. Enfin, nous avons observé que l'inhibition par la néomycine (aminoglycoside qui en tant que polycation peut se lier et neutraliser le groupement anionique de PI(4,5)P2), aboutit à des changements similaires dans la dynamique membranaire du TCR et la régulation proximale dans des cellules T primaires murines CD4+. Ensemble, nos données révèlent le rôle régulateur fondamental de PI(4,5)P2 dans la dynamique membranaire du TCR et de CD4, pour le contrôle de l'initiation des voies de signalisation du TCR. / PI(4,5)P2 plays important roles in a large spectrum of membrane-based cellular activities . It is therefore surprising that it is currently not known if PI(4,5)P2 is also involved in the T cell receptor (TCR) signal transduction mechanism. We investigate here the role of PI(4,5)P2 in the regulation of the TCR membrane dynamics and signaling initiation using a combination of biophysical, biochemistry and cell biology approaches. Ectopic expression of the Inp54p, a 5-phophatase that hydrolyzes PI(4,5)P2 into PI(4)P, with a membrane targeting signal specifically decreased by 50% of the PI(4,5)P2 in a CD4+ T cell hybridoma. Interestingly, we observed that this decrease caused modified TCR (and CD4 co-receptor) dynamics in the plasma membrane. The lateral diffusion switched from a regime dominated by dynamic partitioning in the cholesterol- and sphingolipid-dependent nanodomains into one dominated by dynamic partitioning in the actin cytoskeleton-assisted nanodomains. This switch was associated with a change in activation of the TCR and proximal signaling pathways both at the basal level and upon stimulation. Upon pMHC engagement, the CD4-independent activation of the TCR signaling pathways was found significantly augmented while that of CD4-dependent was affected. We further provided evidence for the involvement of PI(4,5)P2 in the Finally, we found that inhibition of interactions between PI(4,5)P2 and endogenous proteins with neomycin resulted in the modified TCR membrane dynamics and proximal signaling in primary murine CD4+ T cells. Altogether, our data reveal that PI(4,5)P2 is crucially involved in the control of the activation of TCR early signaling pathways.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les cellules T régulatrices (Treg) jouent un rôle important dans différentes infections chroniques comme le VIH. Lors de l’infection chronique par le VIH, une augmentation du nombre de ces cellules limite la réponse des cellules T effectrices spécifiques du virus mais permet également le contrôle de la très forte activation du système immunitaire. La régulation de l’activité suppressive des Treg constitue une voie importante pour le développement d’un vaccin, l’efficacité de la surveillance tumorale et l’auto-immunité. Dans ce travail, nous avons étudié différents mécanismes de régulation des Treg chez les patients infectés par le VIH et sujets sains. Le but de mon travail a été d’étudier les mécanismes impliqués dans les fonctions suppressives des Treg et de leur régulation. Nous nous sommes particulièrement intéressés au rôle de Notch sur la sensibilité des cellules T effectrices à la fonction suppressive des Treg, en montrant que l’activation de Notch rendait les cellules T effectrices plus sensibles à l’action suppressive des Treg, et ceci même en présence d’un très faible nombre de Treg. Nous avons démontré que certains ligands de Notch, tels que DL-4 et Jagged-1 mais non DL-1, régulent l’effet inhibiteur des Treg sur les cellules T effectrices par une surexpression de TGFβ-RII et à la phosphorylation de Smad3. Le rôle important de l’enzyme CD39 dans la fonction suppressive des Treg a été décrit, mais peu d’études ont démontré son rôle dans l’infection par le VIH. Nous avons montré que les Treg de patients infectés par le VIH experiment plus fortement le CD39, et que leur effet suppresseur était inhibé en utilisant un anticorps monoclonal anti-CD39 et maintenu en utilisant un agoniste de l’adénosine. Nous avons également montré que le polymorphisme du gène CD39, associé à une plus faible expression de CD39, était corrélé à une plus lente progression de la maladie. Nos résultats montrent non seulement les mécanismes