Les cellules dendritiques sont les sentinelles du système immunitaire. Elles sont disséminées dans la plupart des tissus et organes et sont capables de détecter la présence de pathogènes. La perception des signaux de danger se fait notamment grâce à la présence de récepteurs de la famille Toll (TLRs). Deux voies de signalisation, qui reposent sur l'activation des molécules adaptatrices MyD88 ou TRIF, peuvent être induites par l’engagement de ces récepteurs par leur ligand. Ces voies de signalisation mènent à l’activation de différents facteurs de transcription nécessaires à la production de cytokines telles que les membres de la famille de l’interleukine-12 (IL-12). La famille de l’IL-12 comprend quatre cytokines hétérodimériques: l’IL-12 (p35/p40), l’IL-23 (p19/p40), l’IL-27 (p28/EBI3) et l’IL-35 (p35/EBI3). Chacune de ces cytokines possède des fonctions bien définies et parfois complexes qui sont essentielles pour l’établissement des réponses immunes innées et adaptatives mais également pour l'atténuation de ces réponses limitant ainsi les effets délétères causés à l'organisme par des réponses immunes excessives. La régulation transcriptionnelle de ces cytokines est complexe puisque la présence des deux sous-unités est indispensable à leur production par la cellule. Dans le cadre de ce travail, nous avons étudié l'implication de facteurs de transcription de la famille des IRFs dans l’induction des gènes codant pour les sous-unités qui composent les cytokines de la famille de l'IL-12 en réponse à l’engagement des différents TLRs. Le facteur de transcription IRF3 activé en aval de la voie TRIF dépendante joue un rôle crucial dans la production des IFNs de type I et des réponses antivirales. Nos résultats indiquent que ce facteur est également directement impliqué dans l'activation des gènes codant pour les sous-unités p35 et p28. Par contre, ce facteur ne participe pas au contrôle de l'expression de l'IL-12/23p40, l’IL-23p19 et d'EBI3. Nos observations indiquent qu’IRF3 coopère avec d'autres membres de la famille des IRFs. En effet, IRF1 permet l'expression optimale des sous-unités p35 et p28 alors qu'IRF9 joue un rôle essentiel dans le contrôle de l'expression de la p28, deux facteurs activés par la boucle autocrine des IFNs de type I. Nos résultats indiquent donc qu’en réponse aux ligands TLRs, l'expression des différentes sous-unités qui composent les cytokines de la famille de l'IL-12 est régulée de manière différentielle et complexe. Les facteurs de transcription de la famille des IRFs, de par leur implication dans le contrôle de l’expression de certaines de ces sous-unités, participent à la balance entre ces différentes cytokines.

Les adjuvants vaccinaux permettent d’augmenter la réponse immunitaire dirigée contre un antigène donné. Certains de ces adjuvants miment des signaux de danger, tels que des agonistes des récepteurs de l’immunité, les récepteurs Toll-like (TLR) ou les récepteurs NOD-like (NLR), et permettent une activation des cellules dendritiques (DC). Les DC sont essentielles dans la mise en place d’une réponse adaptative contre un antigène : elles acquièrent un phénotype mature, contrôlé par les voies des MAPK et NF-κB, permettant la présentation de l’antigène aux lymphocyte T et l’initiation d’une réponse spécifique. La voie Nrf2/Keap1, impliquée principalement dans la détoxication des xénobiotiques et le contrôle du stress oxydant, peut être activée en réponse à des agonistes des TLR tels que le LPS (agoniste TLR 4). Nous avons mis en évidence qu’un traitement par le R848 (agoniste TLR7/8) ou le MDP (agoniste NOD2) induit la transcription des gènes cibles de Nrf2 