L’asthme allergique est caractérisé par une réponse immune adaptative de type Th2 associée à une production des médiateurs pro Th2 tels que les chimiokines CCL17, CCL22 et CCL18. Les agents microbiens peuvent prévenir, aggraver ou sont soupçonnés d’induire l’asthme allergique, par des mécanismes encore incomplètement élucidés qui font intervenir des récepteurs de l’immunité innée capables de les reconnaître. NOD1 est un des récepteurs impliqués, c’est un récepteur intracellulaire qui reconnaît un motif particulier de la paroi de certaines bactéries. IL est capable de favoriser une réponse systémique de type Th2.Cependant aucune étude expérimentale ne s’est intéressée à son rôle dans cette pathologie. Le but de notre travail a été double, tout d’abord, évaluer l’effet de l'agoniste de NOD1 sur la réponse Th2 dans un modèle expérimental d’asthme, et étudier la contribution potentielle des cellules dendritiques dans ce processus, et d’autre part, évaluer les relations directes entre la chimiokine CCL18 et une cellule de l’immunité innée la cellule dendritique (DC) sur la réponse adaptative. Dans la première étude, dans un modèle expérimental d’asthme allergique, nous avons montré que l’administration de l’agoniste de NOD1, au moment de la sensibilisation à des souris sauvages, amplifie la réponse Th2 au niveau des poumons. Cette réponse est caractérisée par une augmentation de la production des chimiokines pro Th2 (CCL17 et CCL22). L’amplification de la réponse inflammatoire pulmonaire de type Th2 est reconstituée par le transfert adoptif de DCs de moelle osseuse (BM-DC) stimulées avec de l’OVA combiné à l’agoniste de NOD1. Par contre les BM-DCs provenant de souris déficientes en CCL17 sont incapables d’amplifier cette réponse. In vitro, les BM-DC murines et les DC humaines (dérivées de monocytes) produisent des quantités importantes de CCL17 et CCL22 en réponse à l’agoniste de NOD1. De plus, les DCs humaines stimulées favorisent la polarisation des cellules T vers un profil Th2. Ces résultats montrent que l’agoniste de NOD1 amplifie la réponse Th2 dans l’asthme allergique, par le biais d’une production de chimiokine pro Th2 (CCL17) par la cellule dendritique, mettant en évidence un nouvel aspect de la fonctionnalité de NOD1. La seconde étude a consisté à évaluer l’effet direct de CCL18, une chimiokine pro Th2 sur les cellules de l’immunité innée, les cellules dendritiques. La différenciation de monocytes de sujets sains en présence de GM-SCF et CCL18 conduit au développement de DCs de phénotype semi-mature, exprimant le CCR7, produisant de l'IL10 et l'enzyme 2,3-indoleamine dioxygenase. Ces DCs induisent le développent de Lc T régulateurs de type Tr1 produisant de l’IL-10 et capables d'inhiber la prolifération de Lc T effecteurs par un mécanisme cytokine dépendant. Lorsque les monocytes proviennent de patients allergiques, l'effet tolérogène de CCL18 est perdu en liaison avec la diminution de la fixation de CCL18 à son récepteur putatif. Ces résultats suggèrent un défaut de régulation chez les sujets allergiques qui pourrait contribuer au défaut de tolérance observé chez les sujets allergiques. Ces données font du CCL18 et de son récepteur putatif des cibles thérapeutiques potentielles.L'ensemble de ces résultats mettent en évidence le rôle important des chimiokines et de leurs interactions avec les cellules dendritiques dans la déviation de la réponse immune en amont et en aval de celle ci. / In the first study, our results show that in vivo, NOD1 agonist used as an adjuvant exacerbated the pulmonary Th2 response, as well as the production of the pro Th2 chemokines CCL17 and CCL22. The exacerbation of the Th2 pulmonary response was recapitulated by adoptive transfer of NOD1-stimulated bone marrow derived DCs from wild type but not CCL17- deficient mice. Both purified murine bone marrow derived DCs, and human monocyte derived DCs stimulated in vitro with NOD1 agonist exhibited an increased production of CCL17 and CCL22. Moreover, NOD1-stimulated human DCs favored T cell polarization toward a Th2 profile. Altogether these data uncover a previously unrecognized effect of NOD1, which exacerbates allergic asthma through a direct effect on DCs by the induction of the pro Th2 chemokine CCL17.In the second study our results show that