La stérilité affecte à l’heure actuelle près de 15-20 % des couples et sa prévalence est en progression depuis quatre à cinq décennies. Cette progression évolue parallèlement à la prévalence de l’épidémie d’obésité et de syndrome métabolique dans le monde. De multiples arguments physiologiques et épidémiologiques chez l’Homme soutiennent l’hypothèse de l’influence de l’homéostasie des lipides sur la fonction gonadique. En particulier, le cholestérol est un facteur clef dans la régulation de la stéroïdogenèse et de la gamétogenèse. Bien que les atteintes gonadiques semblent multifactorielles, les mécanismes moléculaires restent méconnus dans la majorité des cas. Les Liver X receptors (LXRα et β) sont des récepteurs nucléaires activés par les oxystérols. Ce sont classiquement des régulateurs du métabolisme lipidique. Plusieurs études ont démontré l’importance de ces récepteurs dans la physiologie des gonades. Ce travail identifie les rôles multiples des LXRs dans le maintien de la fertilité masculine et féminine, et décrit l’effet de l’homéostasie du cholestérol sur la maturation des cellules germinales dans le testicule et l’ovaire. Ce travail se concentre sur l’analyse comparative d’une lignée de souris ré-exprimant LXRβ (Lxrαϐ-/-:AMHLxrϐ) sous contrôle de promoteur d’AMH humain (expression spécifique dans les cellules de Sertoli dans le testicule et les cellules de granulosa dans l’ovaire) sur un fond génétique de souris Lxrαϐ-/-. L’absence d’un isoforme d LXR aboutit à des défauts spécifiques dans un type cellulaire du testicule. Néanmoins, le dysfonctionnement d’un type cellulaire est compensé. En effet, de multiples défauts sont nécessaires pour aboutir à la stérilité. LXR dans les cellules de granulosa est critique pour la maturation et la survie des ovocytes, l’ovulation, et par conséquence pour la fertilité. Ainsi, LXRβ est une cible potentielle pour réguler la fertilité féminine et la prévention de syndrome d’hyperstimulation ovarienne. Nos résultats ouvrent des perspectives pour des nouvelles cibles diagnostiques et pronostiques dans la fertilité. / Sterility affects 15 % of French population and its prevalence is propagating since four or five decades. Many human physiological and epidemiological arguments support the impact of lipid homeostasis on the gonads; indeed, cholesterol is a key regulator of steroidogenesis and gametogenesis. Nevertheless, the molecular mechanisms remain hidden. Liver X receptors alpha and beta (LXRα and β) belong to the superfamily of nuclear receptors and are activated upon binding to oxysterols. LXRs are mainly implicated in cholesterol homeostasis. Increasing bulk of literature identified these non-steroid nuclear receptors as major regulators of the gonad physiology. This work uncovers previously unidentified putative roles of LXRs and ability of cholecterol excess to alter male and female germ cell maturation. Herein, we analyse a new mouse strain (Lxrαϐ-/-:AMHLxrϐ) re-expressing LXRβ under control of AMH promoter (specific to Sertoli in testis and granulosa cells in ovary) in a background of Lxrαϐ-/- mouse. Our results identify LXRs as primordial to maintain male and female fertility. They have pleotropic « non-classical » roles ranging from lipid homeostasis to the regulation of germ cell maturation and bi-directional control of steroid synthesis. If the cellular defects in the absence of LXRs within the testis are significant, they are generally compensated and consequently, single cell compartment is tolerated. Unlike the testis, LXRβ in the granulosa cells is « the regulator » of multiple mechanisms essential for follicle maturation, ovocyte survival and for controlled ovulation. LXRβ is therefore a potnetial target to regulate female fertility and to prevent ovarian hyperstimulation syndrome. Our results open the perspectives for the identification of new diagnostic and/or prognostic markers in both male and female fertility.

