La plupart des chimiothérapies sont connues pour exercer une immunosuppression en plus de leur effet cytotoxique, car elles ciblent sans distinction les cellules à prolifération rapide telles que les cellules tumorales ainsi que les cellules du système immunitaire. Cependant, la radiothérapie ainsi que certaines chimiothérapies comme les anthracyclines ou l’oxaliplatine ont montré une propriété immunostimulante, grâce à l’induction d’une mort cellulaire dite immunogène. Cette mort cellulaire se caractérise par la libération de signaux de danger par la cellule mourante qui vont activer le système immunitaire. Tout d’abord, l’exposition de la calréticuline à la surface de la cellule va être un signal de phagocytose pour les cellules dendritiques. Les cellules succombant à la mort cellulaire libèrent aussi HMGB1 qui en se liant à TLR4 permet un apprêtement et une présentation des antigènes tumoraux efficace. Ensuite, la libération d’ATP qui agit sur les récepteurs P2RX7 permet l’activation de l’inflammasomme NLRP3 et conduit à la sécrétion d’IL-1β indispensable pour l’activation des lymphocytes T CD8+ sécrétant de l’IFN-γ. L’autophagie est un processus de dégradation permettant de limiter l’instabilité génomique et l’initiation de cancers. L’autophagie, peut être induite après un stress du réticulum endoplasmique, qui est nécessaire à l’exposition de la calréticuline lors de la mort cellulaire immunogène. Nous avons donc cherché à évaluer l’importance de l’autophagie après traitement aux chimiothérapies immunogènes. Nous avons montré que l’autophagie est requise pour induire la libération d’ATP lors de la mort cellulaire immunogène. De plus, nous avons montré que l’ATP libéré par les cellules mourantes après traitement aux chimiothérapies immunogènes permet le recrutement de cellules de type monocyte inflammatoire (CD11b+Ly6ChighLy6G-) ainsi que de leurs précurseurs. En outre, l’ATP est un facteur important dans la différenciation de ces cellules en cellules dendritiques inflammatoires. Les cellules CD11b+Ly6ChighLy6G- ont montré une grande capacité à présenter les antigènes tumoraux aux lymphocytes T CD8+ permettant leur activation. Les cellules déficientes pour l’autophagie n’ont quant à elles pas permit le recrutement de cellules dendritiques dans les tumeurs ni l’activation de lymphocytes T CD8+. Ces travaux ont permit de montrer l’importance de l’autophagie pour mettre en place une réponse immunitaire anti-tumorale spécifique lors du traitement avec des chimiothérapies immunogènes. De plus, nous avons montré que l’ATP est impliqué dans le recrutement et la différenciation de cellules avec un phénotype de monocytes inflammatoires. L’ensemble de ces résultats apporte de nouveaux éléments dans la caractérisation du processus de mort cellulaire immunogène. / Most of the cytotoxic agents used in cancer therapy are known to be immunosuppressive, because of their unspecific targeting of rapidly dividing cells, like tumor cells, but also cells of the immune system. However, radiotherapy, as well as some chemotherapeutic agents such as anthracyclines or oxaliplatine were reported to have immunostimulatory effects, thanks to their capacity to induce immunogenic tumor cell death. This type of cell death is characterized by the release of danger signals from the dying tumor cell, which will activate the immune system. As a first event, exposure of calreticulin from the dying tumor cell will act as an « eat-me » signal for dendritic cells. Once released, the nuclear protein HMGB1 will bind to TLR4, facilitating antigen processing and presentation. The dying tumor cells will also release ATP, which acts on P2X7 receptors and activates NLRP3 inflammasomme, leading to IL-1 release, necessary for IFN-- producing CD8+ T cells activation. Autophagy is a degradation process limiting genomic instability and cancer initiation. It can be induced after a stress of the endoplasmic reticulum (ER). ER-stress is also involved in calreticulin exposure during immunogenic cell death, so we aimed at understanding the role of autophagy in immunogenic cell death. We found that autophagy is required for the release of ATP after treatment with immunogenic chemotherapies. Moreover, we showed that ATP released from the dying cells is necessary for the recruitment of immune cells with inflammatory monocyte phenotype (CD11b+Ly6ChighLy6G-), as well as their precursors. ATP was also important for the differentiation of these inflammatory monocytes into dendritic cells. These CD11b+Ly6ChighLy6G- cells were efficient in presenting the tumor antigens to CD8+ T cells, and to induce a tumor-specific immune response. However, autophagy-deficient cells were not able to recuit dendritic cells or to induce CD8+ T cells activation. These studies showed the importance of autophagy in tumor-specific immune response, after treatment with immunogenic chemotherapies. We also reported that ATP is involved in the recruitment and differentiation of cells with inflammatory monocytes phenotype. Altogether, these results give new insights in the concept of immunogenic cell death.