dans les DC murines. Nrf2 participe également à la production de cytokines inflammatoires en réponse au LPS et au R848 et jouet un rôle dans la prolifération lymphocytaire induite par les DC pré-traitées avec le MDP. Par ailleurs, Nrf2 contrôle la réponse anticorps spécifiques de l’antigène chez la souris. L’injection d’anatoxine tétanique induit une production d’anticorps plus élevé chez la souris déficiente nrf2 par rapport aux souris sauvages. Cette augmentation de la production d’anticorps est corrélée avec une augmentation du nombre de lymphocyte B dans la moelle osseuse et la rate. / Vaccine adjuvants are able to boost immune response toward antigens when there are simultaneously injected. Some of these adjuvant mimic danger signals, such as Toll like receptors (TLR) agonists or NOD-like receptors agonists, required for dendritic cell (DC) activation. DC are essentiales for adaptative immune response against antigens : they acquire mature phenotype, controlled by MAPK and NF-kB signaling pathway, leading to antigen presentation and specific immune response. The Nrf2/keap1 signaling pathway, mainly involves in xenobiotics detoxication and oxidative stress control, can be activate by TLR agonists, such as LPS (TLR 4 agonist).We showed that R848 (TLR 7/8 agonist) and MDP (NOD2 agonist) could induce Nrf2’s target genes transcription in murines dendritic cells (BMDC). Nrf2 seems also to be part of inflammatory cytokines production in response to LPS or R848 and modulated T lymphocyte proliferation induced by MDP pre-treated BMDC. Moreover, Nrf2 appears to play a role in specific antibodies response against an antigen in mice. . In fact, Tetanus toxoid (TT) injection induces higher titer of antibodies anti-TT in nrf2-/- mice compared to nrf2+/+ mice. This increase is also correlated with more specific B lymphocytes in bone marrow and spleen after TT immunisation.

A l'interface entre l'immunité innée et adaptative, les cellules dendritiques (DC) jouent un rôle clef dans l'induction de la réponse immunitaire. Dans la peau et les muqueuses, deux types de DC sont présentes : les cellules de Langerhans (CL) dans l'épiderme et les épithéliums et les DC dans le derme et le chorion (DDC). Dans une première partie, nous nous sommes intéressées aux DDC humaines, qui contrairement aux CL, restent méconnues. Les principales caractéristiques phénotypiques et fonctionnelles des DDC humaines isolées ex vivo à partir de derme humain ont été étudiées et notamment leur expression des récepteurs de l'immunité innée tels que les Toll Like Receptor (TLR) ou les lectines de type C. En parallèle, le profil d'expression des TLR par les CL humaines fraîchement isolées a également été analysé. Ainsi, par l'expression différentielle des récepteurs de l'immunité innée, les CL et les DDC joueraient chacune un rôle spécifique dans l'immunité de la peau et des muqueuses. Au sein des muqueuses génitales, plus particulièrement, elles interviennent dans la transmission de l'infection par le Virus de l'Immunodéficience Humaine (VIH). Dans une seconde partie, nous avons examiné les événements précoces dans la transmission du VIH à travers la muqueuse vaginale ainsi que le rôle des CL dans ce mécanisme. Pour cela, nous avons développé, à partir de cellules primaires humaines, un modèle de muqueuse vaginale reconstruite intégrant des CL. Nos travaux ont permis de mieux caractériser les populations de DC de la peau et des muqueuses ainsi que leur potentiel rôle dans l'immunité périphérique, ce qui devrait être utile pour le développement de futures thérapies anti-infectieuses dans lesquelles de telles DC sont ciblées.