the differentiation of monocytes from healthy subjects in the presence of GM-SCF and CCL18 led to the development of DCs with a semi-mature phenotype, with intermediate levels of costimulatory and MHC class II molecules, increased CCR7 expression, which induced in coculture with allogenic naive T cells, an increase in IL-10 production. The generated T cells were able to suppress the proliferation of effector CD4+CD25- cells, through a cytokine dependent mechanism, and exhibited characteristics of type 1 regulatory T cells. The generation of tolerogenic DCs by CCL18 was dependent upon the production of indoleamine 2,3-dioxigenase through an IL-10 mediated mechanism. Surprisingly, when DCs originated from allergic patients, the tolerogenic effect of CCL18 was lost in relation with a decreased binding of CCL18 to its putative receptor. This study is the first to define a chemokine able to generate tolerogenic DCs. However, this function was absent in allergic donors, and may participate to the decreased tolerance observed in allergic diseases. Our data define CCL18 and its putative receptor as potential therapeutic targets.Altogether these results underline the importance of chemokines in the deviation of the immune response.

Les chimiokines sont un élément essentiel du trafic cellulaire aussi bien homéostatique que dans des situations pathologiques. Outre cette fonction chimiotactique spécifique à ce type de molécules, on leur a récemment attribué une implication dans le profil de polarisation de la réponse adaptative spécifique, en agissant directement sur les lymphocytes T (Lc T) ou indirectement par le biais des cellules dendritiques (DC). CCL18 est une chimiokine exprimé préférentiellement au niveau pulmonaire et de façon moindre au niveau ganglionnaire, capable d’attirer les DC et les Lc T, elle est induite par les cytokines de type Th2 telle que l'IL-4, l'IL-13, mais aussi par la cytokine immunomodulatrice l'IL-10, son récepteur est inconnu à ce jour. Au laboratoire il a été montré une implication du CCL18 dans l’asthme allergique (de Nadai, JI, 2006), et cette chimiokine a été associée à différentes pathologies à tropisme pulmonaire ou non avec un rôle pas toujours très clair. L'objectif de ce travail a été d’étudier l’effet immunitaire de cette chimiokine, en base et en situation atopique. L'effet direct du CCL18 a été évalué sur la polarisation de la réponse T. Le prétraitement des Lc T mémoire CD4+ CD25-, de sujets non allergiques, avec le CCL18 conduit à leur transformation en Lc T régulateurs CD4+ CD25+ Foxp3+ produisant de l’IL-10 et du TGF-b capables d'inhiber la prolifération des Lc T effecteurs, à la fois par un mécanisme cytokine et contact dépendant. Cependant, cet effet de régulation de CCL18 est perdu lorsque les cellules T proviennent de sujets allergiques (Chang Y et al., FASEB J, 2010). L’effet indirect du CCL18 a été évalué sur la réponse immune via les DC. La différenciation de monocytes de sujets sains en présence de GM-SCF et CCL18 conduit au développement de DC de phénotype semi-mature, expriment le CCR7, produisant de l’IL10 et l’enzyme 2,3-indoleamine dioxigenase et induisant le développent de Lc T régulateurs de type Tr1 produisant de l’IL-10 capables d’inhiber la prolifération de Lc T effecteurs, par un mécanisme cytokine dépendant. Étonnamment, lorsque les monocytes proviennent de patients allergiques, l'effet tolérogène de CCL18 est perdu en liaison avec la diminution de la fixation de CCL18 à son récepteur putatif (Azzaoui I et al., en révision Blood). Par ailleurs, CCL18 pourrait également jouer un rôle dans la résolution de la réaction allergique par un effet chimiotactique vis-à-vis d’une sous population de LcT régulateurs CD4+CD25highCD127lowLAP+ (Chenivesse C et al., en révision JI). L'effet de corticoïdes sur l'expression de CCL18 a ensuite été analysé. Il a été montré que la sécrétion de CCL18 induite par les cytokines IL-4 et IL-10 est potentialisée par la dexaméthasone, ce qui confirme que CCL18 est plutôt une chimiokine à activité anti inflammatoire (Chabrol J et al., en préparation). La dernière étude concerne une approche dans un modèle murin d'asthme allergique, induit par l'ovalbumine chez la souris Balb/cBYJ. D'un point de vue fonctionnel, l'administration de CCL18 recombinant