Le lymphome folliculaire (FL) est le lymphome B indolent le plus fréquent. Outre des altérations géniques récurrentes, le micro-environnement tumoral, et notamment les cellules stromales lymphoides,joue un rôle majeur dans le développement de ce cancer. Cependant, la caractérisation in-situ des cellules stromales lymphoïdes chez l'homme tout comme les facteurs menant à la polarisation du stroma en un stroma protumoral ont été peu étudiés. Dans cette thèse, nous avons montré, que les cellules stromales présentes dans les ganglions et la moelle osseuse envahis des patients atteints de FL surexpriment fortement la chimiokine CXCL12. Nous avons ensuite tenté de comprendre les mécanismes responsables de cette induction. Alors que les cellules B tumorales induisent une surexpression de la chimiokine CCL2 dans les cellules stromales de façon dépendante de leur synthèse de TNF, elles ne contribuent pas à l'induction de CXCL12. A l'inverse, le principal compartiment TCD4 impliqué dans la croissance tumorale du FL, les cellules T follicular helper (TFH), augmentent l'expression de CXCL12 dans les cellules stromales. Le taux d'IL-4, la principale cytokine produite par les TFH de FL, est d'ailleurs corrélé à celui de CXCL12 au sein de ma niche tumorale du FL. De plus, à l’aide d'un modèle de différenciation en stroma lymphoide, nous avons démontré que l’IL4 induit l’expression de CXCL12 par les cellules stromale in vitro. Cette production est augmentée quand les cellules stromales sont déjà engagées vers la voie de différentiation lymphoide par un traitement TNF/LT qui favorise l'activation de STAT6 par l'IL-4. Nous avons validé ces résultats dans un modèle de formation d'organe lymphoide ectopique chez la souris. Enfin, CXCL12 induit la migration et l'adhésion au stroma des B de FL via l'activation de cascades de signalisations qui peuvent être abrogées par l'utilisation d'un inhibiteur de Btk utilisé en clinique, l'Ibrutinib. Ces résultats sont en faveur de l'intérêt de considérer la boucle IL-4/CXCL12 pour développer de nouvelles stratégies thérapeutiques dans cette pathologie constamment fatale. / Follicular lymphoma (FL) is the most frequent indolent B-cell lymphoma. Beside recurrent genetic alterations, tumor microenvironment, including lymphoid stromal cells, has been shown to play a key role in FL development. However, in situ characterization of lymphoid stromal cells is still lacking in humans and there are very few studies focusing on the factors that could lead to stroma polarization in normal and pathological context. In this thesis, we showed first that in FL, lymph node (LN) and bone marrow (BM) infiltrating stromal cells highly express the chemokine CXCL12. We next focused on the mechanisms underlying this upregulation. Interestingly, whereas malignant FL B cells induced overexpression of CCL2 in stromal cells in a TNF-dependent manner, they did not contribute to CXCL12 induction. Conversely, FL-infiltrating follicular helper T cells (FL-TFH), the key FL-supportive T-cell subset could trigger CXCL12 expression in stromal cells. IL-4 is the main FL-TFH-derived cytokine and showed a positive correlation with CXCL12 expression inside FL cell niches. Moreover, based on our in vitro lymphoid stroma differentiation model, we demonstrated that IL-4 promoted CXCL12 expression in stromal cells, together with a phenotype close to that identified in situ within FL cell niche. Such IL4 dependent CXCL12 regulation is more pronounced in stromal cells already committed towards lymphoid stromal cells by a prestimulation by TNF/LT in association with an increased STAT6 activation. These data were validated in a model of ectopic lymphoid organ formation in mice. Finally, CXCL12 induced FL B-cell migration, and adhesion to stromal cells through the activation of a signaling pathway that could be abrogated by the Btk inhibitor Ibrutinib. These data argue for considering IL-4/CXCL12 axis as a potential therapeutic target to disrupt FL protective cell niche in this still fatal malignancy.