Les plus grandes interfaces avec l'environnement extérieur sont la peau, et les muqueuses gastro-intestinales. Ces barrières, sont constamment menacées par des attaques physico-chimiques ou par des tentatives d'invasion de micro-organismes. Les phagocytes mononucléés qui comprennent les DCs, les monocytes et les macrophages et sont issus de la lignée myéloïde possèdent des propriétés distinctes de phagocytose de pathogènes et de cellules apoptotiques, d'apprêtement des antigènes et de présentation de ces derniers aux lymphocytes T. d'activation. La distinction de ces différentes cellules est un enjeu majeur pour la compréhension des mécanismes de la réponse immune et pour sa modulation dans des buts thérapeutiques. En utilisant des marqueurs cellulaires Ly-6C, CD64 et ainsi que le fait que les monocytes dépendent du récepteur de chimiomokine CCR2 pour émigrer de la moelle osseuse et les DCs de l'engagement du récepteur Flt3, nous avons montré pour la première fois qu'il existe dans la peau et l'intestin une cascade de différenciation qui conduit à des monocytes et des macrophages tissulaires et est distincte de celle donnant naissance aux DCs. Nous avons ensuite étudié le comportement de ces cellules dans une inflammation stérile dans la peau médiée par le DNFB (dinitrofluorobenzène) et dans une maladie inflammatoire de l'intestin (IBD) et montré que leurs capacités de migration vers les ganglions lymphatiques et de présentation antigénique à des lymphocytes T sont dépendantes du modèle utilisé. Cette déconvolution des populations tissulaires de cellules monuclées nous permet ainsi de disséquer le rôle de chacun de ces acteurs lors de la réponse immune. / The skin and the gastrointestinal mucosa that are the largest interfaces with the external environment. These barriers are the guardians of the body's integrity and are constantly threatened by physicochemical or microorganisms attacks. They have a dense network of effector cells dedicated to the defense of the body. Among them, mononuclear phagocytes which include DCs, monocytes and macrophages are all derived from the myeloid lineage and possess distinct properties of pathogens and apoptotic cells phagocytosis, antigens processing and presentation to T cells. However, DCs, monocytes and macrophages share common ancestry and functions and are hard to differentiate from each other in tissues and lymphoid organs. The distinction of these cells is a major challenge for understanding immune response's mechanisms and its modulation for therapeutic purposes.Using Ly-6C, CD64 and CCR2 as cell markers, as well as the CCR2 dependent emigration from bone marrow of monocytes and DCs dependency to Flt3-L, we have shown for the first time a cascade of monocytes differentiation, and separate populations of tissue monocytes, macrophages and DCs within the skin and the intestine. We then studied the behavior of these cells in a sterile skin inflammation mediated by DNFB (dinitrofluorobenzène) and in an inflammatory bowel disease (IBD) and showed that their ability to migrate to lymph nodes and to present antigens to naïve T lymphocytes are model dependent. Disentangling those tissue populations allows us to dissect the role of each of these actors in the immune response.

La constante augmentation des allergies en début de vie suggère une déficience de régulation immunitaire au cours de cette période. La tolérance orale est un mécanisme clé de régulation au niveau de l’intestin pour le maintien de l’homéostasie immunitaire. L’objectif de ma thèse a été de déterminer dans un modèle murin les mécanismes à l’origine de la tolérance orale en début de vie afin de mieux prévenir le développement d’allergies. L’induction de tolérance orale en début de vie n’est efficace qu’à partir de la 3ème semaine de vie. Le défaut de tolérance orale observé au cours des 2 premières semaines de vie est la conséquence d’un défaut de capture de l’antigène et d’expression de la RALDH (enzyme de conversion du rétinol en acide rétinoïque) par les cellules dendritiques CD103+ mésentériques, résultant en une ignorance de l’antigène. Les taux de rétinol sanguins en période néonatale sont très bas, et un enrichissement du lait maternel en vitamine A permet de corriger cette déficience néonatale ainsi que le défaut de présentation antigénique des cellules dendritiques CD103+. Cet enrichissement permet également de prévenir l’apparition de l’allergie dès les premiers jours de vie. De manière surprenante, alors que chez la souris adulte, la tolérance orale dépend de la génération de lymphocytes T régulateurs, la tolérance orale observée chez les souriceaux âgés de 3 semaines et chez les nouveau-nés ayant reçu de la vitamine A, dépend de la génération de lymphocytes Th1. / Increased prevalence of allergies in early life suggests a deficiency of immune regulation during this period. Oral tolerance is a key immuno-regulatory mechanism in the gut for immune homeostasis. The principal objective of my thesis was to determine in a murine model the mechanisms at the origin of oral tolerance in early life to better prevent allergy development. We found that induction of oral tolerance in early life is effective only from the 3rd week of life. The defect of oral tolerance observed during the first 2 weeks of life is the consequence of a defect in antigen capture and RALDH expression (enzyme which converts retinol in retinoic acid) by mesenteric CD103+ dendritic cells. Serum levels of retinol in neonatal period are very low, and an enrichment of the maternal milk with vitamin A allows to correct this neonatal deficiency as well as the defect of antigen presentation by the CD103+ dendritic cells. This enrichment also allows allergy prevention from the first days of life. To our surprise, while in adult mice, oral tolerance depends on the generation of regulatory T lymphocytes, oral tolerance observed in the 3 week-old mice and in the newborn which received vitamin A, depends on the generation of Th1 lymphocytes. These results demonstrate that vitamin A levels in early life are directly correlated with Th1 differentiation induced by oral administration of allergen, necessary for allergy prevention. This knowledge should now be taken into account for the implementation of allergy prevention strategies, more specific and better adapted to the neonatal period, such as a supplementation with vitamin A.