impliqués dans l’activité suppressive des Treg lors de l’infection par le VIH, mais constituent une approche intéressante pour en modifier les fonctions. Enfin, nous avons recherché l’effet de l’IL-7 sur le phénotype des Treg et l’expression de molécules impliquées dans leur fonction suppressive. Nos résultats montrent deux effets synergique de l’IL-7 sur les Treg mémoires: diminution de l’expression de CD39 à leur surface induisant une diminution de leur fonction suppressive, et surexpression du récepteur à l’ATP induisant un phénotype Th17. L’administration d’IL-7 in vivo chez des patients infectés par le VIH a confirmé la modification de phénotype des Treg en Th17 et notamment une surexpression du facteur de transcription spécifique des Th17, RORγt. En conclusion, notre travail apporte de nouvelles connaissances sur les mécanismes impliqués dans les fonctions inhibitrices des Treg et comment moduler ces fonctions. Ceci pourrait avoir un impact clinique direct, soit dans le traitement de maladies associées à un dysfonctionnement des Treg (infections chroniques virales, sclérose multiple, diabète de type 1, arthrite rhumatoide et lupus érythémateux), soit dans les stratégies vaccinales. / T regulatory cells (Treg cells) play an important role during various chronic infections like HIV. Increase in Treg cell number during chronic phase limit the HIV specific T effector cell response but may control exaggerated activation of the immune system. Modulation of regulatory T cell (Treg cells) suppression has important implications for vaccine development, the effectiveness of tumor surveillance, and the emergence of autoimmunity. Here we studied various mechanisms of Treg cells modulation in HIV+ patients and healthy subjects. The aim of my work was to decipher some aspects of the mechanisms involved in Treg cell mediated suppressive effects and the modulation of Treg cell suppressive effects in healthy subjects and HIV- infected patients.We have extended knowledge on the role of Notch in Treg/Effectors T cells cross talk. Here we focused our interest on the role of Notch pathway on the sensitivity of effectors T cells to Treg cell-mediated suppression, showing that Notch activation may significantly increase the sensitivity of effector cells to Treg cells even at a low ratio. We demonstrated that Notch ligands DL-4 and Jagged-1, but not DL-1 modulate significantly the suppressive effect of Treg cells on effectors T cells through an up regulation of TGF-RII expression and the phosphorylated form of Smad3 protein.A critical role of CD39 has been described for Treg cells in general but only a few studies have analyzed its role in HIV infection. We showed an increase in CD39 expression on Treg cells in a cohort of HIV- infected patients. Treg cells inhibitory effects were relieved by CD39 down modulation using an antiCD39 monoclonal antibody and this suppressive effect was reproduced on effector CD8+ T cells by an adenosine agonist. We found that CD39 gene polymorphism associated with a lower CD39 expression correlated with slower progression to AIDS. Our results shows not only the mechanism by which Treg cell suppression occurs during HIV infection but also provide an attractive approach to modify Treg cell functions.Finally, we have investigated the role of IL-7 on the phenotype of Treg cells and expression of molecules involved in the suppressive functions of these cells. Our results show that IL-7 exerts two synergistic effects on memory Treg cells. It decreases their suppressive effect by decreasing CD39 expression and increases ATP receptor leading to a switch towards a Th17 phenotype. In vivo administration of IL-7 tipped the balance towards a higher expression of RORγT in PBMCs from HIV infected patients.In conclusion our study bring new findings in the mechanisms involved in Treg cell mediated suppression and the way to modulate these cells which could have direct clinical impact either in the treatment of diseases associated with Treg cell dysregulation (chronic viral infections, autoimmune disorders like multiple sclerosis, type 1 diabetes, rheumatoid arthritis, and systemic lupus erthematosus) or during vaccination.