CXCR3 appartient à la famille des récepteurs couplés aux protéines G. Avec ses ligands, les chimiokines CXC, CXCR3 régule diverses fonctions biologiques et participe à de nombreux processus comme l’angiogenèse, l’inflammation et le cancer. La complexité de CXCR3 provient de son épissage alternatif qui conduit à des isoformes distinctes. CXCR3-A est reconnu pour promouvoir la prolifération, la survie et la migration cellulaire tandis que CXCR3-B induit des signaux inhibiteurs de la croissance cellulaire.Le modèle cellulaire U87, dérivé d’un glioblastome humain, a été utilisé afin d’étudier les mécanismes moléculaires régulant l'activité et le trafic des isoformes de CXCR3 dans les cellules tumorales. CXCR3 est le récepteur fonctionnel de l’activité angiostatique de CXCL4 et son variant CXCL4L1. En fonction de leur état d'oligomérisation, ces deux chimiokines ont des interactions préférentielles avec les isoformes de CXCR3. L’activation de CXCR3-A conduit à un important changement conformationnel et induit des voies de signalisation pro-migratoires. L’étude du trafic souligne l’importance de la clathrine et du réseau Trans-Golgi dans l’internalisation et le recyclage de CXCR3-A. Pour la première fois, LRP-1 a été identifié comme nouveau partenaire de CXCR3-A. LRP1 n’est pas seulement reconnu comme un récepteur de l’endocytose mais également comme une protéine de la signalisation. LRP1 interagit avec CXCR3-A au niveau extracellulaire et régule sa conformation, son trafic et son activité pro-tumorale.L'utilisation de modèles cellulaires d'adénocarcinome pancréatique a permis de caractériser CXCL4L1 comme facteur pro-tumoral, via l’activation de CXCR3-A dans les cellules tumorales. CXCL4L1 apparait pour la première fois comme un biomarqueur important dans la progression du cancer pancréatique.Dans les différents modèles, les signalisations chimiokines CXC/CXCR3-A induisent une augmentation des propriétés invasives tumorales. Au niveau moléculaire, l’association de CXCR3 à diverses protéines (ligands et partenaires) est essentielle pour réguler les fonctions biologiques de la cellule tumorale.Les nanoparticules sont désormais connues comme une nouvelle génération d'anticorps thérapeutiques présentant de nombreux avantages par rapport aux anticorps conventionnels. Ainsi, le développement de nanoparticules associées à des inhibiteurs de CXCR3 apparaît comme une nouvelle stratégie thérapeutique anti-tumorale prometteuse. / CXCR3 belongs to the G-protein-coupled receptors family. With its ligands, the CXC chemokines, CXCR3 regulates several biological functions and plays important roles in angiogenesis, inflammation and cancer. The interaction with CXCR3 is rather complex due to the presence of distinct spliced isoforms. CXCR3-A is known to promote cell proliferation, survival, and migration while CXCR3-B leads to cell growth inhibition.The human glioblastoma cell model, U87, was used to study the molecular mechanisms regulating the activity and trafficking of CXCR3 isoforms in tumor cells. CXCR3 has been reported as the functional receptor for the angiostatic activity of CXCL4 and its variant CXCL4L1. Depending on their oligomerization status, these two chemokines present preferential interaction with CXCR3 isoforms. Activation of CXCR3-A leads to an important conformational change and induces pro-migratory signaling pathways. Studies on the vesicular trafficking highlight the importance of the clathrin and the Trans-Golgi network for both internalization and recycling of CXCR3-A. For the first time, LRP-1 is identified as a new partner of CXCR3-A. LRP1 is not only recognized as an endocytic receptor but also as a signaling protein. LRP1 interacts with CXCR3-A via its extracellular α subunit and regulates CXCR3-A conformation, trafficking and pro-tumoral activity.Pancreatic ductal adenocarcinoma cell models were used to characterize CXCL4L1 as a pro-tumoral factor that activates CXCR3-A in tumor cells. For the first time, CXCL4L1 appears as an important biomarker for pancreatic cancer progression.In the different cell models, signaling pathways of CXC chemokine/CXCR3-A lead to an increase in tumor invasive properties. At the molecular level, the association of CXCR3 with various proteins (ligands and partners) is essential to regulate tumor cell biological functions.The nanoparticles are now known as a new generation of therapeutic antibodies with many advantages over conventional antibodies. Thus, the development of nanoparticles associated to CXCR3 inhibitors appears as a new promising pharmacological targeted strategy to treat cancer.