Les cellules dendritiques (DCs) possèdent des rôles clés dans la modulation de la réponse inflammatoire. Leur implication dans la réponse inflammatoire post-ischémie/reperfusion semble claire. Cependant, leurs rôles spécifiques restent encore à élucider. Nous avons émis l’hypothèse selon laquelle la modulation de la réponse des cellules dendritiques suite à la séquence d’ischémie/reperfusion pourrait diminuer les lésions du greffon cardiaque. L’objectif de ce travail a donc consisté en l’exploration et l’identification d’un mécanisme immunomodulateur dans la DC. Un modèle cellulaire d’hypoxie/réoxygénation (H/R) et un modèle de co-culture DCs / cardiomyocytes ont été utilisés. / Dendritic cells (DCs) play key roles during the inflammatory process. Although their involvement in ischemia/reperfusion (I/R)-related inflammation is known, their specific role in such a context remain to be elucidated.We hypothesized that the modulation of DC phenotype during I/R might decrease cardiac graft injuries. In this study, we aimed to explore and identify an immunomodulatory mechanism in DCs. An in vitro model of hypoxia/reoxygenation (H/R) and a co-culture model were used. Our results highlight that the purinergic receptor P2Y11 (P2Y11R) exhibits an immunosuppressive role in DCs. This effect was lost when cells were subjected to a H/R insult, due to P2Y11R downregulation during hypoxia.

L'athérosclérose est une maladie cardio-vasculaire immuno-inflammatoire se développant sur un terrain de dyslipidémie. De nombreuses composantes de la réponse immunitaire sont capables de moduler le développement des plaques d'athérome. Notamment, les lymphocytes T (LTs) CD4+ dont le rôle dans le processus athérogène dépend de la voie de polarisation. Le mécanisme de polarisation des LTs CD4+ est sous le contrôle des cellules dendritiques conventionnelles (cDCs) CD11b+. Ainsi, moduler ces cDCs et orienter la réponse adaptative vers une polarisation anti-athérogène pourraient représenter une potentielle cible thérapeutique dans la pathologie. Dans cette perspective, nous avons évalué le rôle des cDCs CD11b+ dans le développement de l'athérosclérose qui à ce jour reste totalement inexploré. Nous avons montré que la baisse du nombre des cDCs CD11b+ n'a pas d'impact sur le développement des lésions d'athérome. Cependant, nous montrons que l'absence du facteur de transcription IRF4 nécessaire au développement des cDCs CD11b+ altère le rôle anti-athérogène reconnu de l'adjuvant vaccinal à base d'aluminium (Alum). Nos données suggèrent que les cDCs CD11b+ n'ont pas d'impact direct sur le développement de l'athérosclérose, cependant, elles contrôlent l'effet athéroprotecteur de l'Alum. / Atherosclerosis is a disease characterized by arterial blood vessel thickening due to the accumulation of inflammatory cells in the arterial intima in response to cholesterol deposition. Several components of the immune response are able to modulate the development of atheromatous plaques. In particular, the role of conventional of CD4+ lymphocytes in the atherogenic process depends on their polarization pathway. The polarization mechanism of CD4+ T cells is under the control of conventional CD11b+ dendritic cells (cDCs). Thus, modulating these cDCs and orienting the adaptive response towards anti-atherogenic polarization could represent a potential therapeutic target in pathology. In this context, we evaluated the role of CD11b+ cDCs in the development of atherosclerosis which still remains totally unexplored. We have demonstrated that the decrease of the number of CD11b+ cDCs has no impact on the development of atheroma lesions. However, we show that the deletion of IRF4, the transcription factor necessary for the development of CD11b+ cDCs alters the recognized anti-atherogenic role of the aluminum-based vaccine adjuvant (Alum). However our data suggest that CD11b+ cDCs have no direct impact on the development of atherosclerosis but can control the atheroprotective effect of Alum adjuvant.

