Les Cellules Dendritiques sont un groupe hétérogène de cellules présentatrices d’antigènes, importantes pour le contrôle des réponses innées et adaptatives. Les Cellules Dendritiques Plasmacytoïdes (pCD) en représentent une population unique, aux caractéristiques phénotypiques et fonctionnelles particulières, notamment par leur capacité à produire de grande quantité d’Interféron de type I (IFN). Cette signature IFN marque la physiopathologie du Lupus Erythémateux Systémique (LES), maladie auto-immune systémique. Les mécanismes à l’origine de cette production excessive d’IFN par les pCD restent incomplètement élucidés. Nous montrons, dans notre étude, chez l’homme comme dans un modèle murin que les plaquettes, activées dans le LES, participent à la production d’IFN via le CD40L. Cette production en excès d’IFN, a pour conséquence une maturation et activation d’autres Cellules Dendritiques (CD) entrainant l’activation inappropriée des lymphocytes T. Chez le sujet sain, cette activation inappropriée du système immunitaire adaptatif doit être strictement contrôlée afin d’assurer l’homéostasie du système immunitaire. Il a été montré précédemment que de nombreux lymphocytes aux caractéristiques phénotypiques de type mémoire-effecteur (TEM) peuplent les tissus périphériques, notamment le tissu cutané. Ces TEM sont capables de s’activer et proliférer localement en réponse à un stimulus. Les Cellules de Langerhans (LC) sont des cellules dendritiques résidant au niveau cutané dans l’épiderme. Leur fonction est à ce jour l’objet d’une controverse entre une fonction immuno-stimulante (modèle humain) et une fonction immuno-régulatrice (modèle murin). Nous démontrons dans cette étude que les LC, à l’état basal, chez l’homme, induisent la prolifération de Lymphocytes T régulateurs (Treg) au niveau cutané, capables de bloquer la stimulation inappropriée des TEM cutanés. Cependant en présence d’un stimulus infectieux, les LC induisent préférentiellement la prolifération des TEM en limitant celle des Treg. Les LC semblent être à la fois immuno-régulatrices ou stimulantes en fonction du contexte biologique auquel elles sont confrontées. / Dendritic Cell (DC) are a heterogeneous group of antigen-presenting leukocytes that are important in activation of both the innate and adaptative arms of the immune system. Plasmacytoid Dendritic Cells (pDC) represent a unique population, characterized by their ability to produce large amounts of type I Interferon (IFN). This « IFN signature » is a prominent feature of Systemic Lupus disease (SLE). Mechanisms leading to the excessive production of type I IFN remain largely unknown. Here, in our present study, we demonstrate that platelets are activated in SLE patients by circulating immune complexes and represent a major reservoir of CD40L. Activated platelets potentiate the production of type I IFN by pCD through a CD40L/CD40 interaction. Excessive production of type I IFN by pCD leads to DC activation and maturation and inappropriate activation of auto-reactive T cells.Under steady state condition, inappropriate activation of the immune system must be tightly controlled. It has been previously shown that normal adult human skin contains a large number of resident T cells (TRM) expressing the phenotype of Effector Memory T cells (TEM). These TEMTRM are specific for antigens previously encountered through skin and can be activated and proliferate under specific stimulation. Langerhans Cells (LC) are a group of skin resident DC living in epidermis. There is currently substantial controversy regarding the physiologic role of LC with regard to immunoregulation versus immunostimulation. Here we show that under steady state condition, LC induce the proliferation of a small subset of TRM. These proliferating TRM express the phenotype of TREG and are functional. However this stimulation of TREG could be reversed in the presence of foreign antigen in a dose-dependant fashion, as the addition of a pathogen to LC and TRM led to diminished TREG proliferation and increased TEM proliferation. These findings establish a novel immunological role for LC in human skin, allowing for the constitutive maintenance of tolerance, while also permitting the stimulation of resident immune memory in response to infectious challenge

La tolérance périphérique vis-à-vis de molécules potentiellement allergéniques en contact avec la peau joue un rôle essentiel pour prévenir le développement de l’eczéma allergique de contact (EAC). Au cours de ma thèse, j'ai contribué à l'identification des mécanismes et des acteurs responsables de l'induction de la tolérance par voie cutanée et à préciser le rôle respectif des sous-populations de cellules dendritiques (DC) cutanées dans la rupture de la tolérance et l'induction de lymphocytes T (LT) CD8+ initiant l'EAC. A l'aide d'un modèle murin d'induction de tolérance aux haptènes, j’ai pu montrer que les cellules de Langerhans (LC) épidermiques sont les cellules clés pour induire la tolérance cutanée et empêcher le développement d'un EAC médié par les LT CD8+. En effet, suite