Les chimiokines sont des petites protéines qui régulent la migration et le "homing" des cellules leucocytaires. Elles jouent également un rôle clef dans le développement de certains cancers en régulant les phénomènes de prolifération, d'angiogenèse ou encore de migration des cellules métastatiques. À ce jour, environs 40 chimiokines et plus de 19 récepteurs appartenant à la famille des récepteurs couplés aux protéines G (RCPGs) ont été répertoriés. De nombreuses études ont montré que les récepteurs liant les chimiokines pouvaient s'associer sous forme de complexes homo et hétéromériques. Les conséquences fonctionnelles associées à l'hétéromérisation sont diverses et fonction de la nature des récepteurs étudiés, du type de cellules sur lesquelles ces récepteurs sont exprimés et de l'expression relative des récepteurs. Cependant, le rôle physiologique exact de l’hétéromérisation des récepteurs aux chimiokines, et des RCPGs de manière générale, resteencore peu connu. Nous avons tenté de répondre à cette question dans ce travail de doctorat en étudiant plus particulièrement l’hétéromérisation de CXCR4 et CCR7 au cours du développement des lymphocytes B. Nous avons montré que le récepteur CXCR4 est exprimé à la surface des lymphocytes B à tous les stades de leur développement et qu’une diminution de l’expression de CXCR4s’opère lors de la transition du stade Pré-B vers les stades B immatures et matures. Cette transition s’accompagne d’une «uprégulation » du récepteur CCR7 qui est le plus fortement exprimé à la surface des lymphocytes B matures. Nous avons par ailleurs montré que la transition du stade Pré-B vers les stades B immatures et matures s’accompagne d’une forte inhibition de CXCR4, les cellules B matures étant totalement réfractaires à la migration dans un gradient de CXCL12. Cette perte totale de fonctionnalité ne pouvant pas s’expliquer par la diminution partielle de l’expression de CXCR4, nous avons testé si l’expression du récepteur CCR7 pouvait contribuer à la perte de fonction de CXCR4 observée. Dans un premier temps, nous avons comparé la capacité de CXCR4 à induire la chimiotaxie des lymphocytes B matures provenant de souris sauvages ou de souris CCR7KO déficientes pour l’expression de CCR7. Nous avons montré que l’absence de CCR7 permet de récupérer une migration significative des lymphocytes B matures dans un gradient de CXCL12. De manière intéressante, l’absence de CCR7 affecte spécifiquement la fonction de CXCR4 mais pas celle des récepteurs CXCR5 et CCR6 également exprimés à la surface des lymphocytes B matures. De plus, l’inhibition de CCR7 des lymphocytes B matures sauvages par des anticorps bloquant ne permet pas de reproduire l’effet de l’absence de CCR7. Ce résultat suggère que la signalisation du récepteur CCR7 ne serait pas impliquée. Nous avons également montré que l’absence de CCR7 s’accompagne d’un nombre plus important de lymphocytes B matures dans la moelle osseuse des souris CCR7KO, en parfait accord avec le rôle connu de CXCR4 dans la rétention des progéniteurs hématopoïétiques au sein de la moelle osseuse. Nous avonségalement montré que l’expression du récepteur humain CCR7 dans la lignée lymphocytaire Pré-B humaine Nalm-6 ou dans des cellules CHO-K1 exprimant le récepteur CXCR4 suffit à induire une perte de fonctionnalité de CXCR4. Tout comme pour les lymphocytes B maturesmurins, cette inhibition s’exerce en absence de toute stimulation de CCR7. Nous avons aussi montré que l’expression de récepteurs CCR7 mutants incapables de lier les chimiokines CCL19 et CCL21 (mutant CCR7NT) ou d’induire une signalisation (mutants CCR7D(R/A)Y et CCR7(N/A)PXXY) sont toujours capables d’induire l’inhibition de CXCR4, ce qui confirme qu’une signalisation CCR7 n’est pas nécessaire pour induire le phénomène de la régulation de CXCR4. Ce résultat montre aussi que les fonctions de signalisation et de régulation de CCR7peuvent être découplées.Nous avons également tenté d’identifier le mécanisme moléculaire associé à l’inhibition de CXCR4 par CCR7. Grâce à l’utilisation de biosenseurs BRET mesurant l’activation des protéines G, nous avons montré que l’expression de CCR7 inhibe fortement l’activation de la protéine Gαi2 connue pour jouer un rôle important dans la migration des lymphocytes. Ce résultat permet donc d’expliquer la perte de migration détectée dans les lymphocytes B coexprimant CXCR4 et CCR7. Cependant, nous avons aussi montré que l’expression de CCR7 n’empêche pas l’interaction physique de la protéine Gαi2 avec le récepteur CXCR4. Nous avons alors émis l’hypothèse que CCR7 exercerait son effetinhibiteur sur CXCR4 en interagissant physiquement avec lui et en altérant sa capacité à activer la protéine Gαi2. Nous avons montré par différentes techniques que le récepteur CCR7 interagit avec CXCR4 et que la conformation du complexe formé par CXCR4 et la protéineGαi2 est différente suivant que cette interaction a lieu au sein d’un homomère CXCR4/CXCR4 ou d’un hétéromère CXCR4/CCR7. L’ensemble