L’immunité pulmonaire est en constant équilibre entre le maintien de l’homéostasie et le développement d’une réponse inflammatoire. Plusieurs acteurs sont impliqués dans cette fine régulation, mais peu d’informations sont disponibles sur les mécanismes qui régulent l’activation de l’un ou l’autre de ces mécanismes. Différentes populations de cellules dendritiques sont activées lors de certaines réponses immunitaires, tandis que les macrophages alvéolaires sont davantage associés au maintien de l’homéostasie. De plus, lorsque l’homéostasie pulmonaire est dérégulée, une réponse inflammatoire exagérée se développe, comme dans le cas de l’asthme allergique. Cette thèse a pour objectif de mettre en lumière des mécanismes impliqués dans l’homéostasie pulmonaire et, plus particulièrement, d’identifier lesquels sont dérégulés dans l’asthme allergique. Nous avons étudié l’activation des différentes populations de cellules dendritiques pulmonaires lors d’une réponse tolérogène et asthmatique. Lors d’une réponse tolérogène, nous avons observé l’activation spécifique des cellules dendritiques myéloïdes de type 2, tandis que la réponse asthmatique est accompagnée d’une augmentation de la maturation des cellules dendritiques myéloïdes de type 1. Par la suite, nous avons investigué l’interaction entre les macrophages alvéolaires et les cellules dendritiques dans l’immunité pulmonaire. Dans cette étude, nous avons démontré que les macrophages alvéolaires naïfs contrôlent la capture de l’allergène par les cellules dendritiques, ce qui contribue au maintien de l’homéostasie pulmonaire. Finalement, nous avons déterminé que l’expression du CD200 (une protéine membranaire immunomodulatrice) présente sur les macrophages alvéolaires est dérégulée dans l’asthme et qu’il est possible d’inhiber certaines étapes de la cascade asthmatique en administrant de CD200 recombinant. À cet effet, l’administration de CD200 interfère avec le développement de l’hyperréactivité bronchique et réduit l’accumulation des cellules dendritiques myéloïdes et des lymphocytes Th2 dans le poumon. En conclusion, cette thèse a fait la lumière sur des mécanismes immunologiques importants pour le maintien de l’homéostasie pulmonaire, en particulier que les macrophages alvéolaires et la voie du CD200 régulent l’activation des cellules dendritiques. / Lung immunity is an ongoing equilibrium between homeostasis and inflammation. Many immune cells are involved in lung homeostasis, but little information is available on the mechanisms that regulate the development of either responses. Studies suggest that subsets of dendritic cells are differentially activated during a tolerogenic and asthmatic response, whereas alveolar macrophages are associated with the preservation of homeostasis. On the other hand, allergic asthma pathogenesis is triggered by the dysregulation of lung immunity. Thus, this thesis aim was to identify mechanisms responsible to maintain lung homeostasis and which ones are dysregulated in asthmatic response. Hence, we investigated the activation of the multiple dendritic cell subsets in a tolerogenic and asthmatic response. The activation of the myeloid dendritic cell subset 2 was associated with tolerance, whereas the asthmatic response was associated with an increased maturation of myeloid dendritic cell subset 1. We subsequently studied the interaction between alveolar macrophages and dendritic cell subsets in lung immunity. This study demonstrated that naïve alveolar macrophages inhibit dendritic cell capture of allergens and migration to the draining lymph nodes, which contributed to the restoration of lung homeostasis. Furthermore, we showed that asthmatic alveolar macrophages expressed less CD200, an immunomodulatory membrane protein, than naïve cells. The administration of a recombinant CD200 protein to asthmatic rats inhibited the development of airway hyperresponsiveness and reduced the accumulation of myeloid dendritic cells and inflammatory Th2 cells in the lungs. In summary, this thesis identified multiple mechanisms that are crucial for lung homeostasis and show that alveolar macrophages and the administration of CD200 inhibit dendritic cell activation.

Thèse de doctorat : Sciences de la vie et de la santé : Tours : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre.