La vaccination du tissu cutané présente un fort potentiel, car elle permet le ciblage de l’antigène aux populations de cellules dendritiques uniques et spécialisées de la peau, et le recrutement de cellules inflammatoires du sang.Les cellules T helper folliculaires (TFH) jouent un rôle crucial dans l’établissement de la réponse humorale. Cependant, les interactions cellulaires et moléculaires qui gouvernent leur induction dans un contexte de vaccination restent à élucider.Mon projet de thèse a eu pour but de mieux comprendre les mécanismes d’induction des réponses TFH et humorales, par l’étude des événements précoces ayant lieu aux sites d’immunisation et d’induction de l’immunité adaptative après vaccination cutanée. L’utilisation de modèles murins nous a permis d’évaluer la contribution de différentes populations de la peau, du ganglion, et du sang dans la mise en place de ces réponses après immunisation intradermique avec un antigène particulaire présentant l’antigène modèle p24 du VIH. Cette étude a révélé un rôle crucial des cellules de Langerhans et des cellules dendritiques migratoires de la peau dans l’induction de réponses TFH et humorales.Nous avons ensuite évalué la capacité de différentes formulations d’adjuvants à polariser la réponse TFH et humorale contre un antigène de l’enveloppe du VIH à fort potentiel vaccinal. L’utilisation de l’émulsion IFA favorise l’induction des cellules TFH et induit la production d’anticorps neutralisants des souches du VIH.Ces résultats soulignent l’importance de cibler les DCs de la peau par l’utilisation de voies de vaccination pertinentes et l’utilisation d’adjuvants capables de favoriser la réponse cellulaire TFH. / Skin vaccination is of great interest, as it enables targeting of the antigen to unique and specialized dendritic cell populations of the skin, as well as recruitment of inflammatory blood cells.T follicular helper (TFH) cells play a critical role in the setting of the humoral response. However, the cellular and molecular interactions that underlie their induction after vaccination remain unknown.My thesis project aimed at understanding the immune mechanisms by which skin vaccination could favor the induction of TFH and humoral immune responses by studying the early events that take place in tissue and lymph node.Using mice models, we evaluated the relative contributions of various populations from the skin, lymph node and blood in the setting of TFH cell responses after intradermal immunization with nanoparticles coated with p24 antigen from HIV. This revealed a crucial role of Langerhans cells and skin migratory dendritic cells in the induction of TFH and germinal center responses.We then evaluated the ability of different adjuvant formulations to polarize the TFH and humoral response against a promising vaccine antigen from HIV envelope protein. Emulsifying the antigen in IFA favors the induction of TFH cells and induces the production of neutralizing antibodies able to block viral infection.This work highlights the relevance of targeting skin dendritic cells by using relevant vaccination routes and adjuvant formulation able to induce TFH cell responses.

Résumé : L'activation des lymphocytes T CD8+ naïfs par un antigène nécessite deux signaux. Le premier signal est médié par le récepteur des cellules T (TCR) à la suite de son interaction avec le complexe majeur d'histocompatibilite (CMH) de classe I. Le deuxième signal est délivré par l'interaction des molécules de co-stimulation avec leur récepteur spécifique retrouvé sur les cellules présentatrices d'antigène professionnelles. Toutefois en réponse à la pression homéostatique, comme dans le cas de la lymphopénie, les lymphocytes T naïfs sont soumis à une prolifération sans stimulation antigénique par un processus appelé «prolifération induite par la lymphopénie (LIP)». LIP des lymphocytes T CD8+ naïfs nécessite IL-7, et un peptide du soi présenté pas le CMH de classe I. Des travaux récents de notre laboratoire ont montré que les cytokines homéostatiques IL-7 et IL-15 peuvent agir en synergie avec IL-21 et induire une prolifération antigène-indépendante des cellules CD8+ naives. Cette activation "sensibilise" les cellules à proliférer en réponse à une concentration sub-optimale de l'antigène spécifique au TCR. Également les cellules pré-stimulées avec des cytokines produisent davantage de cytokines effectrices telles que le TNFa et l'IFNy; et possèdent un potentiel plus élevé de cytotoxicity