à l’application épicutanée d’un allergène/haptène faible, le DNTB, les LC migrent de la peau aux ganglions lymphatiques pour présenter l’antigène aux LT CD8+. Des expériences de déplétion in vivo et de transfert adoptif montrent que les LC sont responsables de la suppression de l’EAC en prévenant la différentiation des LT CD8+ spécifiques de l'allergène en cellules T cytotoxiques via deux mécanismes complémentaires: i) l’anergie/délétion des LT CD8+ et ii) l'activation de LT régulateurs Foxp3+ exprimant ICOS. Après avoir identifié des conditions d'immunisation conduisant au développement d'un EAC au DNTB, j'ai montré que la rupture de tolérance à ce type d'allergène est associée à i) à des modifications phénotypiques des LC épidermiques, ii) au recrutement rapide de monocytes inflammatoires Gr1+ dans la peau et iii) à une capacité équivalente des LC et des DC dermiques Langerin- à présenter l'allergène aux LT CD8+ dans les ganglions. Dans cette situation, les LC jouent un rôle pro-inflammatoire puisque leur déplétion réduit de manière dramatique l'induction de LT CD8+ effecteurs et l'EAC. Ces résultats indiquent que les LC jouent un rôle essentiel à la fois dans la prévention et dans l’induction de l’EAC, et que leur fonction tolérogène ou stimulatrice est vraisemblablement conditionnée par le microenvironnement cutané lors de la pénétration de l’allergène / Induction of peripheral tolerance to potentially allergenic molecules in contact with the skin is essential to prevent the development of allergic contact dermatitis (ACD). During my PhD, I contributed to the identification of the mechanisms and actors responsible for the induction of skin tolerance and clarified the respective roles of dendritic cell (DC) subsets in the breakdown of skin tolerance leading to the priming of cytotoxic CD8+ T cells and developpement of ACD. Using a mouse model of cutaneous tolerance to a model weak allergen, we show that epidermal Langerhans cells (LC) are essential to induce CD8+ T cell tolerance and prevent the development of ACD. Indeed, following the epicutaneous delivery of the weak allergen/hapten DNTB, LC were found to migrate from skin to draining lymph nodes to present the allergen to CD8+ T cells. Depletion and adoptive transfer experiments revealed that LC protect from development of ACD by preventing the priming of allergenspecific cytotoxic CD8+ T cells via two complementary mechanisms: i) anergy/deletion of allergen-specific CD8+ T cells and ii) activation of highly suppressive Foxp3+ regulatory T cells expressing ICOS. We identified DNTB skin delivery conditions that allow for CD8+ T cell priming and initiation of ACD. Breakdown of tolerance to this weak allergen was associated with i) phenotypic modifications of epidermal LC, ii) recruitment of inflammatory monocytes to the skin and iii) allergen presentation to CD8+ T cells by both LC and dermal Langerin- DC. In addition, LC are involved in tolerance breakdown as their depletion prior to skin immunization abrogated induction of CD8+ effector cells and ACD. These results demonstrate that LC are essential for both the induction of skin tolerance to weak skin allergens and for the induction of ACD, and suggest that their tolerogenic versus immuno-stimulatory function is likely dictated by signals from the skin microenvironment after penetration of the allergen

L’électroporation (EP) in vivo est utilisée comme stratégie d’amélioration de la réponse immune induite par les vaccins ADN. Cependant son effet sur les acteurs du système immunitaire inné reste méconnu. Dans l’objectif de mettre en évidence le comportement cellulaire sur le site de la vaccination, nous avons développé des approches d’imagerie par fluorescence in vivo chez le macaque. Nos résultats montrent que l’EP locale, augmente non seulement la quantité et la distribution de l’antigène vaccinal, mais induit également la mobilisation et la migration des cellules de Langerhans. De plus, l’EP cause un recrutement de leucocytes dans la peau et le tissu sous-cutané et favorise la production de cytokines pro-inflammatoires dans la peau. Ces évènements précoces, qui résultent de l’utilisation de l’EP en tant que système de délivrance des vaccins ADN, mettent en évidence le potentiel de l’EP en tant qu’adjuvant vaccinal. / In vivo electroporation (EP) is used as a strategy to improve the immune response induced by DNA vaccines. However, its local effect on the innate immune cells has not been fully described. We developed in vivo fluorescence imaging approaches to highlight the cell behavior in the site of vaccination in macaques. Our results show that the local EP not only increases the amount and the distribution of the vaccine antigen, but also induces the mobilization and migration of Langerhans cells. Furthermore, EP causes the recruitment of leukocytes into the skin and subcutaneous tissue and promotes the production of pro-inflammatory cytokines. These early events that result from the use of the EP as a delivery system for DNA vaccines, highlight its potential as a vaccine adjuvant.