par voie intratrachéale à des animaux sensibilises permet d'inhiber le développement de la réaction asthmatique, en diminuant l'inflammation pulmonaire (réduction de l'infiltration éosinophilique, inhibition de la production locale de cytokines Th2) et protège ces derniers contre l'altération de leur fonction respiratoire (protection contre l'hyperréactivité bronchique, avec inhibition de l'hypersécrétion de mucus). Toutefois, les mécanismes cellulaires à l'origine de cette protection semblent indépendants de grandes voies de régulation de la réaction (Gilet J et al., en préparation). L'ensemble de ces études montre, et pour la première, qu’une chimiokine est capable d’induire le développement d’une réponse tolérogénique. / Chemokines are a key component of homeostatic cell traffic and involved in pathological situations. In addition to this chemotactic function, specific to these molecules, they have been recently assigned an involvement in specific adaptive response polarization, by acting directly on T cells (T Lc) or indirectly through dendritic cells (DC). CCL18 is a chemokine preferentially expressed in lung and lymph nodes, able to attract DCs and T Lc, induced by Th2 cytokines such as IL-4, IL-13 but also by the immunomodulatory cytokine IL-10, and its receptor is still unknown. In our laboratory it was shown an involvement of CCL18 in allergic asthma (de Nadai, JI, 2006), and this chemokine has also been associated with various pathologies without areal clear described role. The purpose of this work was to evaluate the immune effect of CCL18 at baseline and in atopic situation. The direct effect of CCL18 was evaluated on T cell polarization. Pretreatment of memory T cells CD4+CD25-, from non allergic subjects, with CCL18 led to their switch to regulatory CD4+CD25+ Foxp3+ cells, able to produce IL-10 and TGF-b and inhibit effectors T cell proliferation, by a contact and cytokine dependent mechanism. However, this regulatory effect of CCL18 was lost when T cells were derived from allergic subjects (Chang Y et al., FASEB J, 2010). The indirect effect of CCL18 has been assessed on the immune response through DC. Monocyte, from healthy subjects, differentiated in DC with GM-CFS and CCL18 led to development of semi-mature DC, that expressed CCR7 and produced IL10 and the enzyme indoleamine 2,3-inducing dioxigenase. These cells primed regulatory Tr1 cells able to produce IL-10 and to suppress LcT effectors proliferation by a cytokine dependent mechanism. Surprisingly, when monocytes were derived from allergic patients, the tolerogenic effect of CCL18 was lost, in association with a decreased binding of CCL18 to its putative receptor (Azzaoui I and al., in revision Blood) Moreover, we have shown that CCL18 may also play a role in the resolution of the allergic reaction with a chemotactic effect, by recruitment of a subpopulation of regulatory T cells CD4+CD25highCD127lowLAP+ (Chenivesse C et al., in revision JI). The effect of corticosteroids on CCL18 expression was analyzed. These results showed that the secretion of CCL18 induced by cytokines IL-4 and IL-10 is potentiated by dexamethasone (Chabrol J et al., in preparation) which confirms the anti inflammatory role of CCL18. The last study was an approach in a murine model of allergic asthma induced by ovalbumin in mice Balb/cByJ. Intratracheal administration of recombinant CCL18 to sensitized animals, inhibits asthmatic reaction development, by decreasing pulmonary inflammation (reduced eosinophil infiltration, and inhibition of local production of Th2 cytokine) and protects them against the deterioration of their respiratory function (protection against bronchial hyperresponsiveness, and inhibition of mucus hypersecretion). However, the cellular mechanisms behind this protection appear independent of major regulatory pathways of the reaction (J Gilet et al., in preparation). All these studies show, for the first time, that a chemokine is able to induce a tolerogenic response. However, this feature is absent in allergic donors who exhibit a defect in the binding of CCL18 to its putative receptor. This may participate to the lack of tolerance response observed in allergic diseases. This data suggest that CCL18 and its putative receptor may represent therapeutic targets.