Les cellules souches embryonnaires humaines (CSEh), par leurs caractéristiques de pluripotence et de prolifération illimitée, représentent une alternative à l’utilisation de cellules issues de patients : leur différenciation en cellules épithéliales respiratoires pourrait permettre la production illimitée d’épithélium pour le criblage de molécules thérapeutiques.L’objectif de notre travail a été de mettre au point un protocole simple et financièrement acceptable afin de différencier les CSEh en cellules épithéliales de voies aériennes et de produire un épithélium complet. Pour ce faire, nous avons suivi deux voies potentielles de différenciation des CSEh : une voie passant par la production d’endoderme définitif, feuillet embryonnaire à l’origine de l’épithélium respiratoire, et une voie passant par un progéniteur potentiel commun aux lignages respiratoire et épidermique. Différentes combinaisons de protéines matricielles, d’inducteur de différenciation, de temps d’induction et de milieux de culture ont été testées. Nos résultats montrent que la culture des CSEh sur cellules nourricières STO dans un milieu optimisé pour les cellules bronchiques, le BEGM, en présence de Bone Morphenetic Protein 4 et d’acide rétinoïque pendant 6 jours puis en BEGM seul pendant 30 jours conduit à l’obtention de plus de 76% de progéniteurs épithéliaux respiratoires exprimant des marqueurs spécifiques tels que CK13, P63, CXCR4, FOXA2, SOX17, NKX2.1, SOX2 et SOX9. Le passage par la production de cellules de l’endoderme définitif n’a pas permis d’améliorer l’efficacité de ce protocole. L’isolement de ces progéniteurs et la reconstitution d’un épithélium complet restent à mettre au point. / Human embryonic stem cells (hESCs), for to their characteristics of pluripotency and unlimited proliferation, represent an alternative to the use of primary cells from patients: their commitment and differentiation into airway epithelial cells could help to overcome the lack of patient’s cells and could allow the unlimited production of epithelium for the screening of therapeutic molecules.The objective of our work was to develop a simple and financially acceptable protocol to differentiate hESCs into airway epithelial cells and to produce a complete epithelium. To do this, we followed two potential routes of hESC differentiation: a route through the production of definitive endoderm, the germ layer at the origin of the respiratory epithelium, and a route through a common potential progenitor to the respiratory and epidermal lineages. Various combinations of matrix proteins, differentiation inducers, induction time and culture media were tested.Our results show that hESC culture on STO feeder cells in an optimized medium for human bronchial epithelial cells, the BEGM medium, in the presence of Bone Morphenetic Protein 4 and retinoic acid for 6 days then in BEGM medium alone for 30 supplementary days led to the differentiation of more than 76% of respiratory epithelial progenitors expressing specific markers such as CK13, P63, CXCR4, FOXA2, SOX17, NKX2.1, SOX2 and SOX9. The application of these culture conditions to definitive endoderm cells, previously obtained from hESC, failed to improve the effectiveness of this protocol. The isolation of these progenitors and the reconstruction of a complete airway epithelium remain to be developed.

Les récepteurs P2Y sont exprimés à la surface de bon nombre de cellules y compris les cellules du système immunitaire. De nombreuses études réalisées in vitro suggèrent une influence des nucléotides sur la biologie de ces cellules. Toutefois pour certains d’entre eux, l’implication in vivo n’est pas clairement établie. Le présent travail, basé sur l’analyse phénotypique de souris invalidées, vise donc à étudier le rôle de trois de ces récepteurs, à savoir P2Y2, P2Y6 et P2Y12, dans la physiologie des phénomènes inflammatoires. Leur rôle a été abordé plus particulièrement dans deux types cellulaires :les macrophages et les cellules dendritiques.<p>En ce qui concerne les macrophages péritonéaux recrutés, nous avons démontré in vitro que le récepteur P2Y2 participe, avec un récepteur P1, à la production d’IL-6 en réponse au LPS. Par contre, il ne semble pas impliqué dans l’internalisation d’antigènes par macropinocytose. Le récepteur P2Y6 favorise la production d’IL-6 et de MIP-2 en réponse au LPS et stimule l’endocytose par macropinocytose de dextran-FITC.