de ces données suggère donc que l’hétéromérisation de CXCR4 avec CCR7 change la conformation du complexe CXCR4/Gαi2 et la capacité de CXCR4 à activer la protéine Gαi2. De manière intéressante, l’hétéromérisation de CXCR4 avec CCR7 inhibe également l’activation de la protéine Gαi1 mais pas celle de la protéine Gαi3. Ce résultat très intéressant suggère que l’hétéromérisation CXCR4/CCR7 ne serait pas simplement associée à une inhibition de la fonction de CXCR4 mais plutôt à une modulation de son profil d’activation. Cette hypothèse suggère donc que le récepteur CCR7 jouerait le rôle de modulateur allostérique endogène de CXCR4 capable de moduler l’activation de certaines voies de signalisation tout en en laissant d'autres fonctionnelles. Cependant, le manque de temps ne nous a pas permis de confirmer le maintiend’un signal dépendant de Gαi3 dans les cellules coexprimant CXCR4 et CCR7.L’ensemble de ces résultats suggèrent que le récepteur aux chimiokines CCR7 exercerait le rôle de modulateur allostérique de CXCR4 au cours du développement des lymphocytes B et que cette fonction nécessiterait l’interaction physique de CXCR4 et CCR7.À notre connaissance, ces résultats constituent la première indication que l’hétéromérisation de récepteurs aux chimiokines peut jouer un rôle dans un processus physiologique. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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

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Le récepteur atypique ACKR3 et le récepteur CXCR4 sont des récepteurs couplés aux protéines G appartenant à la famille des récepteurs CXC des chimiokines. Ces deux récepteurs sont activés par la chimiokine CXCL12 et sont surexprimés dans de nombreux cancers comme les gliomes, dont ils favorisent la prolifération et le caractère invasif. Le récepteur CXCR4 active des voies de signalisation qui dépendent de la protéine Gi et des β-arrestines et s’associe à plusieurs protéines impliquées dans la transduction du signal, le trafic et la localisation cellulaire du récepteur. Par contre, les mécanismes de signalisation impliqués dans les effets d’ACKR3 restent mal connus. Le récepteur déclenche une signalisation dépendant des β-arrestines, mais son couplage aux protéines G dépend du type cellulaire ou se fait par un mécanisme indirect via son association au récepteur CXCR4. Le récepteur ACKR3 s’associe également au récepteur de l’EGF pour induire la prolifération cellulaire par un mécanisme indépendant de sa stimulation par un agoniste. Ces données illustrent l’intérêt de caractériser de façon systématique l’interactome de ces récepteurs pour comprendre leurs rôles physiologiques et pathologiques. Cette thèse a poursuivi cet objectif grâce à la mise en œuvre d’une approche protéomique combinant la purification des partenaires des deux récepteurs par affinité suivie de leur identification par spectrométrie de masse. J’ai ainsi identifié respectivement 19 et 151 partenaires protéiques potentiels des récepteurs CXCR4 et ACKR3 exprimés dans les cellules HEK-293T. Parmi les protéines recrutées par ACKR3, nous nous sommes focalisés sur la connexine 43 (Cx43, une des protéines constituant les jonctions Gap) du fait de la similitude des effets du récepteur et de la Cx43 dans la pénétration des leucocytes dans le parenchyme cérébral, la migration des interneurones et la progression des gliomes. J’ai confirmé par Western blot et par BRET l’association spécifique de la Cx43 à l’ACKR3 et non pas au CXCR4. De la même façon, j’ai montré une co-localisation de la Cx43 et de l’ACKR3 dans des cellules de gliome humain, ainsi que dans les astrocytes de la zone sous-ventriculaire et les pieds astrocytaires entourant les capillaires cérébraux chez la souris, suggérant que les deux protéines forment un complexe protéique dans un contexte biologique authentique. Des études fonctionnelles ont révélé que l’ACKR3 module les fonctions de la Cx43 par différents mécanismes. L’expression de l’ACKR3 dans les cellules HEK-293T (mimant la surexpression du récepteur dans les tumeurs), induit par elle-même une inhibition de l’activité jonctionnelle de la Cx43. De même, la stimulation du récepteur par un agoniste réduit l’activité jonctionnelle de la Cx43 par un mécanisme impliquant l’activation d’une protéine Gi, la β-arrestine2 et l’internalisation de la Cx43. Cette thèse établit donc pour la première fois un lien fonctionnel entre le système constitué par les chimiokines CXCL11, CXCL12 et leur récepteur ACKR3 d’une part et les jonctions Gap d’autre part qui pourrait jouer un rôle critique dans la progression des gliomes. / The Atypical Chemokine Receptor 3 (ACKR3) and CXCR4 are two G protein-coupled receptors (GPCR) belonging to the CXC chemokine receptor family. Both receptors are activated upon CXCL12 binding and are over-expressed in various tumours, including glioma, where they have been found to promote proliferation and invasive behaviours. Upon CXCL12 binding, CXCR4 activates canonical