après stimulation avec un antigène spécifique. Dans mon projet de maitrise, j'ai étudié la possibilité que la pré-stimulation par les cytokines pouvait être un mécanisme important par lequel des cellules T CD8+ naïves qui sont potentiellement autoréactives soient stimulées pour provoquer une maladie auto-immune telle que le diabète de type 1. J'ai démontré cela en utilisant un modèle de souris transgéniques. Ces souris produisent des cellules T CD8+ qui expriment le TCR transgénique P14 (cellules PI4) , lesquelles reconnaissent un peptide antigénique dérivé de l'antigène glycoprotein (GP33) du virus de la chorioméningite lymphocytaire (LCMV). Nous avons montré qu'une pré-stimulation avec PIL-21 en présence de l'IL-7 ou l'IL-15, les cellules P14 acquièrent la capacité de répondre vigoureusement à des ligands peptidiques modifiés qui montrent une faible activité agoniste envers les cellules P14 naives. Les cellules P14 préstimulées qui sont re-stimulées avec des ligands peptidiques modifiés montrent des puissantes fonctions effectrices telles que la cytotoxicité et la production des cytokines effectrices TNFa et IFNy. Ces cellules induisent le diabète de type 1 lorsqu'elles ont été transférées dans des souris qui expriment l'antigène GP LCMV sous le contrôle du promoteur de l'insuline dans les îlots de Langerhans. Dans l'ensemble, nos résultats montrent que l'IL-15 et l'IL 21 produites durant une réponse inflammation chronique pourraient pré-stimuler des cellules T CD8+ potentiellement autoréactives, conduisant ainsi à des maladies auto-immunes. // Abstract : The activation of naive CD8[superscript +]T cells by an antigen requires two different signals. The first signal is mediated via the T cell receptor (TCR) following its interaction with the peptide presented on class-I major histocompability complex (MHC-I) molecules. The second signal is delivered via the co-stimulatory receptors upon recognition of their ligands on antigen presenting cells. However, in response to homeostatic pressure, as in lymphopenia, naive T cells undergo proliferation without antigenic stimulation through a process referred to as lymphopenia-induced proliferation (LIP). LIP of naive CD8[superscript +] T cells requires IL-7 and a self peptide presented by MHC-I, which implies that TCR signaling is needed for LIP of naive CD8[superscript +]T cells. Recent work from our laboratory has shown that with the homeostatic cytokines IL-7 and IL-15 synergize with IL-21 to induce antigen-independent proliferation of naive CD8[superscript +]T cells. Moreover, this cytokine-driven, antigen-independent proliferation "sensitizes" or "primes" naive CD8[superscript +] T cells to undergo robust proliferation in response to limiting concentrations of their cognate antigens. Cytokine-primed CD8[superscript +]T cells also abundantly produce effector cytokines, such as TNF? and IFN? and display a potent CTL activity following stimulation by antigen when pre-stimulated. In my project, I have investigated whether cytokine-induced priming could be an important mechanism by which potentially autoreactive naive CD8[superscript +]T cells are stimulated to cause autoimmune disease using a TCR transgenic mouse model of autoimmune type 1 diabetes (T1D). These mice harbor CD8[superscript +]T cells that express transgenic P14 TCR (P14 cells), which recognizes an antigenic peptide derived from the glycoprotein antigen (GP33) of lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV). We show that, following priming with IL-21 in the presence of IL-7 or IL-15, P14 cells gain the ability to respond robustly to modified peptide ligands that possess weak agonistic activity towards unprimed P14 cells. Furthermore, cytokine-primed P14 cells stmulated with weak TCR ligands displayed potent effector functions such as cytotoxicity and production of effector cytokines, TNF? and IFN?. These cells also induced T1D when adoptively transferred to mice that expressed the LCMV GP antigen under the control of the insulin promoter in the islets. Collectively, our findings show that IL-15 and IL-21 produced during chronic inflammatory conditions could cause priming of potentially autoreactive CD8[superscript +]T cells, leading to autoimmune diseases. [symboles non conformes]