Plusieurs stratégies thérapeutiques innovantes dans le traitement du cancer ciblent les Toll-like receptor (TLR) par l'utilisation d'agonistes synthétiques dont les plus utilisés ciblent les TLR7 et -9. Ces TLR sont exprimés de façon prédominante par les cellules dendritiques plasmocytoïdes (pDC). Les pDC produisent de grandes quantités d'IFN de type I et peuvent cross-présenter des antigènes, permettant de faire le lien entre l'immunité innée et adaptative. Ces cellules sont donc un sujet d'investigation pour le développement de nouvelles immunothérapies anticancéreuses. Cependant, les voies de signalisation exactes induites après engagement du TLR7 chez les pDC humaines restent à être déterminées. Pour cela, nous avons étudié dans une première partie les voies de signalisation induites par des ligands de TLR7 dans les pDC humaines. Cette étude nous a permis de mettre en évidence une nouvelle voie de signalisation conduisant à l'expression rapide des gènes induits par l'IFN (ISG) et ce de façon indépendante de l'IFN de type I. Dans une deuxième partie, nous avons déterminé si cette voie particulière peut être induite dans les pDC après stimulation du TLR9 et nous nous sommes intéressés à identifier les facteurs signalétiques responsables de l'activation de cette voie de signalisation. Enfin, nous avons caractérisé les cellules dendritiques circulantes chez les patients porteurs de mélanome afin de savoir si ces cellules sont mobilisables et activables dans l'optique de la mise en place d'une immunothérapie ciblant les TLR. Ces travaux renforcent l'idée que les pDC constituent une cible de choix pour le développement de nouvelles approches thérapeutiques anti-tumorales.

SUMMARY Respiratory mucosal surfaces are constantly exposed to a broad range of non-pathogenic environmental antigens. In the absence of proinflammatory signals, inhalation of harmless antigens results in immunological tolerance. Indeed, lung dendritic cells stimulate the development of antigen-specific regulatory T cells. Nevertheless, epidemiological studies have shown that ambient air contains not only inert antigens but also immunostimulatory molecules of microbial origin. Of particular interest are endotoxins, a cell wall component of gram-negative bacteria that is ubiquitous in the environment. In spite of the fact that high levels of endotoxin exposure in early life protect against allergic sensitization, most evidence indicates that exposure to house-dust endotoxin is a significant risk factor for increased asthma prevalence and severity. When the respiratory tract is stimulated with airborne endotoxins, lung dendritic cells lose their tolerogenic properties and rather promote the development of an allergic response directed against concomitant aeroantigens. Although endotoxins are omnipresent in the environment and favour airway allergy, only a minority of people develops asthma. A unifying model reconciling these conflicting observations is still lacking. We report here that LPS-triggered airway allergy is tightly controlled by lung interstitial macrophages, a cell population that remains largely uncharacterized. Interstitial macrophages could be distinguished from alveolar macrophages by their unique capacity to inhibit lung dendritic cell maturation and migration upon LPS stimulation, thereby preventing sensitization to concomitant inhaled antigens. We furthermore demonstrated that functional paralysis of LPS-stimulated dendritic cells involves interleukin-10 production by interstitial macrophages. Finally, we demonstrate that specific in vivo elimination of interstitial macrophages leads to overt asthmatic reactions to innocuous airborne antigens inhaled along with low LPS doses. Our study thus reveals a crucial role for interstitial macrophages in maintaining immune homeostasis in the respiratory tract and provides an explanation for the paradox that airborne LPS has the ability to promote the induction of Th2 responses by lung dendritic cells but does not provoke airway allergy under normal conditions. In the presence of LPS, interstitial macrophages, but not alveolar macrophages, break the link between innate and adaptive immunity, allowing harmless inhaled antigens to escape from T cell-dependent responses. RÉSUMÉ Le système respiratoire est continuellement exposé à de nombreux antigènes environnementaux non pathogéniques. En labsence de signal proinflammatoire, linhalation dantigènes inoffensifs aboutit au développement dune tolérance immunologique. Dans ces conditions, les cellules