GPCR signalling pathways involving Gαi protein and β-arrestins. In addition, CXCR4 was found to interact with several proteins able to modify its signalling, trafficking and localization. In contrast, the cellular pathways underlying ACKR3-dependent effects remain poorly characterized. Several reports show that ACKR3 engages β-arrestin-dependent signalling pathways, but its coupling to G proteins is restricted to either specific cellular populations, including astrocytes, or occurs indirectly via its interaction with CXCR4. ACKR3 also associates with the epidermal growth factor receptor to promote proliferation of tumour cells in an agonist-independent manner. These examples suggest that the extensive characterization of ACKR3 and CXCR4 interactomes might be a key step in understanding or clarifying their roles in physiological and pathological contexts. This thesis addressed this issue employing an affinity purification coupled to high-resolution mass spectrometry proteomic strategy that identified 19 and 151 potential protein partners of CXCR4 and ACKR3 transiently expressed in HEK-293T cells, respectively. Amongst ACKR3 interacting proteins identified, we paid particular attention on the gap junction protein Connexin-43 (Cx43), in line with its overlapping roles with the receptor in the control of leukocyte entry into the brain, interneuron migration and glioma progression. Western blotting and BRET confirmed the specific association of Cx43 with ACKR3 compared to CXCR4. Likewise, Cx43 is co-localized with ACKR3 but not CXCR4 in glioma initiating cell lines, and ACKR3 and Cx43 are co-expressed in astrocytes of the sub-ventricular zone and surrounding blood vessels in adult mouse brain, suggesting that both proteins form a complex in authentic cell or tissue contexts. Further functional studies showed that ACKR3 influences Cx43 trafficking and functionality at multiple levels. Transient expression of ACKR3 in HEK-293T cells to mimic ACKR3 overexpression detected in several cancer types, induces Gap Junctional Intercellular Communication (GJIC) inhibition in an agonist-independent manner. In addition, agonist stimulation of endogenously expressed ACKR3 in primary cultured astrocytes inhibits Cx43-mediated GJIC through a mechanism that requires activation of Gαi protein, and dynamin- and β-arrestin2-dependent Cx43 internalisation. Therefore, this thesis work provides the first functional link between the CXCL11/CXCL12/ACKR3 axis and gap junctions that might underlie their critical role in glioma progression.

La maladie d’Alzheimer (MA) est une maladie neurodégénérative caractérisée d’un point de vue anatomopathologique par une accumulation extracellulaire de peptides amyloïdes et d’une dégénérescence neurofibrillaire (DNF), résultant de l’agrégation intraneuronale de protéines Tau hyper-et-anormalement phosphorylées. D’autres déterminants sont également associés à la MA dont une neuroinflammation chronique et une insulinorésistance centrale qui contribueraient tous deux au développement des lésions ainsi qu’aux troubles synaptiques et mnésiques associés.La neuroinflammation observée dans la MA est caractérisée par une activation des cellules gliales, une infiltration lymphocytaire ainsi que par la libération de médiateurs inflammatoires solubles dont les chimiokines. Le CCL3 est une chimiokine hautement dérégulée dans le cerveau des patients de MA. Dans notre laboratoire, nous avons montré que dans un modèle de DNF, le CCL3 était le facteur pro-inflammatoire le plus affecté au niveau hippocampique laissant ouverte l’hypothèse d’un rôle dans les dysfonctions mnésiques associées à la pathologie Tau. Pour aborder cette question, nous avons précisément évalué l’impact du CCL3 sur le fonctionnement synaptique hippocampique et sur les fonctions mnésiques. Nos travaux montrent que l’application de CCL3 sur des tranches d’hippocampe entraine une diminution des activités basales ainsi que de la potentialisation à long terme (LTP) sans altérer le fonctionnement présynaptique ni la dépression synaptique à long terme (LTD). Par ailleurs, l’élévation intracérébrale de CCL3 par injections intracérébroventriculaires sub-chroniques affecte également la transmission synaptique basale et la LTP ainsi que la mémoire spatiale à court terme et la mémoire à long terme. La réversion de ces altérations par le Maraviroc permet de conclure que l’effet néfaste du CCL3 est dépendant du récepteur CCR5. Ainsi, ces travaux soulignent l’importance du CCL3 dans la physiopathologie de la MA, notamment en lien avec la DNF.L’insulinorésistance observée dans les cerveaux de patients atteints de la MA est connue pour favoriser le développement des lésions caractéristiques et est suggérée comme participant aux atteintes synaptiques et mnésiques. Cependant les causes de cette insulinorésistance centrale sont peu connues. Quelques études montrent que les oligomères d’Aβ, le diabète de type II ou même la neuroinflammation sont susceptibles de conduire