<p>Pour ce qui est des cellules dendritiques (DCs), l’étude du rôle du récepteur P2Y12 dans leur biologie in vitro avait été investigué auparavant dans notre laboratoire. Toutefois, certains paramètres devaient être confirmés ainsi que l’implication in vivo du récepteur dans l’établissement d’une réponse immune. Nous avons contribué à démontrer que l’endocytose par macropinocytose est augmentée suite à l’activation du récepteur P2Y12 par l’ADPβS au niveau de DCs spléniques murines et de DCs dérivées de monocytes humains. L’ADPβS favorise la capacité des DCs à activer les lymphocytes T spécifiques d’un antigène. Enfin, la signification de ces observations a été testé in vivo par l’immunisation de souris P2Y12+/+ et P2Y12-/-. Les résultats obtenus montrent une production d’IgG1 diminuée dans les souris invalidées pour le récepteur par rapport aux souris sauvages suggérant que le récepteur P2Y12 favoriserait le développement d’une réponse immune Th2 et ce principalement via l’augmentation de la captation d’antigènes par les DCs. <p>Suite aux données obtenues et à celles de la littérature, nous avons investigué l’implication du récepteur P2Y6 dans la réponse immune adaptative in vivo. Pour ce faire, nous avons immunisé des souris P2Y6+/+ et P2Y6-/- selon le protocole utilisé lors de notre précédente étude. Les souris P2Y6 KO montrent une diminution significative de la production d’IgG2c spécifiques de l’antigène suggérant l’implication du récepteur dans le développement d’une réponse pro-Th1. Plusieurs paramètres ont été mesurés pour expliquer ce phénomène. Nous avons tout d’abord démontré que le récepteur P2Y6 est exprimé et fonctionnel dans les cellules dendritiques dérivées de la moelle. Nous avons ensuite montré que l’activation du récepteur par l’UDP favorise la capture d’antigènes in vitro, potentialise l’expression de molécules de co-stimulation (CD80 et CD86) et la production d’IL-12 p70 et de TNF-α en réponse au CpG ODN indiquant que la modulation de la réponse immune observée in vivo s’explique, en partie du moins, par les effets du récepteur sur différentes fonctions des DCs.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le follicule pileux (FP) est un appendice cutané animé par un cycle régénératif dynamique provoquant des modifications de son microenvironnement. Les cellules de Langerhans (CLs), sentinelles de l’épiderme, sont en partie localisées à proximité du FP. Cette association spatiale nous a conduit à explorer le possible impact du cycle pileux sur l’homéostasie des CLs. Durant mon doctorat, nous avons mis en évidence (1) une augmentation de la prolifération des CLs au cours de l’anagène (phase de pousse du poil), (2) le mécanisme moléculaire sous-jacent impliquant une variation d’expression folliculaire de l’IL-34, une cytokine cruciale dans l’homéostasie des CLs et (3) un départ accru des CLs vers les ganglions lymphatiques en catagène (phase de régression du FP) concomitant avec le recrutement de cellules susceptibles d’être des précurseurs des CLs.Par ailleurs, la structure de la peau ainsi que la densité et le type de FP peuvent varier selon la région corporelle considérée. Nous avons émis l’hypothèse de variations locales dans la composition du système immunitaire cutané. Notre étude, focalisée sur les cellules dendritiques cutanées, a démontré l’existence d’une hétérogénéité de ces cellules en fonction de la zone de peau considérée. / The hair follicle (HF) is a skin appendage endowed with a dynamic regenerating cycle. This renewal remodels the HF microenvironment. Langerhans cells (LCs) are epidermal immune sentinels, a part of which localizes close to the HF. This spatial association led us to explore whether the HF cycle could impact on LC homeostasis. During my doctorate, we uncovered an anagen (HF growing phase)-associated burst of LC proliferation with dividing cells associated with the HF. Using mouse models of HF loss and hair cycle manipulation, we showed that HFs are dispensable for initial formation of the LC network but critical for the proliferation burst. We correlated it to a cyclic variation of IL-34 expression, a crucial cytokine for LC homeostasis, by a specific subset of HF cells. In addition, catagen (HF regression phase) is characterized by the departure of LCs to draining lymph nodes and the concomitant recruitment of a potential LC precursor.The skin structure as well as the density and type of HFs vary across body areas. This observation led us to assess the possibility of local variations in skin immune cells composition. Our study, focused on cutaneous dendritic cells, highlighted an heterogeneity in those cells according to the skin area considered.

La première partie de ce travail introduit un nouveau concept d'analyse des enregistrements des essais cliniques et de la dynamique de leur évolution, aussi bien thématique que temporelle. Ce concept a été appliqué à la médecine régénérative, démontrant l'absence de corrélation entre la source de cellules souches et le champ d'application. Les pathologies odonto-stomatologiques sont très peu concernées par les essais cliniques en thérapie cellulaire par cellules souches. Pourtant les parodontites, pathologies immuno-infectieuses responsables de la destruction du tissu de soutien des dents, constituent un enjeu majeur de santé publique. Bien que les auteurs s'accordent sur la responsabilité de l'écologie immunitaire et microbienne dans la physiopathologie de la maladie, les raisons de la dysbiose, de la susceptibilité individuelle sont encore mal connues. La greffe de cellules stromales mésenchymateuses (CSM) permettrait le retour à l'homéostasie en favorisant l'activation des CSM endogènes. La deuxième partie de ce travail démontre que les parodontites ont été potentiellement associées avec 57 pathologies systémiques ; le registre des essais cliniques