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

L’immunothérapie anticancéreuse est basée sur la capacité du système immunitaire à reconnaître les cellules tumorales comme étrangères et à les éliminer. Les stratégies immunothérapeutiques abordées dans ce travail, incluent l’activation du système immunitaire par l’expression de facteurs immunomodulateurs (l’interleukine-2) via l’utilisation d’un vecteur dérivé du parvovirus MVM, ou par présentation des antigènes tumoraux par la machinerie des cellules dendritiques (DC), via la génération d’hybrides entre DC et cellules tumorales (TC). L’intérêt majeur du parvovirus autonome MVM en tant que vecteur pour la thérapie génique du cancer vient de son expression préférentielle dans les cellules transformées (oncotropisme) et de son aptitude à lyser celles-ci (oncolyse). Les vecteurs générés au laboratoire conservent l’unité de transcription NS et expriment l’IL2 humaine sous contrôle du promoteur P38, à la place des protéines de capside. Malgré les améliorations apportées à la production de vecteurs recombinants, la faible concentration des stocks reste un problème. Il a été montré que, de nombreux virus sont mieux produits en conditions de faible tension en oxygène (hypoxie). Nous avons tenté d’améliorer les titres des vecteurs en les produisant sous faible tension d’oxygène mais sans y parvenir (annexe 1). Dans un modèle in vivo utilisant la lignée de mélanome K-1735 dans des souris immunocompétentes, des cellules tumorales infectées in vitro avant leur implantation en sous-cutané ont montré un effet anti-tumoral du vecteur MVM/IL2 (annexe 2). Afin de mettre en évidence l’apport de l’oncolyse parvovirale dans l’activité anti-tumorale, nous avons mis au point des expériences, dans le même modèle de tumeur, visant à comparer l’efficacité du vecteur MVM/IL2 à celle d’autres vecteurs, Ad/IL2 et Rétrovirus/IL2, ne possédant pas d’activité oncolytique. Dans le but de mettre en évidence une éventuelle réponse immune in vivo, nous avons utilisé le modèle de tumeur TC-1 mais ce modèle s’est montré moins sensible à l’effet du vecteur MVM/IL2 et nous n’avons pas pu démontrer d’activation de cellules cytotoxiques spécifiques de la tumeur. Il a été proposé d’utiliser des hybrides entre DC/TC pour la vaccination anti-tumorale pour optimaliser la présentation des antigènes tumoraux. Une lignée cellulaire exprimant la protéine fusogène du virus de la leucémie du Gibbon (GaLV-FMG, Gibbon ape leukemia virus) a été dérivée de la lignée cellulaire CHO (cellules ovariennes de hamster chinois) au laboratoire. Cette lignée CHO-FMG, utilisée comme partenaire intermédiaire, a permis la fusion entre cellules tumorales et dendritiques (annexe 3). Nous avons montré que l’expression transitoire après infection par un vecteur AAV-FMG ou après transfection transitoire ne génère pas un pourcentage significatif d’hybrides. En effet, le niveau d’expression ainsi que le pourcentage de cellules transduites exprimant FMG s’est révélé trop faible. Ceci a mis en valeur l’efficacité de la lignée stable CHO-FMG comme intermédiaire de la fusion. De plus, nous avons intégré dans la lignée fusogène, le gène de l’interleukine-2, qui devrait permettre d’augmenter l’efficacité de l’induction de la réponse immune. L’activation des cellules effectrices de l’immunité anti-tumorale via la présentation antigénique et/ou par des cytokines est au centre de ce travail. Une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents devrait permettre d’améliorer ces systèmes de vaccination non-conventionnels.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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

Les cellules de notre système immunitaire différencient les antigènes du Soi, envers lesquels elles ne doivent pas engendrer de réponse immunitaire effectrice, et les pathogènes qu’elles doivent éliminer. Outre les antigènes du Soi, le système immunitaire doit également tolérer des antigènes de l’environnement non pathogènes comme les aliments et les bactéries de la flore commensale qui colonisent l’intestin. Au sein de cette flore se trouvent des bactéries « probiotiques » dont certaines souches ont un effet préventif et/ou curatif dans le cadre d’allergies, de maladies inflammatoires ou même de cancers. Ces effets seraient au moins en partie dus à une action des probiotiques ou de leurs métabolites sur des cellules du système immunitaire. Les cellules dendritiques (DC) ont une grande plasticité qui leur permet, selon les signaux qu’elles perçoivent, de générer soit une réponse immunitaire effectrice pour éliminer les pathogènes soit une tolérance en induisant des lymphocytes T régulateurs. On les retrouve notamment au niveau de la muqueuse intestinale où elles sont susceptibles d’interagir avec les probiotiques. Nous avons analysé l’impact