à une insulinorésistance centrale. Néanmoins, à ce jour aucune relation n'a été établie avec la protéine Tau. La seconde partie de ce travail s’est attachée à étudier le rôle de la protéine Tau dans la régulation de la réponse centrale à l’insuline. Diverses expériences réalisées in vitro et in vivo montrent que la surexpression de la protéine Tau induit une augmentation de la sensibilité neuronale à l’insuline alors que la délétion de Tau aboutit à l’effet inverse. Cette régulation semble être liée à une interaction entre la protéine Tau et PTEN, une phospholipase inhibitrice de la signalisation de l’insuline. L’interaction entre Tau et PTEN réduirait l’activité de cette dernière, favorisant de ce fait l’action de l’insuline au niveau central. Par ailleurs, des données physiologiques indiquent que cette régulation de la signalisation centrale de l’insuline pourrait avoir une répercussion sur la régulation de l’homéostasie énergétique. En ce sens, la délétion de la protéine Tau induit une prise de poids, une hyperinsulinémie et une glucointolérance périphérique. Ces données proposent donc une nouvelle fonction de la protéine Tau dans la signalisation neuronale et le métabolisme. Cette perte de fonction dans la MA pourrait expliquer les mécanismes d’insulinorésistance centrale liés à la DNF.En conclusion, nos données mettent en évidence deux mécanismes liant la pathologie Tau aux atteintes mnésiques, l’un passant par la production de la chimiokine CCL3, l’autre impliquant une résistance neuronale à l’insuline. / Alzheimer’s disease (AD) is a neurodegenerative disorder characterized by extracellular amyloid deposits and intraneuronal neurofibrillary tangles, made of aggregated and abnormally hyperphosphorylated Tau proteins. Other components are also involved in AD pathophysiology, including chronic neuroinflammation and central insulinoresistance that would contribute both to the development of Alzheimer lesions as well as associated synaptic and memory impairments.Neuroinflammation observed in AD is characterized by glial cell activation, lymphocyte infiltration, and the release of soluble inflammatory mediators including chemokines. CCL3 is a highly upregulated chemokine in the brain of AD patients. In our lab, we have shown, in a mouse model of Tau pathology, that hippocampal CCL3 was largely upregulated and, thus, we made the assumptions that such increase could play a key-role in the memory dysfunctions associated with Tau pathology. To address to this question, we precisely evaluated the impact of CCL3 upon hippocampal synaptic activity and memory function. Our data show that CCL3 application on hippocampal slices induces a significant decrease of basal synaptic activity and long term potentiation (LTP) impairment without affecting presynaptic activity and long term depression (LTD). Further, intracerebral elevation of CCL3 by sub-chronical intracerebroventricular injections was also found to impact hippocampal basal synaptic activity and LTP but also short term spatial memory and long term memory. Reversion of these alterations by Maraviroc finally suggests that CCL3 deleterious effects are CCR5 dependent. Overall, these studies show the important role of CCL3 towards plasticity and memory as well as in AD physiopathology.Besides chronic inflammation, insulinoresistance observed in AD brain is suggested to favor the development of amyloid and Tau lesions but also to participate to synaptic impairments underlying memory loss. However, origins of the brain insulinoresistance described in AD are unclear. Previous studies ascribed central insulin-resistance to Aβ oligomers, type II diabetes or even neuroinflammation. So far, no relationship has been established with Tau protein. The aim of the second part of the present thesis was evaluate the potential role of Tau protein towards the regulation of central insulin sensitivity. Various experiments performed in vitro and in vivo show that Tau favors the neuronal response to insulin, whereas Tau deletion favors insulin-resistance. This regulation seems to be related to an interaction between Tau and PTEN, a phospholipase inhibiting insulin signaling, which results in a reduced PTEN activity, itself favoring insulin pathway activation. Regulation of brain insulin signaling is known to modulate energy homeostasis, food intake and weight gain. In line with the idea that Tau protein modulates insulin signaling, we found that Tau deletion induces weight gain, hyperinsulinemia and glucointolerance. Together, these data provide a new function for Tau in the control of neuronal signaling and peripheral metabolism. These data also highlight that the loss of Tau function in AD might explain at last in part the central insulinoresistance described as “type 3 diabetes”.In conclusion, our data highlight two mechanisms linking Tau pathology and memory deficits, one through the detrimental effect of the chemokine CCL3 and the other involving neuronal insulin resistance.