de l'Organisation Mondiale de la Santé ayant été analysé. L'efficacité et la sureté de l'utilisation des CSM pour la régénération parodontale dans des modèles animaux ont été également démontrées. Pourtant, les modèles utilisés souffraient de problèmes méthodologiques dont la faible représentativité physiopathologique des lésions parodontales générées. Cette deuxième partie apporte donc des données quant à l'efficacité des ASC (CSM du tissu adipeux) pour améliorer de manière quantitative et qualitative la régénération des tissus de soutien parodontaux dans un modèle murin où les lésions parodontales ont été générées par l'administration répétée de bactéries parodonto-pathogènes. Il s'agit donc d'un modèle dont la physiopathologie est plus proche de celle retrouvée chez l'Homme. Enfin, la deuxième partie démontre un effet antibactérien à large spectre des ASC dont l'effet est à la fois direct (effet macrophage-like) et indirect (via la sécrétion de facteurs antibactériens). / The first part of this work introduces a new concept of analysis of clinical trial records and the dynamics of their evolution, both thematic and temporal. This concept has been applied to regenerative medicine, showing the lack of correlation between the source of stem cells and the fields of application. The stomatognathic diseases are few involved in clinical trials for stem cells therapy. Yet periodontitis, immuno-infectious diseases responsible for the destruction of the tooth supporting tissues, are a major public health issue. While the authors agree on the responsibility of the immune and microbial ecology in the pathophysiology of the disease, the reasons for dysbiosis, individual susceptibilities, are still unclear. Graft of mesenchymal stromal cells (MSCs) would return to homeostasis by promoting the activation of endogenous MSCs. The second part of this work shows that periodontitis were potentially associated with 57 systemic diseases; the clinical trials registry of the World Health Organization have been analyzed. The efficacy and safety of the use of MSCs for periodontal regeneration in animal models have also been demonstrated. Yet the models suffered from methodological problems, periodontal lesions are few representative of the pathophysiology. This second part thus provides data on the effectiveness of ASC (CSM from adipose tissue) to improve quantitative and qualitative regeneration of periodontal supporting tissues in a mouse model where periodontal lesions were generated by repeated administration of parodonto-pathogenic bacteria. It is therefore a model whose pathophysiology is closer to that found in humans. Finally, the second part demonstrates broad antibacterial spectrum of ASC whose effect is both direct (macrophage-like effect) and indirect (via the secretion of antibacterial factors).

Durant l’infection par le virus Influenza A (IAV), les changements physiques et immunologiques du poumon prédisposent l’hôte aux surinfections bactériennes. Les cellules T Natural Killer invariantes (iNKT) sont des lymphocytes T innés pouvant avoir des rôles bénéfiques ou délétères durant l’infection. Nos objectifs ont visé à (i) étudier le rôle naturel des cellules iNKT et (ii) à rechercher l’effet d’une activation exogène des cellules iNKT dans la surinfection bactérienne post-influenza.Lors de mon arrivée, le laboratoire venait de décrire, pour la première fois en contexte infectieux, que les cellules iNKT étaient capables de produire de l’IL-22 au cours de l’infection grippale. Cette cytokine joue un rôle majeur dans les processus de maintien et de réparation des épithéliums. L’une des causes des surinfections bactériennes post-grippales étant l’altération et/ou la perte de l’intégrité de l’épithélium pulmonaire, nous nous sommes proposés d’étudier le rôle potentiel de cette cytokine dans un modèle expérimental de surinfection bactérienne à S. pneumoniae. Nous avons ainsi pu montrer que si cette cytokine ne joue pas un rôle majeur dans la réponse anti-virale de l’hôte, l’IL-22 participe au contrôle de l’inflammation au cours de l’infection grippale et joue un rôle protecteur dans la surinfection bactérienne.Par ailleurs, l’utilisation de souris dépourvues en cellules iNKT (Jα18-/-) a permis de montrer que les cellules iNKT limitent la susceptibilité aux surinfections et réduisent le synergisme létal de la coinfection virus/bactérie. Au moment de l’infection bactérienne, les cellules iNKT des souris grippées sont incapables de produire de l’IFN-γ, cytokine dont nous avons montré le rôle essentiel dans les mécanismes de défense antibactérienne. Le défaut d’activation des cellules iNKT chez les souris surinfectées est lié à l’interleukine-10 (IL-10), cytokine immunosuppressive induite par l’infection virale, plutôt qu’à un défaut intrinsèque des cellules iNKT. L’IL-10 inhibe l’activation des cellules iNKT en réponse au pneumocoque en inhibant la production d’IL-12 par les cellules dendritiques dérivées de monocytes (MoDCs). La neutralisation de l’IL-10 restaure l’activation des cellules iNKT et augmente la résistance à la surinfection. Ainsi, les cellules iNKT ont