L'utilisation des nanobiotechnologies dans le domaine de la santé est en plein essor. Les nanoparticules de poly(acide lactique) (PLA) représentent un nanosystème biocompatible capable d'accroître la spécificité et l'efficacité de traitements thérapeutiques et vaccinaux administrables par voie muqueuse et intraveineuse. Toutefois, l'optimisation de ces nanosystèmes se heurte à une caractérisation incomplète de leur biodistribution in vivo, en particulier à l'échelle cellulaire.L'objectif de ce travail de thèse est d'enrichir les connaissances sur la biodistribution des nanoparticules de PLA in vivo après administration muqueuse ou intraveineuse, dans le but d'élargir les perspectives d'optimisation et d'utilisation. Animal complexe et adapté pour les études sur organisme-entier, le modèle du poisson-zèbre (Danio rerio) a été utilisé. Pour mener à bien ce projet, une méthodologie rigoureuse d'analyse de la biodistribution des nanoparticules de PLA a été développée. Ce qui permit, après administration par balnéation, d'en révéler le fort tropisme inné envers les cellules dendritiques muqueuses. Ces données ont servi à élaborer une stratégie de ciblage, utilisant la lectine agglutinine de cacahuète, capable d'augmenter la prise en charge des nanoparticules de PLA par les branchies et la peau. Enfin, l'étude du devenir de ces nanoparticules après injection intraveineuse, a révélé de nombreuses interactions avec le système circulatoire. Ce travail a permis d'approfondir la connaissance des interactions des nanoparticules de PLA avec le vivant, soulignant le potentiel prometteur de ces nanoparticules pour la vaccination muqueuse / Medecine shows a growing interest regarding nanobiotechnologies. Among them are poly(lactic acid) (PLA) nanoparticles, which represent a biocompatible and competent nanosystem to heighten the specificity and efficacy of diverse therapeutic and vaccine treatments, following mucosal and intravenous administration. However, the further optimization of such nanosystem is poised by the lack of informations regarding their in vivo biodistribution, especially at the cellular level.The main objective of this PhD is to increment the knowledge about PLA nanoparticles biodistribution in vivo, after muquous and intravenous administration, to further expand their optimisation and use perspectives. The zebrafish model has been utilized to perform this research because of his conserved complexity as well as his suitability for whole-organism studies.To fulfill this project, a precise methodology has been developed to analyze the PLA nanoparticles biodistribution. Which allowed, after bathing administriation, to unveil their robust innate tropism toward mucous dendritic cells. From these data has been established a targeting strategy, utilizing the peanut agglutinin lectin, which has been proved to enhance nanoparticle uptakes by both gills and skin mucosae. Finally, the study of PLA nanoparticles behavior and destiny after intravenous injection, revealed numerous elaborated interactions with the circulatory system.Overall, this work has been able to strengthen our understandings of PLA nanoparticles among living organisms, furthermore highlighting their promizing potential as nanovehicles for mucosal vaccines

La sclérose en plaques (SEP) est caractérisée par des infiltrations périvasculaires de cellules immunitaires et par de la démyélinisation au sein du système nerveux central (SNC). Ces deux paramètres de la maladie sont associés à la fragilisation de la barrière hémato-encéphalique (BHE). En ce sens, le recrutement des cellules présentatrices d’antigène (CPA) myéloïdes, telles que les monocytes, les macrophages et les cellules dendritiques, dans le SNC à travers la BHE, est une étape cruciale dans l’initiation et la persistance de l’inflammation cérébrale. Nerve injury-induced protein (Ninjurin)-1 est une nouvelle molécule d’adhérence qui médie une interaction de type homophilique et dont l’expression sur l’endothélium vasculaire de la BHE humaine fut identifiée grâce à une analyse protéomique des protéines associées à la BHE. Les résultats présentés dans ce mémoire montrent que l’expression de Ninjurin-1 augmente dans un contexte inflammatoire dans les cultures primaires de cellules endothéliales de la BHE (CE-BHE) et sur les CPA myéloïdes humaines ex vivo et générées in vitro. De plus, les CPA infiltrantes retrouvées dans les lésions cérébrales de patients atteints de SEP et dans le SNC des souris atteintes d’encéphalomyélite autoimmune expérimentale (EAE), le modèle murin de la SEP, expriment de hauts niveaux de Ninjurin-1. À l’aide du modèle in vitro de la BHE, la neutralisation de Ninjurin-1 restreint spécifiquement la migration des monocytes à travers les CE-BHE sans affecter le recrutement des lymphocytes, ni la perméabilité des CE-BHE. Enfin, les souris atteintes d’EAE et traitées avec un peptide bloquant dirigé contre Ninjurin-1 présentent une maladie moins sévère ainsi qu’une diminution des CPA infiltrant le SNC et ce comparé au groupe contrôle. Ces résultats suggèrent que Ninjurin-1 est une molécule d’adhérence de la BHE impliquée dans le recrutement de CPA myéloïdes au sein du SNC et qu’elle peut être considérée comme une cible thérapeutique potentielle en SEP. / Multiple Sclerosis (MS) is characterized by perivascular infiltrations of immune cells and by demyelination in the central nervous system (CNS). These two hallmarks of the disease are associated with the disruption of the blood-brain barrier (BBB). The recruitment of monocytes, macrophages and dendritic cells, the so-called myeloid antigen-presenting cells (APCs), in the CNS through the BBB is thought to play a crucial role in the initiation and the persistence of the disease. Therefore the identification of the molecular mechanisms involved in the migration of myeloid APCs into the CNS is considered a valid therapeutic option in MS. Nerve injury-induced protein (Ninjurin)-1, a novel adhesion molecule that mediates homophilic binding, was found to be expressed in the vascular endothelium of the BBB following a proteomic screen of human BBB-associated proteins. Ninjurin-1’s expression increases during an inflammatory context in primary cultures of endothelial cells of the BBB (BBB-ECs) and on ex vivo and in vitro generated myeloid APCs. In addition, infiltrating APCs in human MS lesions and in the CNS of the murine model of MS, the mice affected with experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), express high levels of Ninjurin-1. Using an experimental model of the BBB, the neutralization of Ninjurin-1 specifically restricts the migration of monocytes across the BBB-ECs without affecting the recruitment of lymphocytes or the permeability of the BBB-ECs. Finally, EAE mice treated with a Ninjurin-1 blocking peptide have reduced disease severity and a reduced infiltration of myeloid APCs in the CNS, as compared to the control group. Our results show that Ninjurin-1 is an adhesion molecule of the BBB involved in the recruitment of myeloid APCs to the CNS and is also a potential therapeutic target to dampen CNS inflammatory processes, as occurs in MS.