La liaison de CXCL12 à ses récepteurs CXCR4 et CXCR7 peut-être bloquée par un neutraligand de CXCL12, la chalcone 4, qui présente une activité anti-inflammatoire dans un modèle d’asthme chez la souris. Notre travail a consisté à proposer des stratégies permettant le développement de molécules biodisponibles et actives localement, et d’étudier le mécanisme d'action in vivo des neutraligands de CXCL12. Nous avons développé un modèle court et reproductible d'asthme allergique chez la souris, adapté à une évaluation rapide de l’activité anti-inflammatoire des nouveaux composés et un développement raisonné des stratégies envisagées. Nous avons synthétisé trois prodrogues solubles, adaptées à une administration locale, inactives et rapidement clivées en chalcone 4 active. In vivo, les prodrogues sont anti-inflammatoires à des doses susceptibles de limiter les effets indésirables. Pour favoriser davantage l'action anti-inflammatoire locale du neutraligand de CXCL12, nous avons synthétisé une ante-drogue, la carbonitrile-chalcone 4, active in vivo par administration locale et rapidement dégradée en deux composés inactifs avant sa distribution dans l'organisme. Enfin, l'étude de la chalcone 4 a mis en évidence une activité antiasthmatique significative, liée à l'élimination rapide de la chimiokine CXCL12 du poumon. La capture de CXCL12 par le neutraligand réduit la différenciation des macrophages M1 et leur libération de cytokines pro-inflammatoires, ainsi que le recrutement des éosinophiles et des lymphocytes CXCR4+. En conclusion, nos travaux ont permis de conforter les rôles de la chimiokine CXCL12 dans l'asthme et présenter deux stratégies aptes à limiter les effets indésirables. / The binding of the chemokine CXCL12 to its receptors CXCR4 and CXCR7 may be prevent by a CXCL12 neutraligand, chalcone 4, having an anti -inflammatory activity in a mouse model of allergic asthma. Our work consisted in proposing strategies for the development of active and bioavailable molecules, able to promote local action, and to study the in vivo mechanism of action of the CXCL12 neutraligands. We initially developed a short and reproducible mouse model of allergic asthma, suitable for a rapid assessment of the anti -inflammatory activity of new compounds, in order to ensure rational development of the proposed strategies. We developped three soluble prodrugs, adapted to local administration, inactive but rapidly cleaved in active chalcone 4. In vivo, the prodrugs have an anti-inflammatory activity at suitable doses to minimize side effects. To promote the benefit of local anti-inflammatory action of CXCL12 neutraligand, we synthesized an antedrug, carbonitrile-chalcone 4, active locally in vivo after local administration and rapidly degraded before its distribution in the body.Finally, the study of chalcone 4 allowed us to highlight a significant asthma activity. An activity related to the rapid elimination of the CXCL12 chemokine from the lung. The trapping of CXCL12 by the neutraligand reduced M1 macrophage activation and their release of pro inflammatory cytokines, as decreases the recruitment of CXCR4+ eosinophils and lymphocytes. In conclusion, our work provided mechanistic elements related to the roles of the chemokine CXCL12 in asthma, and present two interesting strategies adapted to local administration to limit adverse effects.

The concept of immunosurveillance suggests that the innate and adaptative immune system eliminate developing tumors. However, tumor development is associated with important modifications of the stroma which, by multiple mechanisms, restrain the immune response notably by affecting dendritic cells (DC) recruitment and functions. My thesis project aims at deciphering how the tumor environment alters the mechanisms and pathways of DC recruitment and impairs their functions. First, we determine if the site of tumor transplantation affects tumor immunogenicity. We show that tumors transplanted in the dermis (i.d.), an environment containing multiple DC subsets, induce a protective anti-tumoral immune response and tumor rejection. By contrast, the same tumor implanted in the subcutaneous tissue (s.c), mainly containing monocytes, is not rejected. Rejection of i.d. tumor is associated with a rapid (within 2 days) recruitment of DC within the tumor and rapid migration of DC towards tumor draining lymph nodes (dLN) where they present the tumor antigens (TAA) to CD4 and CD8 T lymphocyte. These events also occur for s.c. tumors but with a delayed kinetic. Thus the kinetic of DC mobilisation is decisive for tumor immunogenicity. Analysis of the DC subpopulations (TIDC) infiltrating the i.d. or s.c. tumors at 4 days (D4) and 8 days (D8) post-tumor transplantation, revealed that the different DC subpopulations are present at similar frequencies. Based on these findings, we proposed that i.d. tumor are rapidly infiltrated by dermal