un rôle bénéfique (en amont de la colonisation bactérienne) dans le contrôle de la surinfection bactérienne de la grippe et représentent une cible de l’immunosuppression.Nous avons par la suite étudié la possibilité que le superagoniste des cellules iNKT, l’ α-galactosylceramide (α-GalCer) puisse limiter la surinfection bactérienne. Pour cela, les souris ont été traitées par voie intranasale avec de l’α-GalCer à différents temps post-influenza, juste avant l’infection par le pneumocoque. Le traitement à jour 3, au pic de la réplication virale, limite fortement la surinfection. Cependant, l’inoculation d’α-GalCer pendant la phase aiguë du virus (jour 7) ne permet pas d’activer les cellules iNKT pulmonaires et n’a pas d’effet sur la surinfection. L’absence d’activation des cellules iNKT n’est pas intrinsèque et est associée à une disparition complète des cellules dendritiques CD103+ respiratoires (cDCs), lesquelles sont cruciales dans l’activation des cellules iNKTs. À des temps plus tardifs (jour 14), les cDCs repeuplent le poumon et l’α-GalCer promeut l’activité antibactérienne des cellules iNKT.Pris dans son ensemble, cette étude souligne le rôle des cellules iNKT dans la surinfection bactérienne de la grippe et ouvre de nouvelles voies thérapeutiques afin de limiter les surinfections bactériennes post-influenza. / XDurant l’infection par le virus Influenza A (IAV), les changements physiques et immunologiques du poumon prédisposent l’hôte aux surinfections bactériennes. Les cellules T Natural Killer invariantes (iNKT) sont des lymphocytes T innés pouvant avoir des rôles bénéfiques ou délétères durant l’infection. Nos objectifs ont visé à (i) étudier le rôle naturel des cellules iNKT et (ii) à rechercher l’effet d’une activation exogène des cellules iNKT dans la surinfection bactérienne post-influenza.Lors de mon arrivée, le laboratoire venait de décrire, pour la première fois en contexte infectieux, que les cellules iNKT étaient capables de produire de l’IL-22 au cours de l’infection grippale. Cette cytokine joue un rôle majeur dans les processus de maintien et de réparation des épithéliums. L’une desDuring the infection by the virus Influenza A ( IAV), the physical and immunological changes of the lung predispose the host to the bacterial secondary infections. The invariant cells(units) T Natural Killer iNKT ) are lymphocytes T innate being able to have beneficial or noxious roles during the infection. Our objectives aimed at i) to study the natural role of cells(units) iNKT and ii) to look for the effect of an exogenous activation of cells(units) iNKT in the bacterial secondary infection post-influenza. During my arrival, the laboratory had just described, for the first time in infectious context, that cells(units) iNKT were capable of producing of IL-22 during the flu-like infection. This cytokine plays a major role in the processes of preservation and repair of epitheliums [...]

L'asthme allergique est caractérisé par une réponse prédominante de typeTh2, mais d'autres profils tels que Th17 et Th22 sont aussi observés dans l'asthme plus sévère. La pollution atmosphérique et notamment les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) contenus dans les particules d'échappement diesel (DEP) contribuent à l'augmentation de la prévalence de l'asthme et jouent un rôle adjuvant dans le développement et l'exacerbation de l'inflammation allergique en orientant la réponse immune vers un profil Th2Dans la première partie de la thèse, nous avons évalué les effets des HAP sur la polarisation Th17/Th22 de PBMC de sujets allergiques asthmatiques et sujets non-allergiques. Les PBMC de patients asthmatiques présentent une augmentation des profils Th17/Th22 par rapport aux sujets non-allergiques. La stimulation par DEP-HAP et le benzo [a] pyrène (B[a]P) induit une augmentation de l’IL-22 mais de façon étonnante diminue la production d'IL-17A dans les deux groupes. Les facteurs de transcription associés aux cellules Th17: RORA et RORC, sont diminués, alors que le gène cible d’AhR, CYP1A1, est augmenté dans les deux groupes. Notch est diminué uniquement chez les patients asthmatiques. La production d'IL-22 induite par les HAP provient principalement de cellules Th22. L'antagoniste d’AhR reverse presque complètement les effets des DEP, mais seulement partiellement les effets de B[a]P, sur la regulation réciproque entre IL-22/IL-17. Les kinases PI3K, JNK et ERK participent à l’augmentation de l’IL-22 induite par le B[a]P, alors que la p38 MAP kinase a un effet inhibiteur. La deuxième partie de la thèse a évalué l'effet combiné des PRRs et des allergènes sur l’activation et leur capacité à induire une polarisation Th17/Th22 chez des sujets sains et des sujets allergiques asthmatiques. Les DCs stimulées par les allergènes de chien induisent une faible production d'IL-22 par les cellules T. L’activation supplémentaire par les ligands de TLR3, TLR9 et NOD2 conduit à une augmentation de la production augmentée de chimiokines pro-Th2 uniquement par les DCs de patients asthmatiques allergiques aux chiens. 