La sclérose en plaques (SEP) est caractérisée par des infiltrations périvasculaires de cellules immunitaires et par de la démyélinisation au sein du système nerveux central (SNC). Ces deux paramètres de la maladie sont associés à la fragilisation de la barrière hémato-encéphalique (BHE). En ce sens, le recrutement des cellules présentatrices d’antigène (CPA) myéloïdes, telles que les monocytes, les macrophages et les cellules dendritiques, dans le SNC à travers la BHE, est une étape cruciale dans l’initiation et la persistance de l’inflammation cérébrale. Nerve injury-induced protein (Ninjurin)-1 est une nouvelle molécule d’adhérence qui médie une interaction de type homophilique et dont l’expression sur l’endothélium vasculaire de la BHE humaine fut identifiée grâce à une analyse protéomique des protéines associées à la BHE. Les résultats présentés dans ce mémoire montrent que l’expression de Ninjurin-1 augmente dans un contexte inflammatoire dans les cultures primaires de cellules endothéliales de la BHE (CE-BHE) et sur les CPA myéloïdes humaines ex vivo et générées in vitro. De plus, les CPA infiltrantes retrouvées dans les lésions cérébrales de patients atteints de SEP et dans le SNC des souris atteintes d’encéphalomyélite autoimmune expérimentale (EAE), le modèle murin de la SEP, expriment de hauts niveaux de Ninjurin-1. À l’aide du modèle in vitro de la BHE, la neutralisation de Ninjurin-1 restreint spécifiquement la migration des monocytes à travers les CE-BHE sans affecter le recrutement des lymphocytes, ni la perméabilité des CE-BHE. Enfin, les souris atteintes d’EAE et traitées avec un peptide bloquant dirigé contre Ninjurin-1 présentent une maladie moins sévère ainsi qu’une diminution des CPA infiltrant le SNC et ce comparé au groupe contrôle. Ces résultats suggèrent que Ninjurin-1 est une molécule d’adhérence de la BHE impliquée dans le recrutement de CPA myéloïdes au sein du SNC et qu’elle peut être considérée comme une cible thérapeutique potentielle en SEP. / Multiple Sclerosis (MS) is characterized by perivascular infiltrations of immune cells and by demyelination in the central nervous system (CNS). These two hallmarks of the disease are associated with the disruption of the blood-brain barrier (BBB). The recruitment of monocytes, macrophages and dendritic cells, the so-called myeloid antigen-presenting cells (APCs), in the CNS through the BBB is thought to play a crucial role in the initiation and the persistence of the disease. Therefore the identification of the molecular mechanisms involved in the migration of myeloid APCs into the CNS is considered a valid therapeutic option in MS. Nerve injury-induced protein (Ninjurin)-1, a novel adhesion molecule that mediates homophilic binding, was found to be expressed in the vascular endothelium of the BBB following a proteomic screen of human BBB-associated proteins. Ninjurin-1’s expression increases during an inflammatory context in primary cultures of endothelial cells of the BBB (BBB-ECs) and on ex vivo and in vitro generated myeloid APCs. In addition, infiltrating APCs in human MS lesions and in the CNS of the murine model of MS, the mice affected with experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), express high levels of Ninjurin-1. Using an experimental model of the BBB, the neutralization of Ninjurin-1 specifically restricts the migration of monocytes across the BBB-ECs without affecting the recruitment of lymphocytes or the permeability of the BBB-ECs. Finally, EAE mice treated with a Ninjurin-1 blocking peptide have reduced disease severity and a reduced infiltration of myeloid APCs in the CNS, as compared to the control group. Our results show that Ninjurin-1 is an adhesion molecule of the BBB involved in the recruitment of myeloid APCs to the CNS and is also a potential therapeutic target to dampen CNS inflammatory processes, as occurs in MS.