Les cellules dendritiques (DC) sont une charnière entre immunité innée et adaptative. Les DC du sous-type CD8a+ excellent à la présentation croisée d’antigènes exogènes pour activer les lymphocytes T (LT) CD8+. Mon projet de thèse consistait à analyser la contribution de gènes sélectivement exprimés par les DC CD8a+ à leur spécialisation fonctionnelle. Nous avons d’abord analysé le rôle du récepteur de chimiokine XCR1 que les DC CD8a;+ expriment spécifiquement. XCR1 reconnait XCL1, une chimiokine qui a un pouvoir attractant sur les DC CD8a+ in vitro, et qui est exprimée par les cellules NK, les lymphocytes innés de type 1 et les LT CD8+ activés. Nous avons montré que XCR1 était indispensable à l’hôte pour résister à une infection par le cytomégalovirus murin, en permettant l’activation optimale des cellules NK. L’axe XCL1-XCR1 est donc un moyen privilégié de communication entre les cellules NK et les DC CD8a+. Ensuite, nous avons utilisé un modèle murin ciblant spécifiquement les DC CD8a+ pour montrer leur rôle majeur dans la réactivation des LT CD8+ mémoires au cours d’infections secondaires. Enfin, nous avons tenté d’analyser si une autre molécule préférentiellement exprimée par les DC CD8a+, la GTPase Rab7b, était impliquée dans la présentation croisée des antigènes. Dans d’autres cellules, Rab7b interviendrait dans l’échange de matériel entre le réseau trans-Golgien et les endosomes tardifs. Dans les DC CD8a+, cette activité pourrait favoriser le trafic intracellulaire des antigènes vers les endosomes où s’effectue la présentation croisée. Mon travail de thèse a permis de mieux comprendre comment les DC CD8a+ activent les lymphocytes effecteurs innés et adaptatifs. / Dendritic cells (DC) link innate and adaptive immunity. The CD8α+ DC subtype is particularly efficient in activating CD8+ T cells through cross-presentation of exogenous antigens. The aim of my PhD project was to analyze the role of genes specifically expressed by CD8a+ DC in the functional specialization of these cells. First we investigated the role of the chemokine receptor XCR1 in the biology of CD8a+ DC. In mice, XCR1 is a powerful chemo-attractive molecule for CD8a+ DC in vitro. It recognizes XCL1, a chemokine expressed by NK cells, type 1 innate lymphoid cells, and activated CD8+ T cells. We have shown that XCR1 is crucial for the resistance to murine cytomegalovirus (MCMV) infection, allowing optimal activation of NK cells. Thus, the XCL1-XCR1 axis is a privileged way of communication between NK cells and CD8a+ DC. We then used a mouse model which specifically targets CD8a+ DC, to show their major role in the reactivation of memory CD8+ T cells upon diverse secondary infections. Finally, we tried to investigate the potential role in antigen cross-presentation of another molecule selectively expressed by CD8a+ DC, the Rab7b GTPase. ,. Indeed, in another cell type, Rab7b could be involve in material exchange between the trans-golgi network and late endosomes. In CD8a+ DC, this process could favor the intracellular trafficking of endocytosed antigens towards the endosomes where cross-presentation occurs. In summary, my PhD work advanced our understanding of how CD8a+ DC activate innate and adaptive effector lymphocytes

Les fibroblastes associés au cancer (CAF) jouent un rôle central dans un processus complexe d'interaction entre les tumeurs et le stroma et favorisent la croissance tumorale. Des preuves émergentes suggèrent que ces fibroblastes sont impliqués dans l'altération de la réponse immune anti-tumorale. Cependant, les mécanismes immuno-modulateurs sous-jacents dépendants de ces fibroblastes ne sont encore que très partiellement définis. Au cours de ma thèse, j’ai mis en évidence que les fibroblastes associés au mélanome diminuent la susceptibilité des cellules tumorales de mélanome à la lyse induite par les cellules Natural killer (NK) par un mécanisme dépendant de la sécrétion de métalloprotéinases matricielles (MMPs) actives. Cette sécrétion de MMPs réduit l'expression de deux ligands du récepteur activateur NKG2D, MICA/B, à la surface des cellules tumorales et diminue par conséquent l'activité cytotoxique des cellules