Le diabète de type 1 (DT1) est une maladie auto-immune qui est caractérisée par la destruction des cellules R des îlots de pancréas. L'utilisation des modèles animaux comme la souris NOD a facilité la compréhension de la physiopathologie du DT1, car ces souris développent spontanément le diabète d'une façon similaire à l'homme. Les lymphocytes T auto-réactifs CD4 + et CD8+ jouent un rôle majeur dans le développement de cette maladie. Dans les conditions non pathologiques, les lymphocytes T auto-réactifs sont éliminés dans le thymus (tolérance centrale) ou maintenus en états d'anergie en périphérie (tolérance périphérique). En périphérie, les cellules dendritiques (CDs) de type tolérogènes induisent l'expansion et/ou la différenciation d'une population spécifique de lymphocyte T (Treg), qui contribue à la suppression de la prolifération et l'activation des lymphocytes T auto-réactifs. Certaines fonctions tolérogènes des CDs telle que la présentation d'antigènes est sous le contrôle de l'ubiquitine ligase MARCH I. MARCH I ubiquitine le CMH de classe II et les molécules de costimulation CD86 et prévient donc leurs expressions à la surface des cellules dendritiques, et ainsi l'inhibition de la stimulation de lymphocytes T. Le but de ce projet est: 1) de caractériser les niveaux d'expression de MARCH I dans les CDs tolérogènes générées en présence d'IL-10 en comparaison aux CDs immunogènes générées en absence d'IL-10, 2) de déterminer si la sur-expression de MARCH I chez CDs immunogènes de souris NOD rétablit leurs fonctions tolérogènes. Nos résultats montrent que les CDs de souris NOD générées en absence d'IL-10 expriment des niveaux très élevés de CMH de classe II et de molécules de costimulation (CD80 et CD86). Au contraire, les CDs générées en présence d'IL-10 résistent à la maturation, puisqu'une faible augmentation de l'expression du CMH II et des molécules de co-stimulation est observée suite à leur stimulation au LPS. Ces dernières produisent des quantités importantes d'IL-10 et des faibles quantités d'IL-12 et d'INF-y et expriment des niveaux très élèvés d'ARNm de MARCH I comparativement aux CDs générées en absence d'IL-10. Nous avons aussi montré que la transduction des CDs immunogènes par un lentivirus contenant le gène qui code pour MARCH I leur permet d'acquérir les propriétés des CDs tolérogènes. En effet, les CDs transduites par MARCH I expriment de faibles niveaux du CMH II, de CD80 et CD86 après stimulation au LPS. Nous avons aussi montré que les CDs transduites par le gène qui code pour MARCH I, dont la partie N-terminale 1 à 40 (? 1-40 ) ou 1 à 60 (?1-66 ) a été délétée, stabilisent l'expression de MARCH I tout en préservant leur capacité à diminuer l'expression du CMH de classe II et de CD86. Ainsi, ces conditions permettent d'obtenir des CDs tolérogènes qui pourront être utilisées comme thérapie cellulaire pour prévenir ou empêcher le développement du diabète chez la souris NOD. [Symboles non conformes]

A hallmark of chronic human immunodeficiency virus (HIV) infection is the impairment of CD8 T cell survival and effector functions, which likely contributes to HIV pathogenesis. A number of factors could be attributed to this impairment, including the declining number of CD4 T cells, progressive destruction of secondary lymphoid tissues and an increasingly inhibitory environment. As highly active antiretroviral therapy shows limited efficacy in improving CD8 T cell functions, this thesis explores the therapeutic application of costimulatory molecules in directly stimulating non-functional HIV-specific CD8 T cells and ultimately their relevance to the control of chronic HIV infection. Costimulatory molecules are adjuvants for functional activation of T cells that act in concert with the antigen-specific signal. The Tumor Necrosis Factor (TNF) family member, 4-1BBL, emerges as the most effective costimulatory molecule in the antigen-specific expansion of human memory CD8 T cells as compared to the related TNF family members CD70 and LIGHT. As well, 4-1BBL improves the cytolytic function of T lymphocytes on a per cell basis. Furthermore, 4-1BBL is identified as a key component in the therapeutic rescue of CD8 T cell function and its effect is at least partially dependent on its signaling adaptor TNF receptor associated factor 1 (TRAF1), both in vitro and in vivo. This thesis also identifies the loss of TRAF1 as a new mechanism of immune dysregulation of HIV-specific CD8 T cells during the chronic phase of HIV infection and offers a means to correct it. The loss of TRAF1 has functional relevance in HIV suppression and HIV-specific CD8 T cell responses. Finally, a combination therapy involving agonistic anti-4-1BB antibody is shown to be successful in a proof of concept treatment of chronic lymphocytic chroriomeningitis virus (LCMV) infection in mice, resulting in sustained reduction in viral load. A new model of HIV-specific CD8 T cell dysfunction is constructed based on these findings.