Les épithéliums muqueux se présentent comme porte d’entrée majeure du virus de l’immunodéficience humaine (VIH) et jouent un rôle critique dans la transmission sexuelle du virus. Les cellules épithéliales et les cellules dendritiques dans les muqueuses pluristratifiés, sont des cibles initiales pour la transmission virale. Il a été déjà montré, sur les muqueuses génitales chez l’homme, que la circoncision réduit plus de 60% acquisition du virus chez l’homme. Les mécanismes d’entrée du VIH au niveau du tractus génital chez l’homme sont tres mal connus et pratiquement pas étudiés. Nous avons émis l’hypothèse selon laquelle le prépuce, qui est enlevé lors de la circoncision, pourrait être une porte d’entrée majeure du virus. Nous avons d’abord montré que le VIH peut pénétrer effectivement au niveau du prépuce ex vivo, la partie interne du prépuce présente plus permissive que la partie externe. De plus, le virus pénètre uniquement dans le prépuce après formation d’une synapse virologique entre la cellule infectée, présente dans les secrétions génitales et la surface muqueuse du prépuce. La formation de la synapse virologique induit le bourgeonnement massif et polarisé de virions dans la fente synaptique; ceux ci pénètrent dans l’épiderme du prépuce. À l’inverse, l’entrée du VIH sous forme de virus libre dans le prépuce est inefficace. Nous avons ensuite caractérisé la séquence des événements initiaux mis en place lors de l’entrée du VIH dans le prépuce interne. La première cellule cible immune est la cellule de Langerhans (LCs), dont le rôle physiologique est de protéger la muqueuse contre les pathogènes qui l’envahissent. Après la capture du virus les LCs migrent vers le derme pour former des conjugués cellulaires avec les cellules T CD4+ du derme. La dynamique de migration de LCs est régulée par de sécrétion de cytokines et chimiokines (RANTEs et MIP- 3alpha) induites par la pénétration du virus dans le tissu. Nous avons ensuite caractérisé les mécanismes de l’immunité mis en jeu au niveau des kératinocytes de l’épiderme lors de la formation de la synapse virologique et évalué comment ces signaux contribuent à l’entrée efficace du virus dans la muqueuse du prépuce interne chez l’homme, ex vivo. À l’aide d’un modèle cellulaire de muqueuse simplifiée basé sur des kératinocytes primaires humains ex vivo, nous avons montré que les protéines d’enveloppe du VIH , gp120 mais pas gp41, et les molécules d’adhésion (intégrines LFA-1, leurs ligands ICAM-1 and -3) contrôlent la formation de la synapse virologique. La synapse virologique induit au niveau des kératinocytes l’activation de la voie NF- B indépendentmmment de MyD88 après activation du Toll-like-receptor 4 (TLR4) exprimé par les kératinocytes. En recherchant quelle cytokine pouvait être induite par cette signalisation, nous avons montré que la synapse virologique induit la sécrétion par les kératinocytes d’une cytokine produite par les cellules non-hématopoïétiques, la thymic stromal lymphopoietin (TSLP). La TSLP est un chemoattracteur des cellules myéloïdes comme les cellules LCs et peut induire leur maturation. Nous avons ensuite montré que, sur des explants de prépuce humain ex vivo, la synapse virologique induit bien la sécrétion de TSLP, laquelle en premier lieu attire les LCs qui expriment le TSLP-récepteur vers la surface du tissus induisant leur maturation. Les LCs peuvent ensuite migrer dans l’autre sens vers le derme. La sécrétion des cytokines comme RANTEs, MIP-3alpha, qui sont impliquées lors de la pénétration effective du virus dans les tissus n’a pas de rôle dans la signalisation induite par la formation de la synapse virologique proprement dite. Les kératinocytes de l’épiderme du prépuce interne, grâce à leur réponse innée TSLP induite par la synapse virologique ont un rôle déterminant dans l’entrée du VIH dans le