Les maladies allergiques sont en constante augmentation tant en prévalence qu’en gravité. Les éosinophiles sont fortement impliqués dans le dommage et le dysfonctionnement tissulaire et participent à l’entretien de l’inflammation allergique. Différentes cellules de l’immunité innée sont impliquées dans le contrôle de la réaction allergique. Parmi elles, les cellules NK, connues essentiellement pour leurs fonctions anti-tumorales et anti-microbiennes, pourraient réguler différents aspects de la réaction. Dans le sang périphérique de patients asthmatiques, les cellules NK présentent des capacités cytotoxiques accrues, ainsi qu’une prédominance de cellules NK2 comparativement à la prédominance de cellules NK1 chez les sujets non allergiques. Chez des patients atteints de dermatite atopique, le nombre et la cytotoxicité des cellules NK périphériques sont diminués, ainsi que leur capacité à produire de l’IFN-g. De plus, le dialogue entre les cellules NK et les cellules dendritiques est moins efficace chez le sujet asthmatique, menant ainsi à une capacité réduite de production d’IFN-g par les cellules NK. Dans des modèles murins d’inflammation pulmonaire, la déplétion en cellules NK par l’anti-NK1.1 ou l’anti-ASGM1 avant l’immunisation inhibe l’éosinophilie pulmonaire, l’infiltrat des LT CD3+ et l’augmentation des taux d’IL-4, IL-5 et IL-12 dans le LBA. Néanmoins, la déplétion avec l’anti-ASGM1 après l’établissement de l’inflammation éosinophilique retarde sa résolution, suggérant un rôle double des cellules NK dans l’inflammation allergique. Le recrutement et la fonction des cellules NK humaines dans l’allergie par le biais de l’analyse in vitro du rôle de CCL18 sur les cellules NK a été analysé. Cette chimiokine est préférentiellement produite au niveau du poumon et possède une double fonction dans la pathologie allergique puisqu’elle recrute les LTh2, mais également les LT reg et génère des DCs tolérogènes capables d’induire des LT reg, uniquement chez des donneurs non allergiques. Nous avons évalué la réponse des cellules NK de sujets allergiques vis-à-vis de CCL18 et l’avons comparée à celle de cellules NK provenant de sujets non allergiques. Nos travaux ont montré que CCL18 attire in vitro les cellules NK de sujets non allergiques et induit leur cytotoxicité, de façon dépendante des protéines G. Par contre, les cellules NK de sujets allergiques ne répondent pas au CCL18. La deuxième partie du travail s’est basée sur l’hypothèse d’un dialogue entre les cellules NK et les éosinophiles qui modifierait leurs fonctions respectives. Des cellules NK et des éosinophiles autologues ont été cocultivés pendant 3 et 12h, à différents ratios. Nous avons montré que les cellules NK activent directement les éosinophiles comme en témoignent l’augmentation de la libération de l’ECP, l’EDN, et de l’expression du CD63, du CD69 et la diminution de l’expression du CD62L sur les éosinophiles. De plus, les cellules NK induisent l’apoptose et la mortalité des éosinophiles dès la première heure de coculture. Cependant l’apoptose et la mortalité des cellules NK ne sont pas modifiées. La fixation des cellules NK empêche presque totalement l’activation et l’apoptose des éosinophiles, suggérant l’implication de molécules de surface et peut être de facteurs solubles. Les interactions entre molécules de surface restent à déterminer, et l’IFN-g et le TGF-β ne sont pas impliqués. Cependant, les voies de signalisation p38MAPkinase, ERK, JNK et PI3kinase interviennent dans l’activation des éosinophiles. La voie mitochondriale et ROS sont impliquées dans l’apoptose des éosinophiles induite par les cellules NK.En résumé, ces travaux ont permis de montrer que les cellules NK de sujets allergiques présentent un dysfonctionnement dans la réponse vis-à-vis de CCL18 comparativement aux sujets non-allergiques. De plus, nos résultats suggèrent que les cellules NK pourraient réguler l’inflammation à éosinophiles en induisant leur activation