d’un surnageant de fermentation d’un milieu laitier simplifié par la bactérie probiotique Bifidobacterium breve C50 (BbC50sn) sur les DC humaines in vitro : ce surnageant entraîne la maturation de ces cellules (DC-BbC50sn) ainsi qu’une forte production d’IL-10 et une augmentation de leur survie via le TLR-2. L’analyse des gènes transcrits dans les DC-BbC50sn par la technique des puces à ADN met en évidence l’expression de gènes codant des molécules tolérogènes comme ILT-3, ILT-4 et PDL-1. De plus, nous montrons que les DC-BbC50sn induisent des lymphocytes T (LT) régulateurs fonctionnels in vitro. Ces LT régulateurs secrètent de l’IL-10 et du TGF-ß et nécessitent une activation spécifique d’alloantigène par des DC pour exercer leur activité suppressive. Nous avons également montré l’induction de LT régulateurs ayant des caractéristiques différentes par des DC traitées avec d’autres ligands de TLR-2 et TLR-4. Nous démontrons donc que BbC50sn peut avoir des capacités régulatrices au travers de son action sur les cellules dendritiques humaines en induisant des lymphocytes T régulateurs in vitro. Ces résultats représentent une base rationnelle de son utilisation en clinique. / The immune system protects our organism by removing pathogen bacteria and viruses while tolerating non-pathogenic antigens from self, environment and commensal bacteria. Some commensal bacteria called “probiotics” have been shown to exert beneficial effects on the host health. Recent studies demonstrated that these probiotic bacteria could act on immune cells either directly or via their metabolites. Dendritic cells (DC) are able to induce either an effective or a tolerogenic immune response depending on the environment signals. They can be found in the intestinal mucosa where they could interact with probiotic bacteria. We demonstrated that a bacteria-free fermentation product of Bifidobacterium breve C50 (BbC50sn) induced human DC maturation with high IL-10 production in vitro and prolonged their survival. The BbC50sn action on dendritic cells was mediated via the TLR-2 pathway. The DNA microarray analysis showed that BbC50sn-DC produced high levels of mRNA corresponding to genes encoding tolerogenic molecules such as ILT-3, ILT-4 and PDL-1. We also highlighted that these BbC50sn-DC could induce functional regulatory T cells in vitro. These regulatory T cells needed an alloantigen specific activation to exert their suppressive activity and didn’t act through a T cell-T cell contact. These regulatory T cells secreted IL-10 and TGF-ß; however, these cytokines didn’t appear to mediate the suppressive activity. We also showed that other dendritic cells treated with TLR-2 and TLR-4 ligands could induce regulatory T cells different from those induced by BbC50sn-DC. BbC50sn is thus able to exert a regulatory effect through this action on human dendritic cells by inducing regulatory T cells in vitro. As far as we know, it is the first demonstration of regulatory T cell induction by a probiotic derivative product. These results represent a rational basis for BbC50sn use in clinics.

Problème de santé mondial, le cancer tue chaque année des milliers de personnes en France, malgré de réels progrès dans les traitements médicaux. Parmi ceux-ci, l'immunothérapie qui vise à stimuler le système immunitaire afin qu'il reconnaisse et élimine les cellules tumorales, fait l'objet de nombreuses études, notamment depuis la découverte de lymphocytes T spécifiques d'antigènes tumoraux.<br />Bien que les premiers essais d'activation de lymphocytes T cytotoxiques réalisés in vitro et in vivo chez l'animal avec des peptides tumoraux ou des cellules tumorales aient été encourageants, les essais cliniques de vaccination qui ont succédé ont globalement échoué. Un nouvel axe de recherche est apparu avec l'amélioration des connaissances sur la biologie des cellules dendritiques myéloïdes (mDC), dont le rôle est primordial. En effet, les mDC sont capables d'initier les réponses immunes spécifiques car elles peuvent activer les lymphocytes T naïfs et restimuler les lymphocytes mémoires avec une grande efficacité. Les mDC sont, dès lors, devenues les candidates idéales pour l'immunothérapie anti-tumorale et les essais se sont multipliés. A nouveau, alors que les expériences réalisées in vitro et in vivo chez l'animal étaient très encourageantes, les essais cliniques ont été décevants ; l'injection de mDC chargées avec des antigènes tumoraux sous différentes formes n'induit que peu de réponses cliniques. Notre hypothèse est que l'efficacité de la vaccination anti-tumorale pourrait être améliorée par une optimisation du ciblage des antigènes tumoraux vers les DC in vivo. Dans ce travail, nous avons développé de nouvelles stratégies visant à vectoriser les antigènes tumoraux pour les délivrer efficacement, voire spécifiquement aux cellules dendritiques.