GITR and CD30 are T cell costimulatory members of the TNFR superfamily known to regulate T cell responses. Elucidating the mechanisms whereby these receptors modulate T cell responses is crucial for maximizing their potential for immunotherapy. In this thesis, I examine the role of GITR and CD30 on CD8 T cell responses to influenza virus. I show that CD8 T cell intrinsic GITR is required for both maximal primary and secondary CD8 T cell expansion to influenza, while in contrast, CD30 is dispensable for anti-influenza CD8 T cell responses. GITR does not impact on CD8 T cell proliferation or homing, however, it mediates CD8 T cell survival signaling. GITR induces TRAF2/TRAF5 dependent, but TRAF1 independent, NF-κB activation, resulting in the upregulation of the pro-survival molecule Bcl-xL. Furthermore, I show that GITR on CD8 T cells can augment viral clearance and confer protection from death upon severe influenza infection of mice. Similarly, CD30 also elicits protection from death upon severe influenza infection, although the cells responsible for this effect remain to be elucidated. In this thesis, I also show that in unimmunized mice GITR expression is upregulated to higher than basal levels on a population of CD8 memory phenotype cells in the bone marrow. In contrast, CD8 memory phenotype T cells in the spleen and LN have GITR levels similar to that on naïve T cells. The upregulation of GITR in the bone marrow is IL-15 dependent and therefore, GITR serves as a marker for cells that have recently received an IL-15 signal. Furthermore, GITR is required for the persistence, but not for the homeostatic proliferation of CD8 memory phenotype T cells in the bone marrow. Therefore, GITR plays a key role for CD8 T cell intrinsic responses to influenza, as well as for the persistence of CD8 memory phenotype T cells.

A hallmark of chronic human immunodeficiency virus (HIV) infection is the impairment of CD8 T cell survival and effector functions, which likely contributes to HIV pathogenesis. A number of factors could be attributed to this impairment, including the declining number of CD4 T cells, progressive destruction of secondary lymphoid tissues and an increasingly inhibitory environment. As highly active antiretroviral therapy shows limited efficacy in improving CD8 T cell functions, this thesis explores the therapeutic application of costimulatory molecules in directly stimulating non-functional HIV-specific CD8 T cells and ultimately their relevance to the control of chronic HIV infection. Costimulatory molecules are adjuvants for functional activation of T cells that act in concert with the antigen-specific signal. The Tumor Necrosis Factor (TNF) family member, 4-1BBL, emerges as the most effective costimulatory molecule in the antigen-specific expansion of human memory CD8 T cells as compared to the related TNF family members CD70 and LIGHT. As well, 4-1BBL improves the cytolytic function of T lymphocytes on a per cell basis. Furthermore, 4-1BBL is identified as a key component in the therapeutic rescue of CD8 T cell function and its effect is at least partially dependent on its signaling adaptor TNF receptor associated factor 1 (TRAF1), both in vitro and in vivo. This thesis also identifies the loss of TRAF1 as a new mechanism of immune dysregulation of HIV-specific CD8 T cells during the chronic phase of HIV infection and offers a means to correct it. The loss of TRAF1 has functional relevance in HIV suppression and HIV-specific CD8 T cell responses. Finally, a combination therapy involving agonistic anti-4-1BB antibody is shown to be successful in a proof of concept treatment of chronic lymphocytic chroriomeningitis virus (LCMV) infection in mice, resulting in sustained reduction in viral load. A new model of HIV-specific CD8 T cell dysfunction is constructed based on these findings.