NK dépendante de NKG2D contre les cellules tumorales de mélanome. D’autre part, grâce à une approche génomique globale, mon travail a montré que l’hypoxie au sein du stroma tumoral pourrait augmenter les capacités immuno-modulatrices des CAFs en modifiant l’expression d’un ensemble de gènes qui codent pour des protéines immunosuppressives. L’ensemble de ces résultats démontrent donc que les CAFs sont des déterminants essentiels modifiant la susceptibilité des cellules tumorales aux cellules tueuses mais qu’il existerait également un dialogue entre le microenvironnement hypoxique et les CAFs leur permettant d’augmenter leur potentiel immunosuppresseur. / Cancer-associated fibroblasts (CAF) play a central role in a complex process of interaction between tumors and stroma and promote tumor growth. Emerging evidence suggest that these fibroblasts are involved in the alteration of the anti-tumor immune response. However, the underlying immunomodulatory mechanisms dependent on these fibroblasts are still only partially defined. During my thesis, I demonstrated that melanoma-associated fibroblasts decrease the susceptibility of melanoma tumor cells to Natural killer (NK) cell lysis through a mechanism dependent on the secretion of active matrix metalloproteinases (MMPs). This secretion of MMPs reduces the expression of the two NKG2D ligands, MICA/B at the surface of the tumor cells and consequently decreases the NKG2D-dependent cytotoxic activity of NK cells against melanoma tumor cells. On the other hand, using a global genomic approach, my results suggested that hypoxia within the tumor stroma could increase the immunomodulatory capacities of CAFs by modifying the expression of a set of genes that encode for immunosuppressive proteins. Together, our results show that CAFs are essential determinants modifying the susceptibility of tumor cells to killer cells but that there is also a crosstalk between the hypoxic microenvironment and the CAFs allowing them to increase their immunosuppressive potential.

Les cellules T CD8+ jouent un rôle primordial dans le contrôle des infections virales en limitant la dissémination des cellules infectées. Lors de l’infection chronique par le virus HIV, les cellules T CD8+ HIV-spécifiques ne se différencient pas en cellules effectrices fonctionnelles capables de tuer les cellules infectées par le virus ; ces cellules ne sont plus capables de proliférer ou de produire l’ IL-2. Ces cellules expriment PD-1 et l’engagement de PD-1, par son ligand, aboutit a plusieurs de ces déficits fonctionnels des cellules T . Le rôle de PD-1 dans la régulation d'évènements transcriptionnels contrôlant la différentiation et l'obtention des fonction effectrices des cellules T CD8+ reste à démontrer. Id2 joue un rôle central dans la différenciation des cellules T CD8+ effectrices. Nous avons émis l’hypothèse que le défaut de maturation observé chez les cellules T CD8+ PD-1 high HIV-spécifiques (CD8+PD-1hi) au cours de l’infection chronique par le virus HIV pouvait être lié à la diminution d’expression du régulateur Id2. Nous avons ainsi démontré que l'engagement de PD-1 contribuait à une diminution d'expression de Id2 et de ses cibles transcriptionnelles. La surexpression de Id2 de ces cellules a permis de restaurer l'expression de marqueurs tels que Granzyme B et Bcl-2 et diminuir l’expression du marqueur de maturation de CD27. La famille des cytokines à chaine gamma joue un rôle clef dans la survie et l’homéostasie des cellules T. Dans ce travail, nous avons démontré que l’IL-15 était unique grâce à ses capacités de stimulation de l’expression d’Id2 et ses propriétés favorisant la survie ainsi que la différenciation des cellules T CD8+ effectrices. l’IL-15 induit la prolifération de toutes les populations de cellules T mémoires provenant de donneurs sains. L’addition de cette cytokine aux sous-populations cellulaires Ttm et Tem a permis leur différenciation en cellules effectrices capables de produire Granzyme B alors que la stimulation par l’IL-15 des cellules Tcm ne favorise pas leur différenciation. Un test de cytotoxicitié par cytométrie en flux nous a permis de confirmer que la stimulation de