<br />Dans un premier temps, nous avons ciblé le récepteur au mannose, exprimé par les mDC, grâce à un vecteur chimique (le RAFT) qui permet d'accrocher à la fois des résidus mannose et des antigènes tumoraux (melan-A). Nous avons montré que le RAFT(Man)16-melan-A était efficacement endocyté par les mDC et que le peptide tumoral était cross-presenté aux lymphocytes T spécifiques.<br />Dans un second temps, nous avons opté pour une stratégie permettant d'améliorer la stabilité de l'antigène tumoral et de le délivrer dans le cytosol des cellules en utilisant des virosomes. Les virosomes sont des particules dérivées du virus de l'Influenza, dont le matériel génétique a été retiré mais qui ont conservé les protéines membranaires du virus, et qui ont la particularité de pouvoir encapsuler des peptides ou des protéines. Grâce à la présence de l'hémagglutinine, ils peuvent être endocytés et ainsi délivrer leur contenu dans le cytoplasme de la cellule. Nous avons testé un virosome encapsulant le peptide tumoral melan-A et nous avons montré que les mDC étaient capables de présenter l'antigène tumoral aux lymphocytes T et de les activer efficacement. Parallèlement, nous avons réalisé la même étude sur une autre population de cellules dendritiques, les cellules dendritiques plasmocytoïdes (pDC). Ces cellules, encore largement méconnues, jouent un rôle unique dans l'immunité anti-virale grâce à la sécrétion d'IFN-. Dans ces expériences, réalisées avec une lignée de pDC développée dans notre laboratoire à partir des cellules d'un patient atteint d'une leucémie à pDC (lignée GEN2.2), nous avons montré que les pDC sont également capables de présenter un antigène encapsulé dans un virosome et d'activer efficacement les lymphocytes T spécifiques. <br />Nous avons, par ailleurs, approfondi notre étude sur les fonctions biologiques des pDC dans l'immunité antivirale, notamment leur capacité à cross-présenter des antigènes issus de l'endocytose de cellules traitées par un virus. Dans notre modèle, nous avons montré que des lymphocytes B incubés avec le virus de l'Influenza inactivé étaient phagocytés par les pDC, que les pDC étaient alors activées et que les antigènes viraux cross-présentés activaient des lymphocytes T spécifiques. Cette caractéristique confère un rôle potentiel dans l'initiation des réponses immunes au même titre que son homologue myéloïde, et un rôle intéressant dans l'immunité anti-tumorale.<br />Ainsi, à travers ce travail, nous avons développé des stratégies innovantes de vectorisation d'antigènes sur les cellules dendritiques en utilisant de nouveaux outils chimiques, viraux ou cellulaires. La validation in vitro de ces outils devra permettre, dorénavant, de mettre en place des expérimentations chez l'animal pour démontrer l'efficacité in vivo de ces stratégies.

Les cellules dendritiques constituent une population hétérogène de cellules d'origine hématopoïétique. Ces cellules interviennent au niveau de la réponse immunitaire innée et adaptative. On peut les classer en deux groupes, les cellules dendritiques myeloïdes (mDC) et les plasmacytoïdes (pDC). Les pDC sont connues pour être les principales cellules productrices d'interférons de type I qui ont une activité antivirale forte. L'infection par le virus de l'immunodéficience humaine (VIH) a une action sur la distribution et la fonction des cellules dendritiques. Ainsi le nombre des cellules dendritiques est diminué dans le sang des patients atteints par le VIH. Ce travail de thèse étudie les mécanismes liés à cette diminution. En particulier l'hypothèse de la domiciliation des cellules dendritiques dans les organes lymphoïdes. Nous montrons une accumulation des pDC dans la rate des patients infectés contrairement aux mDC. Dans les ganglions de macaques cynomolgus en début d'infection par le SIV, modèle animal de l'infection par VIH, nous montrons aussi une domiciliation des pDC. Dans la rate des patients étudiés, les pDC sont immatures et ne semblent pas être les cellules productrices d'IFN-α. D'autres cellules comme les macrophages et les lymphocytes T et B semblent prendre le relais. En revanche, chez le singe, la production d'IFN-α en primoinfection semble bien due aux pDC. Elle est corrélée avec l'apparition de mécanismes liés à la tolérance comme la sécrétion d'indoléamine 2,3-dioygénase et l'induction de lymphocytes T régulateurs. La production d'IFN-α en primo-infection semble ainsi nécessaire à l'élimination du virus. Toutefois lorsqu'elle atteint un niveau élevé, elle a des effets délétères pour la mise en place d'une réponse immunitaire stérilisante, via l'induction de mécanismes régulateurs. Au stade chronique de l'infection, la production d'IFN-α semble promouvoir l'activation générale du système immunitaire et favoriser sa destruction.