Le Costimulateur Inductible (ICOS) est un récepteur exprimé à la surface des cellules T CD4 auxiliaires et T CD8 cytotoxiques. Il fut démontré à l’aide de modèles murins de transplantation de moelle osseuse que ICOS joue un rôle important dans l’induction de la maladie du greffon contre l’hôte aigüe (GVHD). ICOS potentialise deux signaux médiés par le récepteur de cellules T (TCR) : l’activation de la phosphoinositide 3-kinase (PI3K) ainsi que la mobilisation interne de calcium. En conditions in vitro, dans les cellules CD4 et CD8, ICOS réussi à potentialiser le flux de calcium médié par le TCR indépendamment de PI3K. La voie de signalisation de ICOS impliquée dans la GVHD demeure inconnue. Cependant, en utilisant une lignée de souris ‘knock-in’ nommée ICOS-Y181F, dans laquelle le cellules T ont sélectivement perdu la capacité d’activer PI3K par l’entremise d’ICOS, nous avons démontré que les cellules T peuvent utiliser un mécanisme ICOS indépendant de PI3K afin d’induire la GVHD. La mobilisation interne du Ca2+ mène à l’activation de NFAT, un facteur de transcription clé régulant des gènes comme IFN-γ, qui exprime une des cytokines clés impliquées dans la GVHD. Nous émettons comme hypothèse que la capacité pathogénique intacte des cellules T ICOSY181F à induire la GVHD, repose sur la signalisation du Ca2+ indépendante de PI3K. Le but de mon projet est d’identifier les résidus responsables de cette signalisation de Ca2+ médiée par ICOS ainsi que le mécanisme par lequel ce récepteur fonctionne. À l’aide de la mutagénèse dirigée, j’ai généré des mutants d’ICOS et j’ai analysé par cytométrie en flux leur capacité à activer le flux de Ca2+. J’ai ainsi identifié un groupe de lysine sur la queue cytoplasmique d’ICOS situé à proximité de la membrane comme étant essentiel à la fonction de potentialisation du flux de Ca2+. Je fournis également des preuves de l’implication de la kinase Lck, membre de la famille de kinases Src, dans la voie de signalisation de ICOS médiant la potentialisation du flux de Ca2+. Ainsi, ICOS s’associe à Lck et mène à une augmentation de l’activation de PLCγ1, la protéine effectrice clé causant la sortie de Ca2+ de la réserve intracellulaire. En conclusion, notre étude permet de comprendre davantage une des voies de signalisation d’ICOS. L’influx de Ca2+ dans les cellules T implique la voie ICOS-Lck-PLCγ1. Une compréhension plus approfondie de cette voie de signalisation pourrait s’avérer bénéfique afin d’élaborer de nouvelles stratégies menant à la prévention de maladies reliées à ICOS, comme la GVHD. / The Inducible Costimulator (ICOS) is a receptor expressed on activated CD4 helper and CD8 cytotoxic T cells. It was previously shown that ICOS plays an important role in inducing acute graft versus host disease (GVHD) in murine models of allogeneic bone marrow transplantation (BMT). ICOS potentiates TCR-mediated phosphoinositide 3-kinase (PI3K) activation and intracellular calcium mobilization. In both CD4+ and CD8+ T cells, ICOS can potentiate TCR-mediated calcium flux in a PI3K-independent manner in vitro. However, the ICOS signal transduction pathway involved in GVHD remains unknown. Using a knockin strain of mice (termed ICOS-Y181F) in which T cells have selectively lost the ability to activate PI3K, we have recently shown that T cells can utilize PI3K-independent ICOS signaling pathways to induce GVHD. The mobilization of intracellular Ca2+ leads to the activation of NFAT, a key transcription factor regulating genes such as IFN-γ, one of the key T cell cytokines involved in GVHD. Therefore, we hypothesize that the intact pathogenic capacity of ICOS-Y181F T cells to induce GVHD relies on ICOSdependent, PI3K-independent calcium signaling. My goal is to identify the residue(s) responsible for this ICOS-mediated Ca2+ signaling and find the mechanism by which the receptor achieves its function. Through sitedirected mutagenesis and flow cytometric analysis of calcium fluxing capacities of mutant ICOS proteins, I identified a membrane proximal cluster of lysine residues that is essential in inducing ICOS-mediated Ca2+ signaling. I also provide evidence for the involvement of the Src family kinase Lck in ICOS-mediated Ca2+signaling. ICOS associates with Lck molecules, leading to the activation of PLCγ1, the key effector protein causing the release of Ca2+ from the intracellular pool. Taken together, our study is beginning to unravel a complexity in ICOS signaling, and implicates the ICOS-Lck-PLCγ1 axis in T cell calcium signaling and potentially the induction of GVHD. Further understanding of this pathway could prove beneficial in designing new strategies to prevent ICOS-related diseases such as GVHD.