cellules T CD8+ HIV spécifiques par l’IL-15 favorisait l’expression de Id2 et restaurait les fonctions cytotoxiques des cellules T CD8+ HIV spécifiques. En conclusion, nous avons pour la première fois dans cette thèse défini les mécanismes moléculaires impliqués dans la modulation de l’expression du régulateur transcriptionnel Id2 par l’IL-15. Nous avons également révélé comment l’engagement de PD-1 conduisait a une altération de l’expression et de la fonction d’Id2 et favorisait la diminution des fonctions effectrices des cellules T CD8-HIV spécifiques. Une perspective de traitement avec des agents tels que l’IL-15 ou le bloquage de PD-1, en combinaison avec les traitements conventionnels, pourrait contribuer à une meilleure stimulation des réponses immunes favorisant ainsi la réactivation des cellules T CD8+ et permettant la destruction de cellules T CD4+ infectées de manière latente. / CD8+ T cells play a fundamental role in controlling viral replication and dissemination by killing virus-infected cells. However during chronic HIV infection HIV-specific CD8+ T cells fail to differentiate to functional cytotoxic effector cells and develop functional defects such as loss of IL-2 secretion, decreased proliferation and express high levels of PD-1. Persistent expression of PD-1 and triggering by its ligand results in immune dysfunction; it is not known how PD-1 signaling influences transcriptional events involved in T cell differentiation and effector function. We found that the transcriptional regulator Id2 was downregulated in PD-1hi HIV-specific CD8+ T cells when compared to PD-1low CMV-specific CD8+ T cells from the same HIV-infected donors. Since Id2 has been shown to play a central role during differentiation of effector CD8+T cells, we hypothesized that skewed maturation of the PD-1hi HIV-specific CD8+ T during chronic HIV infection could result from decreased levels of Id2. We found that signals transduction pathways downstream of PD-1 ligation inhibited the expression of Id2; transfection of PD-1hi effector cells from HIV infected individuals with a Tat-Id2 construct could reverse an apoptotic fate associated with the exhausted phenotype. Finally, overexpression of Id2 restored expression of Granzyme-B and Bcl-2 and led to a decreased expression of the T cell maturation marker CD27. Although the extrinsic signals and costimulation needed to activate cell proliferation and effector function are well known, signal-transduction pathways that regulate differentiation of memory cells to effector cells are beginning to be understood. Thechain family of cytokines is essential for the survival and homeostasis of T cells; they have pleiotropic effects on the differentiation of effector and memory virus-specific CD8+ T cells. IL-15 was unique among gamma-chain cytokines in upregulating the expression of Id2 and promoting the survival and differentiation of effector memory CD8+ T cells. IL-15 induced proliferation of all memory subsets from healthy subjects but only induced differentiation, Granzyme-B production, and cytotoxic effector function in CD8+ Ttm and Tem cells. Stimulation of Tcm with IL-15 failed to induce their differentiation; this was associated with their decreased ex vivo levels of IL-15R when compared to Tem and Ttm subsets. Finally, we developed a single cell flow-cytometry cytotoxicity assay, and found that stimulation of CD8+T cells from HIV chronically infected subjects with peptide plus IL-15 induced the differentiation of tetramer+ CD8+ Ttm cells and restored Id2 expression and their cytotoxic activity . Overall, we illustrate in this thesis, for the first time, the molecular mechanisms of effector T cell differentiation mediated by IL-15 and its downstream transcriptional regulator Id2; we reveal how PD-1 engagement leads to alteration of the Id2 pathway leading to decreased effector function of the HIV-specific CD8+ T cells. Immunotherapy with agents such as IL-15 or PD-1 blocking antibody that increase levels of Id2 expression , in combination with HAART, should trigger the functional re-activation of HIV-specific CD8+ T cells and the killing of latently HIV-infected CD4+ T cells.