dendritiques pulmonaires tolérogènes stimulent le développement de lymphocytes T régulateurs. Cependant, les études épidémiologiques montrent que lair ambiant ne contient pas que des antigènes inertes mais également des molécules immunostimulatrices dorigine microbienne dont les endotoxines (LPS, lipopolysaccharide). La présence dans lenvironnement de ce composant de la paroi des bactéries Gram négatives est ubiquiste. Malgré le fait que lexposition à de hauts niveaux de LPS durant lenfance semble protéger contre la sensibilisation allergique, la plupart des études montrent que les endotoxines contenues dans la poussière domestique constituent un facteur de risque significatif pour la prévalence et la sévérité de lasthme. Quand le système respiratoire est stimulé par le LPS aérogène, les cellules dendritiques perdent leurs propriétés tolérogènes et deviennent capables dinduire le développement dune réponse allergique. Bien que les endotoxines soient omniprésentes dans lenvironnement et favorisent lallergie des voies respiratoires, seulement une minorité de personnes est asthmatique. Ces observations contradictoires impliquent lexistence de mécanismes protecteurs non encore décrits capables de prévenir les réponses allergiques induites par les endotoxines. Nous montrons dans ce travail que lallergie des voies respiratoires induite par le LPS est étroitement contrôlée par les macrophages interstitiels, une sous-population de macrophages pulmonaires dont la fonction in vivo navait jamais été caractérisée. Les macrophages interstitiels peuvent être distingués des macrophages alvéolaires par leur capacité unique à inhiber la maturation et la migration des cellules dendritiques induites par lexposition du système respiratoire au LPS, prévenant ainsi la sensibilisation aux aéroantigènes inhalés concomitamment. De plus, nous démontrons que linhibition fonctionnelle des cellules dendritiques implique la sécrétion dIL-10 par les macrophages interstitiels. Finalement, nous montrons que lélimination spécifique des macrophages interstitiels in vivo aboutit au développement dune réponse asthmatique dirigée contre les aéroantigènes inoffensifs inhalés avec de faibles doses de LPS. Notre travail révèle un rôle crucial des macrophages interstitiels dans le maintien de lhoméostasie immunitaire du tractus respiratoire et fournit une explication au paradoxe que le LPS aérogène a la capacité de favoriser linduction de réponses Th2 par les cellules dendritiques mais ne provoque pas dallergie des voies respiratoires dans les conditions normales. En présence de LPS, les macrophages interstitiels, mais pas les macrophages alvéolaires, brisent le lien entre limmunité innée et limmunité adaptative, permettant aux antigènes inhalés déchapper aux réponses dépendantes des lymphocytes T.

Le suivi des changements dans les populations de cellules immunitaires tels que les lymphocytes, monocytes et cellules dendritiques (DC) au cours de maladies infectieuses comme le virus de l'immunodéficience humaine (VIH) chez l'homme ou son équivalent chez le singe (VIS) est crucial. Grâce aux récentes avancées technologiques en cytométrie en flux, il est maintenant possible de mesurer et d'analyser simultanément jusqu'à 14 paramètres individuels à l'échelon cellulaire. L'objectif de ce travail consiste en la mise au point de 2 panels multicouleurs de 12 anticorps permettant d'analyser simultanément les principales populations de cellules immunitaires, respectivement chez l'humain et le macaque rhésus. Au terme de ce travail, il est maintenant possible de mesurer précisément tous les principaux acteurs du système immunitaire, à savoir les lymphocytes T CD4+ et T CD8+, les lymphocytes B, les cellules NK et NKT, les sous-populations de monocytes, et toutes les sous-populations de cellules dendritiques connues à ce jour, en utilisant une approche multiparamétrique de cytométrie en flux. Ce protocole d'analyse est réalisé sur du sang total, il est rapide, il n'implique pas de technique d'isolation cellulaire, et requiert une quantité minimum de sang. De plus, l'analyse de chaque population cellulaire est plus précise grâce à une contamination minimum entre les populations séparées. L'intérêt de ce travail est d'étudier les interactions entre les différentes populations de cellules immunitaires durant l'infection par VIH chez l'homme, ou VIS chez le singe ou potentiellement d'autres maladies, et en particulier de mieux comprendre le rôle important que les cellules dendritiques jouent dans la progression de ces maladies.