GITR and CD30 are T cell costimulatory members of the TNFR superfamily known to regulate T cell responses. Elucidating the mechanisms whereby these receptors modulate T cell responses is crucial for maximizing their potential for immunotherapy. In this thesis, I examine the role of GITR and CD30 on CD8 T cell responses to influenza virus. I show that CD8 T cell intrinsic GITR is required for both maximal primary and secondary CD8 T cell expansion to influenza, while in contrast, CD30 is dispensable for anti-influenza CD8 T cell responses. GITR does not impact on CD8 T cell proliferation or homing, however, it mediates CD8 T cell survival signaling. GITR induces TRAF2/TRAF5 dependent, but TRAF1 independent, NF-κB activation, resulting in the upregulation of the pro-survival molecule Bcl-xL. Furthermore, I show that GITR on CD8 T cells can augment viral clearance and confer protection from death upon severe influenza infection of mice. Similarly, CD30 also elicits protection from death upon severe influenza infection, although the cells responsible for this effect remain to be elucidated. In this thesis, I also show that in unimmunized mice GITR expression is upregulated to higher than basal levels on a population of CD8 memory phenotype cells in the bone marrow. In contrast, CD8 memory phenotype T cells in the spleen and LN have GITR levels similar to that on naïve T cells. The upregulation of GITR in the bone marrow is IL-15 dependent and therefore, GITR serves as a marker for cells that have recently received an IL-15 signal. Furthermore, GITR is required for the persistence, but not for the homeostatic proliferation of CD8 memory phenotype T cells in the bone marrow. Therefore, GITR plays a key role for CD8 T cell intrinsic responses to influenza, as well as for the persistence of CD8 memory phenotype T cells.

Au cours de ces 20 dernières années, les inhibiteurs de "checkpoint blockade" sont une des stratégies les plus prometteuses pour l’immunothérapie du cancer. une partie de l'effet anti-tumoral de ces inhibiteurs reposerait sur la déplétion des lymphocytes T régulateurs (TREG). ici, nous avons examine si la forte expression d'ICOS sur ces cellules pourrait être utilisée comme marqueur pour cibler les TREG et améliorer le rejet tumoral. nous rapportons qu'un nouvel acm anti-ICOS humain deplete préférentiellement les TREG dans un modèle de souris nsg humanisées (cd34+) menant a une augmentation du rapport cd8+/treg. toutefois, cela ne suffisait pas a influer sur la croissance de la lignée de cancer du sein mda-mb-231. nous avons administre du cyclophosphamide (CTX) a faible dose pour induire de la mort cellulaire immunogène et stimuler la réponse anti-tumorale. le traitement des animaux avec une combinaison CTX + anti-ICOS conduit 0 une réduction drastique de la croissance tumorale alors que les traitements individuels ont des effets modérés. Grâce a la cytométrie de masse (cytof), nous avons observe une plus forte expression de cd45ro, hla-dr et ki-67 sur les ltcd8+ du groupe traite par la combinaison. de plus, d'autres analyses suggèrent que les monocytes et PDC humains et les cellules myéloïdes murines pourraient être impliqués dans cet effet. au final, nos résultats sont la première démonstration que les souris humanisées peuvent être utilisées pour développer de nouvelles immunothérapies anti-cancer et indiquent que le ciblage TREG avec une combinaison d'ACM anti-ICOS et la chimiothérapie est une strat2gie pertinente pour renforcer la réponse anti-tumorale. / Checkpoint blockade inhibitors are the most promising and effective strategy for t-cell mediated cancer immunotherapy of the past 20 years. Part of the anti-tumoral effect of these checkpoint inhibitors might be due to regulatory T cell (treg) depletion. Here, we investigated whether the reported high expression of icos on treg might be used as a flag to target treg and improve tumor rejection. We report that a novel anti-human icos mab preferentially depleted treg in immunodeficient nsg mice reconstituted with cd34+ progenitors, leading to an increased cd8+/treg ratio. However, this was insufficent to affect growth of the breast cancer cell line mda-mb-231. We thus administered low dose cyclophosphamide (ctx) to induce immunogenic cell death and stimulate anti-tumor response. Treatment of humanized mice with a combination of ctx+ anti-icos mab led to a drastic reduction in tumor growth whereas single treatments had only moderated effect. Using mass cytometry (cytof), we observed higher expression of cd45ro, hla-dr and ki67 on tcd8+ of the combined-treatment group. Accordingly, depletion of cd8+ t cells partly abolished the therapeutic effect of the combination. Moreover, additional analyses suggest that human monocytes and pdc and murine myeloid cells are involved in this effect. Altogether, our results represent the first demonstration that humanized mice can be used to develop novel therapeutic strategies for cancer immunotherapy and indicate that targeting treg with a combination of anti-icos mab and chemotherapy is a relevant strategy to release the immune response to the tumor.