et/ou leur apoptose. / Allergic diseases are steadily increasing both in prevalence and severity. Known physiopathological mechanisms involve the induction of a Th2 response by dendritic cells, leading to IgE production and inflammation, in particular linked to the recruitment of eosinophils. Eosinophils are heavily involved in injury and tissue dysfunction and contribute to the maintenance of inflammation. Different cells of innate immunity were shown to be involved in the control of allergic reaction. Among them, (NK) cells, primarily known for their anti-tumor and anti-microbial functions, may regulate different aspects of allergic reaction as suggested by studies in humans or mice. In the peripheral blood of patients with asthma, NK cells exhibit increased cytotoxic capacity, and a predominance of NK2 cells compared to the prevalence of NK1 cells in non-allergic subjects. In patients with atopic dermatitis, the number and cytotoxicity of peripheral NK cells are reduced, as well as their ability to produce IFN-g. Moreover, the dialogue between NK cells and dendritic cells is less effective in asthmatic patients, leading to a reduced capacity of IFN-g production by NK cells. In murine models of pulmonary inflammation, depletion of NK cells by anti-NK1.1 or anti-ASGM1 before immunization inhibits pulmonary eosinophilia, the infiltration of CD3+ T cells and increased levels of IL-4, IL-5 and IL-12 in the bronchoalveolar lavage. However, depletion with anti-ASGM1 after the establishment of eosinophilic inflammation delays its resolution, suggesting a dual role of NK cells in allergic inflammation.We studied the recruitment and function of human NK cells in allergy through in vitro analysis of the role of CCL18 on NK cells. This chemokine is preferentially produced in the lungs and has a dual role in allergic diseases since it recruits Th2 cells but also regulatory T cells and generates tolerogenic DCs capable of inducing regulatory T cells only from non-allergic donors. We evaluated the response of NK cells in allergic subjects towards CCL18 and compared it to that of NK cells from non-allergic donors. We showed that CCL18 attracts NK cells from non-allergic subjects and induces their cytotoxicity in a G protein dependent pathway. However, NK cells from allergic subjects did not respond to CCL18. This chemokine has no effect on the proliferation of NK cells, but may negatively regulate IFN-g production.The second part of the thesis is based on the hypothesis of a dialogue between NK cells and eosinophils which would modify their respective functions. NK cells and autologous eosinophils were cocultured during 3 and 12 hours, at different ratios. We showed that NK cells directly activate eosinophils as evidenced by the increased release of ECP, eosinophil derived neurotoxin EDN, and the expression of CD63, CD69, and reduced expression of CD62L on living eosinophils. In addition, coculture with NK cells induced apoptosis and mortality of eosinophils in the first hours of coculture. However, apoptosis and death of NK cells were not changed. Fixation of NK cells prevented almost completely the activation and apoptosis of eosinophils, suggesting the involvement of surface molecules, however soluble factors cannot be excluded. These interactions require cell contact, but the molecules involved remain to be determined. Concerning soluble factors, IFN-g and TGF-β are not involved in these mechanisms. However, the signaling pathways p38MAPkinase, ERK, JNK and PI3-kinase are involved in eosinophils activation. Concerning eosinophil apoptosis induced by NK cells, the mitochondrial pathway is more involved than the caspase pathway.In summary, our studies show that NK cells from allergic patients exhibit a defect in their response towards CCL18 compared to non-allergic subjects. In addition, these results suggest that NK cells may regulate eosinophilic inflammation by inducing their activation and / or apoptosis.