prépuce. Ainsi, en réponse de la synapse virologique, les kératinocytes secrètent du TSLP après activation de la voie de NF- B dépendante de MyD88. (...) / The mucosal epitheliums are presented as a major portal of HIV-1, and play a critcal role for the sexual transmission of HIV-1. Epithelial cells, and dendritic cells in the pluristratified mucosa, are the initial targets of viral transmission. It has already been shown, in the genital mucosa in men, circumcision reduces by more than 60 % of virus acqusition by men. The entry mechanisms of HIV-1 in the male urogenital tracts are poorly understood and not pratically studied. We suggested that foreskin, removal by circumcision surgery, could be a major portal of HIV-1 entry. We first showed that HIV-1 could enter efficiently ex vivo inner foreskin mucosa, the inner part of foreskin which is more permissive than the outer part. More over, virus penetrates only after the viral synapse (VS) formation between HIV-1-infected cells and foreskin epidermis, in the presence of genital secretion on the surface of foreskin mucosa. The formation of VS induces massive and polarized budding of HIV-1 particles within the synaptic cleft. The virions therefore penetrate into the foreskin epidermis. Inversely, cell-free virus entry is inefficient in the foreskin. Next, we characterized the initial events of HIV-1 VS formation in the inner foreskin. The first cell type that HIV-1 encounters is Langerhans cells (LCs), whose physiological role is to protect the mucosa against invasive pathogens. After capture of virus, LC migrates towards the dermis to form intercellular conjugates with dermal CD4+ T cells. The dynamic of LC migraiton is regulated by the secretion of cytokines in the mucosa, induced by HIV-1 entry, including RANTEs and MIP-3alpha. We then characterized the mechanisms of foreskin epidermal keratinocyte (KC), activated innate immunity during the VS formation and the signaling pathway contributed to the efficient entry of HIV-1 via inner foreskin mucosa. Using a simplified mucosal model based on human primary foreskin keratinocytes, we demonstrated that HIV-1 envelope protein, gp120, but not gp41 and the adhesion molecules (integrins LFA-1, ICAM-1/-3), contribute to the VS formation. VS induces at the KC level the activation of NF- B pathway by I B and p65 molecules, after activation of TLR4 expressed on KCs. By searching for which cytokine could be induced by this signalisation, we then showed that VS induced the secretion by KC of one cytokine, which is produced by the non-hematopoetic cells, thymic stromal lymphopoietin (TSLP). TSLP is an chemoattractant for myeloid cells like LCs, and could induce LC maturation. We then showed, using the foreskin explants that, VS induces the secretion of TSLP, which first attracts LC expressing constitutively TSLP receptors to the apical surface of foreskin, inducing its maturation. These matured LCs then migrate to another direction towards the dermis. The secretion of cytokines such as RANTEs and MIP-3alpha, involved in the HIV-1 efficient entry has no roles in the signaling induced by VS formation as mentioned above. The Inner foreskin keratinocytes, due to the innate response of TSLP induced by VS, have a determinant role in the HIV-1 entry into the foreskin. Likewise, in response to VS, KCs secrete TSLP after NF- B activation dependent on regulator MyD88. The secreted TSLP, in addition to four different proinflammatory cytokines and chemokines (IL-6, IL-8, MIG, and MMP-9) allows virus to attract LCs to the foreskin surface, to capture the virus present in the synaptic cleft in order to facilite efficient transmission at the level of foreskin mucosa. Likely to the conventional immune cells, KCs, in one hand protects the foreskin mucosa and in another, is hijacked to facilitate HIV-1 transmission.