DC (DDC), whereas in s.c. tumor, the absence of inflammatory signals would limit DDC recruitment. In this latter case, DC would mainly come from local differentiation of blood-born precursors of DC (pre-cDC). Local differentiation of pre-cDC within the immunosuppressor tumor environment may affect their differentiation program and functions. We found that pre-cDC infiltrate i.d. and s.c. tumors starting at D4 and their frequency increases at D8. To determine the DC origin in tumors, we use CD11c-DTR-GFP mice in which CD11c+ cells express a fusion protein constituted by the diphtheria toxin receptor (DTR) and GFP. To track DDC trafficking within tumors, we injected anti-MHCII antibody before tumor implantation and analysed MHCII+ CD11c+ DDC infiltration in tumor by biphotonic microscopy. At D3 post-tumor transplantation, the DDC infiltration was higher in i.d. than s.c. tumors. To analyse the impact of this early DDC recruitment on anti-tumor immunity, we inhibit early recruitment of DC by injection of pertussis toxin (PTX), a chemokine receptor protein G inhibitor, during the three first days of tumor development. For i.d. tumors, PTX treatment induced 60% reduction of DC recruitment starting at D4. In s.c. tumor, while this effect was observable at D3 (60% reduction) and increased to 80% at D4. These results suggest that early recruitment of DDC to i.d. tumors may be be chemokine independent. PTX treatment, which inhibits DDC migration from tumors to dLN inhibits the early TAA presentation to CD4 and CD8 T cells but did not impaired i.d. tumor rejection. Collectively, these results suggest that a first wave of DDC may infiltrate i.d. tumor. The initial wave of DDC may rapidly activate the adaptive immune system and induce protective anti-tumoral immune response. For s.c. tumor, this first wave in delayed or limited. Tumor neoangioenesis would permit an input of pre-cDC which would differentiate locally into cDC1 and cDC2. To consolidate this model we are developing new protocols to efficiently inhibit early recruitment of DDC in i.d. tumor. Moreover, to determine the DC origin and pathways of DC recruitment in tumors, we exploit several experimental approaches to directly analyse DDC migration toward i.d. and s.c. tumor. / Le concept d’immunosurveillance postule que le système immunitaire inné et adaptatif élimine les tumeurs naissantes. Cependant, le développement de tumeurs est associé à des modifications importantes du stroma qui, par des mécanismes multiples, inhibent la réponse immunitaire en affectant notamment le recrutement et la fonction des cellules dendritiques (DC). Mon projet de thèse vise à préciser comment l’environnement tumoral affecte les mécanismes et les voies de recrutement des DC dans les tumeurs et leurs fonctions. Tout d’abord, nous avons déterminé si la composition en DC du tissu d’implantation affecte l’immunogénicité tumorale. Nous avons montré que les tumeurs implantées dans le derme (i.d.), un environnement riche en DC dermales (DDC), induisent une réponse anti-tumorale protectrice. En revanche, une même tumeur transplantée dans le tissu sous-cutané (s.c.), contenant principalement des monocytes, n’est pas rejetée. Le rejet des tumeurs i.d. est associé à un recrutement précoce et rapide des DC dans la tumeur (dès 2 jours post-injection) et une migration, dans les ganglions drainants (dLN), de DC qui présentent les antigènes tumoraux (TAA) aux lymphocytes T (LT) CD4+ et CD8+. Dans les tumeurs s.c. ces événements sont présents mais retardés. Ceci indique que la cinétique de mobilisation des DC est déterminante pour l’immunogénicité tumorale.

Les phosphates de calcium sont des biomatériaux couramment utilisés dans de nombreuses spécialités médicales. L'amélioration de ces biomatériaux vise à augmenter leur ostéointégration et leur bioactivité. Le strontium possédant d'intéressantes capacités de modification de la physiologie osseuse, l'incorporation de ce dernier au sein de phosphates de calcium par substitution ionique pourrait permettre un déplacement de la balance osseuse vers la formation osseuse.Notre travail a permis de démontrer la capacité des particules de phosphates de calcium substitués en strontium à augmenter la prolifération des ostéoblastes en culture et à modifier l'expression et la synthèse des principales protéines impliquées dans la physiologie osseuse (Collagène de type I, Serpine H1, métalloprotéinases matricielles 1 et 2, inhibiteurs tissulaires des MMPs). Par ailleurs, la poudre de phosphates de calcium ne contenant pas de strontium a entrainé une sécrétion accrue de chimiokines pro-inflammatoires (MCP-1 et GRO-?) qui n'a pas été observée pour la poudre substituée. Enfin, des études in-vivo réalisées dans un modèle de défaut osseux murin a permis de démontrer une plus grande résorbabilité de la poudre contenant du strontium et sa plus grande capacité à stimuler la réparation osseuse.