7 A l’inverse, un rôle adjuvant est observé sur la maturation et la production de cytokines pro-Th17/Th22 par les DCs de sujets asthmatiques et de sujets non-allergiques. Parmi les cellules T co-cultivées avec des DC stimulées par l'allergène de chien et les ligands de PRR, nous observons un mélange de cellules de type Th2/Th17 et Th22 chez les patients asthmatiques et un profil Th1/Th22 chez les sujets non-allergiques. L’IL-22 est principalement produite par les Th22 dans les deux groupes avec plus de cellules Th22 observés chez les sujets asthmatiques. L’IL-17 et l’IL-22 sont régulées différemment entre les sujets asthmatiques et les sujets sains, le TGF-β ayant un rôle pro-Th17 tandis que l'IL-23 a un rôle pro-Th22. In vivo, un modèle d'asthme chronique induite par l’allergène de chien a été développé et conduit à une augmentation de la résistance des voies aériennes, une production de chimiokines Th2 et de cytokines Th2/Th17/Th22 ainsi qu’au recrutement de neutrophiles mais peu d’éosinophiles dans le poumon. L'expression du gène de l'IL-22 intervient de façon précoce alors que la protéine apparait plus tard. Le ligand de NOD2 induit une augmentation de la résistance des voies aériennes, ainsi que de la production de protéines et l'expression des gènes induits par l'allergène de chien, mais réduit le recrutement des éosinophiles dans les poumons. Ces résultats montrent que chez l'homme, les productions d’IL-22 et d'IL-17 sont régulées différemment entre les sujets asthmatiques allergiques et les sujets sains. Au total, la pollution et certaines infections bactériennes ou virales pourraient participer chez les patients asthmatiques à sévérité de la maladie et la progression du remodelage des voies aériennes. La modèle in vivo développée permettra de mieux disséquer les mécanismes qui participent à la sévérité de l'asthme. / Allergic asthma is characterized by a predominant Th2 response, but additional profiles such as Th17 and Th22 are observed in more severe asthma. Components of the air pollution such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) contained in diesel exhausts particles (DEP) contributes to increased prevalence of asthma and play an adjuvant role in the development and exacerbation of allergic inflammation through the skewing of the immune response towards a Th2 profile. In the first part of the thesis, we evaluated the effects of PAH on the Th17/Th22 polarization of PBMCs from healthy and allergic asthmatic subjects, PBMCs from athmatic patients exhibited an increased Th17/Th22 profile compared with non-allergic subjects. DEP-PAH and Benzo[a]Pyrene (B[a]P) stimulation further increased IL-22 but surprisingly decreased IL-17A production in both groups. Th17 transcription factors RORA and RORC were down regulated, whereas AhR target gene CYP1A1 was up-regulated in both groups. Notch was decreased only in asthmatic patients. PAH-induced IL-22 production originated mainly from Th22 cells. The AhR antagonist reversed almost completely the effects of DEP-PAH, but only partially the effects of B[a]P, on IL-22/IL-17 reciprocal regulation. The kinases PI3K, JNK and ERK participated to the enhancing effect of B[a]P on IL-22 production, whereas p38 MAP kinase had an inhibitory effect.The second part of the thesis evaluated the co-stimulatory effect of combined PRR- and allergen-activated DCs on Th17/Th22 polarization in healthy and asthmatic subjects. Dog allergen stimulated DCs induced a small production of IL-22 in T cells. Additional activation by TLR3, TLR9 and NOD2 ligands led to increased production of pro-Th2 chemokines by DCs only from asthmatic patients allergic to dogs. In contrast, an adjuvant role was observed on the maturation and pro-Th17/Th22 cytokines production by DCs from both asthmatic and non-allergic subjects. In T cells co-cultured with DCs stimulated by dog allergen and PRR ligands, we found a mixed Th2/Th17/Th22 profile in asthmatic patients and a Th1/Th22 profile in non-allergic subjects. IL-22 producing cells were mainly Th22 in both groups with more Th22 cells were observed in asthmatic subjects. IL-17 and IL-22 production was9differently regulated between asthmatic subjects and non-allergic subjects, TGF-β having a pro-Th17 role while IL-23 having a pro-Th22 role.In vivo, a model of chronic dog-induced asthma was developed leading increased airway resistance, Th2 chemokine and Th2/Th17/Th22 cytokine production as well as neutrophil but little eosinophil recruitment in the lung. Gene expression of IL-22 was observed at early time points whereas IL-22 protein appeared later on. NOD2 ligand further increased airway resistance, protein production and gene expression induced by dog allergen challenge but inhibited the small eosinophil recruitment in the lung.These results show that in humans, IL-17 and IL-22 productions are regulated differently between allergic asthmatic and non-allergic subjects. Altogether, pollution and some bacterial or viral infections may contribute in asthmatic patients to the severity of the disease and to progression of airway remodeling. The developed in vivo model will allow dissecting the mechanisms participating to the severity of asthma.