Les réponses des cellules T CD4 (Thelper, TH) jouent un rôle clé dans l'immunité antivirale. Cependant, celles générées par l'infection au VIH et les vaccins candidats sont variables. Des données chez la souris et l'humain suggèrent que des réponses TH antivirales peuvent être générées avant l'exposition à l'antigène spécifique par réaction croisée avec d'autres microorganismes et influencer les réponses TH ultérieures. Les réponses TH au VIH chez des individus séronégatifs seront investiguées et comparées à celles de sujets infectés. Une haute prévalence de réponses TH prolifératives au VIH a été observée chez des sujets VIH-. Gag montre une légère prédominance sur les autres protéines du VIH Env, Nef et Pol (33% des donneurs VIH- ont une réponse contre Gag >1% par test CFSE), mais qui diffère de l’immunodominance observée chez les donneurs VIH+. Malgré les réponses prolifératives plus petites chez les donneurs VIH-, des lignées cellulaires de TH spécifiques pour Gag ou Env ont pu être générées. Un marquage intracellulaire a validé leur spécificité et leurs fonctions montrant des réponses dominées par l'expression de TNF et CD40L comparativement à celles dérivées de donneurs VIH+ produisant beaucoup d’IFN-γ. L’affinité antigénique varie chez les sujets VIH-, mais peut être améliorée chez certains donneurs en optimisant la présentation antigénique. Une cartographie d’épitopes pour Env gp41 à identifier des épitopes reconnus par les TH. Les résultats montrent la présence de TH spécifiques au VIH chez une proportion de donneurs séronégatifs. Ces cellules pourraient influencer le développement de réponses vaccinales et spécifique au VIH durant l’infection aiguë. / CD4+ T cell (Thelper, TH) responses play a key role in antiviral immunity. However, HIV-specific TH responses generated either by infection or by vaccine candidates are highly variable. Studies in mice and humans suggest that antiviral TH responses can be generated before exposure to the specific viral pathogen through cross-reactivity with other microorganisms These pre-existing responses may influence development of TH responses upon pathogen or immunogen exposure. We investigated HIV-specific TH responses in HIV-uninfected individuals (UD) and compared them to those of HIV-infected donors (HI). The prevalence of HIV-specific proliferative TH responses in UD was surprisingly high: 33% of UD had a robust Gag response >1% by CFSE assay. While Gag was more frequently targeted than the alternative HIV proteins Env, Nef and Pol, we did not observe the strong Gag immunodominance pattern seen in HI. Proliferative responses were overall lower in UD than HI, but strong expansion was occasionally observed. We derived Gag- and Env-specific short-term TH cell lines from UD and used intracellular staining to confirm their specificity and functions. TNF-α and CD40L dominated TH responses in UD lines, contrasting with HI lines that were robust IFN- producers. Functional affinity in UD was variable and could be improved in some subjects by optimization of antigen presentation. Gp41 epitope mapping identified peptides recognized by TH from UD. The results show that functional HIV-specific CD4 T cells exist in a substantial proportion of UD. Such pre-existing CD4 T cell could impact development of virus-specific TH responses at the time of acute HIV infection and influence responses to vaccine candidates.