L'asthme allergique est caractérisé par une réponse immune adaptative de type Th2 associée à une production des médiateurs pro Th2 tels que les chimiokines CCL17, CCL22 et CCL18. Les agents microbiens peuvent prévenir, aggraver ou sont soupçonnés d'induire l'asthme allergique, par des mécanismes encore incomplètement élucidés qui font intervenir des récepteurs de l'immunité innée capables de les reconnaître. NOD1 est un des récepteurs impliqués, c'est un récepteur intracellulaire qui reconnaît un motif particulier de la paroi de certaines bactéries. IL est capable de favoriser une réponse systémique de type Th2.Cependant aucune étude expérimentale ne s'est intéressée à son rôle dans cette pathologie. Le but de notre travail a été double, tout d'abord, évaluer l'effet de l'agoniste de NOD1 sur la réponse Th2 dans un modèle expérimental d'asthme, et étudier la contribution potentielle des cellules dendritiques dans ce processus, et d'autre part, évaluer les relations directes entre la chimiokine CCL18 et une cellule de l'immunité innée la cellule dendritique (DC) sur la réponse adaptative. Dans la première étude, dans un modèle expérimental d'asthme allergique, nous avons montré que l'administration de l'agoniste de NOD1, au moment de la sensibilisation à des souris sauvages, amplifie la réponse Th2 au niveau des poumons. Cette réponse est caractérisée par une augmentation de la production des chimiokines pro Th2 (CCL17 et CCL22). L'amplification de la réponse inflammatoire pulmonaire de type Th2 est reconstituée par le transfert adoptif de DCs de moelle osseuse (BM-DC) stimulées avec de l'OVA combiné à l'agoniste de NOD1. Par contre les BM-DCs provenant de souris déficientes en CCL17 sont incapables d'amplifier cette réponse. In vitro, les BM-DC murines et les DC humaines (dérivées de monocytes) produisent des quantités importantes de CCL17 et CCL22 en réponse à l'agoniste de NOD1. De plus, les DCs humaines stimulées favorisent la polarisation des cellules T vers un profil Th2. Ces résultats montrent que l'agoniste de NOD1 amplifie la réponse Th2 dans l'asthme allergique, par le biais d'une production de chimiokine pro Th2 (CCL17) par la cellule dendritique, mettant en évidence un nouvel aspect de la fonctionnalité de NOD1. La seconde étude a consisté à évaluer l'effet direct de CCL18, une chimiokine pro Th2 sur les cellules de l'immunité innée, les cellules dendritiques. La différenciation de monocytes de sujets sains en présence de GM-SCF et CCL18 conduit au développement de DCs de phénotype semi-mature, exprimant le CCR7, produisant de l'IL10 et l'enzyme 2,3-indoleamine dioxygenase. Ces DCs induisent le développent de Lc T régulateurs de type Tr1 produisant de l'IL-10 et capables d'inhiber la prolifération de Lc T effecteurs par un mécanisme cytokine dépendant. Lorsque les monocytes proviennent de patients allergiques, l'effet tolérogène de CCL18 est perdu en liaison avec la diminution de la fixation de CCL18 à son récepteur putatif. Ces résultats suggèrent un défaut de régulation chez les sujets allergiques qui pourrait contribuer au défaut de tolérance observé chez les sujets allergiques. Ces données font du CCL18 et de son récepteur putatif des cibles thérapeutiques potentielles.L'ensemble de ces résultats mettent en évidence le rôle important des chimiokines et de leurs interactions avec les cellules dendritiques dans la déviation de la réponse immune en amont et en aval de celle ci.