Les hépatocytes humains adultes en culture primaire (HHCP) ont de nombreuses applications en physiopathologie hépatique, en pharmacologie et en biothérapie, mais sont limitées par leur faible disponibilité. Les cellules souches embryonnaires humaines (hES) sont une source prometteuse pour l'obtention d'hépatocytes en grande quantité. Nous avons développé un modèle in vitro de différenciation de hES en hépatocytes en reproduisant toutes les étapes de l'ontogenèse hépatique. Au cours de la différenciation, l'expression de 41 gènes marqueurs du foie a été étudiée et comparée aux HHCP, au foie fœtal et aux progéniteurs hépatiques issus du foie adulte. Les résultats démontrent qu'au bout de 21 jours de différenciation, les cellules souches embryonnaires différenciées en hépatocytes (hES-Hep) ont atteint un état de maturation équivalente aux hépatocytes fœtaux aux alentours de 20 semaines de gestation. L'expression forcée du xénorécepteur CAR dans les hES-Hep a induit l'expression des gènes de la détoxification et la biotransformation de midazolam, un substrat de CYP3A4. Ces résultats pourront contribuer au développement de cultures de hES-Hep comme alternative aux HHCP pour les études du métabolisme des xénobiotiques et pour la thérapie cellulaire. / Primary cultures of human adult hepatocytes (PCHH) have widespread potential applications in liver physiopathology , pharmacology, and cell-based therapies, but are currently limited by poor availability. Human embryonic stem cells (hES) are a promising source for the generation of hepatocytes in large quantities. In this study, we differentiated hES into hepatocytes by mimicking in vitro the various stages of hepatic ontogenesis. We analyzed the expression of a panel of 41 liver marker genes in hepatocyte-like cells derived from hES (hES-Hep) in comparison with PCHH, fetal liver and progenitors obtained from adult liver. The data revealed that after 21 days of differentiation ES-Hep are representative of fetal hepatocytes at around 20 weeks of gestation. The forced expression of the xenoreceptor CAR in hES-Hep induced the expression of detoxification genes as well as the biotransformation of midazolam, a substrate of CYP3A4. These results may contribute to the development of hES-Hep cultures as an alternative to PCHH for studies of xenobiotic metabolism and for cell-based therapies.

Le glaucome est une neuropathie optique associée à une augmentation de la pression intraoculaire (PIO). L’élévation de la PIO est due à la dégénérescence progressive du trabéculum. Les traitements antiglaucomateux vise à réduire la PIO, cependant il n’existe aucun traitement ciblant la dégénérescence du trabéculum. Les cellules souches mésenchymateuses (CSMs) sont utilisées comme outils thérapeutiques dans différentes pathologies dégénératives. Elles sécrètent un panel de molécules qui sont décrit comme atténuant les processus dégénératifs. L’objectif de ce travail a été d’évaluer l’intérêt des CSMs dans la prise en charge du glaucome. La caractérisation des CSMs ont été mis au point à partir de culture primaire de moelle osseuse de rat. En parallèle, un modèle expérimental de glaucome par cautérisation des veines épisclérales (EVC) a été réalisé. Nous nous sommes intéressés à l’effet de l’injection intracamérulaire des CSMs dans ce modèle. Les CSMs sont retrouvées incorporées aux tissus autour et dans le trabéculum. Les résultats obtenus in vivo montrent une diminution de la PIO par l’injection des CSMs préservant ainsi les cellules ganglionnaires périphériques de la rétine (CGRs). Par une approche in vitro, nous avons également caractérisé les effets du sécrétome des CSMs sur les cellules impliquées dans la pathologie glaucomateuse: les cellules trabéculaires et les cellules ganglionnaires de la rétine. Ces résultats ont permis de montrer que l’injection intracamérulaire de CSMs permettrait de protéger la fonction de régulation de la PIO et de protéger les CGRs dont la mort est responsable de la diminution de l’acuité visuelle chez le patient glaucomateux. / Glaucoma is a sight-threatening retinal neuropathy associated with elevated intraocular pressure (IOP) due to degeneration and fibrosis of the trabecular meshwork (TM). Glaucoma medications aim to reduce IOP without targeting the specific TM pathology, which could explain treatment failure observed in some cases. Bone-marrow mesenchymal stem cells (MSCs) are