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Le modèle murin le plus utilisé pour le diabète de type 1 est la souris NOD. L’activation des lymphocytes T autoréactifs vis à vis des cellules béta nécessite la reconnaissance par le TCR de l’auto antigène présenté par le CMH ainsi que des signaux de co stimulation. Nous apportons la preuve que la voie de costimulation ICOS/ICOSL est indispensable au développement du diabète chez la souris NOD. En effet, les souris invalidées pour le gène Icos ou IcosL sont protégées du diabète. Nous avons démontré que cette protection est liée à un défaut d’activation des LT diabétogènes. De façon inattendue, nous avons observé chez ces souris ICOS-/- et ICOSL-/- une neuromyopathie. Cette pathologie se développe parallèlement au diabète chez la souris ICOSL+/+. Sur le plan histologique, le muscle strié périphérique et le nerf périphérique est envahi par un infiltrat lymphocytaire et par des cellules présentatrices d’antigène. Nous avons démontré par des expériences de transfert adoptif que la neuromyopathie est une maladie auto-immune données, nous avons étudié les souris NOD ICOSL-/- CIITA-/-. Ces souris sont dépourvues de lymphocytes T -CD4+ et ne développent pas de neuromyopathie ni de diabète. De même, nous avons étudié les souris NOD ICOSL-/- béta2m-/-. Ces souris sont dépourvues de lymphocytes T-CD8+ et développent une neuromyopathie. Cette déviation de l’auto-immunité est liée à l’interaction entre les LT et les lymphocytes B via le signal ICOS/ICOSL. Nous avons prouvé via des expériences de transfert et de chimères que l’absence de signal ICOS/ICOSL entre les lymphocytes T et les lymphocytes B oriente l’auto-immunité vers le système nerveux périphérique et le muscle strié. Enfin, l’analyse du spectre de spécificité des anticorps présent chez la souris ICOSL-/- par western blot puis par spectrométrie de masse a précisé les cibles antigéniques de la myopathie. L’invalidation de la voie ICOS/ICOSL conduit donc à une déviation de l’auto-immunité du pancréas vers le muscle et le système nerveux périphérique. Ces données prouvent que la voie ICOS/ICOSL est indispensable à l’initiation du diabète, mais aussi au contrôle de l’auto-immunité / Costimulation pathways are described as central in T cell activation and the control of autoimmune responses. We previously reported that NOD mice that are deficient for the icosl gene are protected from diabetes, but instead develop a spontaneous autoimmune neuromyopathy. The general phenotype of the neuromyopathy observed in ICOSL-/- NOD mice is globally similar to that observed in ICOS-/- and ICOS-/-ICOSL-/- double knockout NOD mice. The neuromyopathy is observed in 100% of female mice by the age of 35 weeks. The neuropathy remains limited to the peripheral nerve tissue. The disease is characterized by an infiltration of immune cells: CD4+ T cells, CD8+ T cells, dendritic cells and B lymphocytes, but does not extend to the central nervous system. A similar infiltrate is seen in muscles. Autoimmune neuromyopathy can be transfer to naive recipients by T lymphocytes. Transfer is achieved in NOD.scid recipient mice by CD4+ T-cells, although not by CD8+ T-cells, isolated from 35 week old ICOSL-/- NOD. The predominant role of CD4+T-cells is further demonstrated in this model by the observation that CIITA-/-ICOSL-/- NOD mice do not developed the neuromyopathy. By contrast, ȕ2m-/-ICOSL-/- NOD mice develop a neuromyopathy. We obtained evidence (in chimeric mice) that the interaction between antigen-presenting cells (APC) and T lymphocytes via ICOS/ICOSL is a prerequisite to the development of diabetes, while the loss of the interaction between T lymphocytes and APC play a key role in the development of nervous and muscular autoimmunity. Finally, the spectrum analysis of antibodies specificity in mouse ICOSL-/- with Western blot and mass spectrometry indicated the antigenic targets of myopathy. Altogether, our data indicate that the deviation of autoimmunity in NOD mice from the pancreas to muscles and the peripheral nervous system in the absence of ICOS/ICOSL signal is dependent on the loss of the physiological interaction between T cells and APC