used today in various clinical studies to treat various degenerative processes. Here, we investigated the potential of MSC therapy in an ocular hypertension model. We demonstrated a rapid and long-lasting in vivo effect of MSC transplantation that significantly reduced IOP in hypertensive eyes induced by episcleral vein cauterization (EVC). MSCs were found located to the ciliary processes and the TM and are able to survive at these places. Enumeration of retinal ganglion cells (RGCs) on whole flat-mounted retina highlighted a protective effect of MSCs on RGC death. In vitro, the effect of MSC-conditioned medium (MSC-CM) on both the primary human trabecular meshwork (hTM) and RGCs showed that MSC-CM promotes: (i) hTM survival by activating the antiapoptotic pathway, Akt, (ii) hTM decontractibility as analyzed by the decrease in myosin phosphorylation and (iii) inhibition of TGF-β2-dependent profibrotic phenotype acquisition in hTM, (iiii) RGC survival and neuritic outgrowth in vitro. Finally, MSCs injection in the ocular anterior chamber in a rat model of ocular hypertension provides a neuroprotective effect in the glaucoma pathophysiology directly on RGC and indirectly via TM protection. These results originally demonstrate that MSCs represent promising tool for treating ocular hypertension and retinal cell degeneration.

Introduction : Les cellules souche mésenchymateuse (CSM) présentent une puissante activité immunomodulatrice sur les lymphocytes T et les Natural Killer (NK), impliquées dans les réactions allogéniques. Les propriétés immunomodulatrices des CSM dépendent de contacts cellulaires et des facteurs secrétés. Ainsi les exosomes produits par ces cellules pourraient constituer des nouveaux produits thérapeutiques.L’objectif de ce travail est d’étudier, in vitro, l’effet d’exosomes dérivés de CSM sur les lymphocytes B, T et les NK.Méthodologie : Les CSMs utilisées sont issues de foies fœtaux humains. Les exosomes ont été isolés à partir du milieu de culture des CSMs par une série d’ultracentrifugation à 100000g.Résultats : Contrairement aux CSMs qui inhibent la prolifération des lymphocytes T et B, leurs exosomes n'ont pas d'effet sur leur prolifération. Cependant ils inhibent la prolifération, l’activation et la cytotoxicité (expresion CD107a) des NK. Nous avons mit en évidence, par FACS, la présence de TGFbeta; à la surface des exosomes. De plus leur fonction inhibitrice est abrogé en présence d’un anticorps bloquants anti-TGFbeta;. Réciproquement l’exposition de cellules NK à du TGFbeta; inhibe la cytotoxicité et la prolifération de cellules. Enfin, en présence d'exososmes nous avons montré, par IF, une translocation de Smad 2/3 (messager du signal TGFbeta;) dans les noyaux des cellules NK, inhibé par l'ajout d'anticorps anti-TGFbeta;.Conclusion: Ces résultats suggère que les propriétés immunomodulatrices de CSMs sur NK pourraient dépendre de TGFβ présenté ou associé aux exosomes. / Introduction: Mesenchymal stem cells (MSCs) are powerful immunomodulators regulating the function of B and T lymphocytes and natural killers cells (NK) involved in allogeneic reactions. Their immunomodulatory properties depend on cell contact and secretion factors produced by MSCs. Thus exosomes produced by these cells could provide new therapeutic tools.Objective: The objective of this work is to study the effect of MSC derived exosomes in vitro on B and T lymphocytes and NK cells.Method: MSCs used for this study are isolated from human fetal liver. Exosomes were isolated from MSC culture medium by a serie of ultracentrifugation at 100000g.Results: MSCs inhibit the proliferation of T lymphocytes. Unlike MSCs, their exosomes do not abrogate the proliferation of T and B cells. However they inhibit the proliferation, activation and cytotoxicity (CD107a expression) of NK cells. By FACS analysis we showed a surface expression of TGFb; by exosomes. Inhibition of NK cells activation by exosomes is altered by a neutralizing anti-TGFb; antibody. Contrary when NK cells are cultured with TGFb; the same effect qs exosomes is demonstrated. By IF, we found a nuclear translocation of Smad 2/3 (TGFb; signal transducer) in NK cells cultured with exosomes, which is inhibited by the qddition of anti-TGFb; antibody.Conclusion: These results suggest that the immunomodulatory properties of MSCs on NK could depend on exosome presentation or association with TGFb;.