Le rôle des lymphocytes T CD4+ dans la réponse immune anti-tumorale s'est révélé être de plus en plus important au cours de ces dix dernières années. Nous nous sommes attachés à l'étude de leur fonction dans les lymphomes malins non hodgkiniens de type B. <br />Dans la première partie de ce travail de thèse, nous avons étudié un modèle à partir des cellules fraîches splénique d'un patient porteur d'un lymphome B splénique de la zone marginale. Nous avons pu déterminer un effet fonctionnel des lymphocytes T CD4+ réactifs par rapport aux cellules malignes B autologues. Ces cellules T CD4+ sont capables d'induire une différenciation des lymphocytes B tumoraux en plasmocytes, et cette induction a été dévoilée pour la première fois dans un système cellulaire autologue. <br />Nous avons ensuite étudié la capacité fonctionnelle des lymphocytes T CD4+ réactifs sur une lignée de lymphome B folliculaire obtenue dans notre laboratoire. Nous avons obtenu un effet cytotoxique par les cellules T CD4+ totales autologues venant des lymphocytes du sang périphérique. Cependant, cette cytotoxicité s'est montrée à la fois sur les cellules B malignes et les cellules B normales lymphoblastoïdes. Un clonage a été ensuite réalisé dans le but d'écarter les clones non spécifiques et de trouver des clones T cytotoxiques spécifiques des cellules malignes. Parmi les six clones obtenus, trois sont spécifiques et ils possèdent un TCR identique Vb17-Db1-Jb1.2. Ces clones exercent une cytotoxicité contre les cellules tumorales en reconnaissant l'antigène tumoral présenté par la molécule HLA-II DP et leur mécanisme de lyse correspond à la voie perforine/granzymes. <br />Ces deux résultats nous ont permis de conclure que les cellules T CD4+ peuvent induire un effet direct anti-tumoral avec des mécanismes variés. Ce travail donne de nouveaux arguments concernant le rôle pivot des lymphocytes T CD4+ dans l'immunité anti-tumorale et permet d'envisager l'identification de l'antigène tumoral.

Mast cells are innate immune cells, historically involved in allergy responses involving IgE. Through this, they have earned a reputation as a fairly detrimental cell type. Their beneficial roles remain somewhat enigmatic although they clearly have the ability to modulate the immune system. This is due to their ability to synthesise many cytokines and chemokines as well as immediately release potent granule-stored mediators. One such mediator is a serine protease, chymase, which has been targeted by pharmaceutical companies developing inhibitors for use in inflammatory conditions. In order to address roles of the proteases, information regarding their cleavage specificity using substrate phage display can help find potential in vivo substrates.  The human chymase cleaves substrates with aromatic amino acids in the P1 position and has a preference for negatively charged amino acids in the P2’ position. The molecular interactions mediating this P2’ preference was investigated by site-directed mutagenesis, where Arg143 and Lys192 had a clear effect in this selectivity. As humans express one chymase and rodents express multiple chymases, extrapolating data between species is difficult. Here, the crab-eating macaque was characterised, which showed many similarities to the human chymase including a near identical extended cleavage specificity and effects of human chymase inhibitors.  Appropriate models are needed when developing human inhibitors for therapeutic use in inflammatory conditions. The effects of five specific chymase inhibitors in development were also tested. The selectivity of inhibitors was dependent on both Arg143 and Lys192, with a greater effect of Lys192. Identification of residues involved in specific inhibitor interactions is important for selective inhibitor development. Another innate cell type, the NK cell, is important in virus and tumour defence. In the channel catfish, a serine protease from an NK-like cell, granzyme-like I, was characterised. A strict preference for Met in the P1 position was seen, and caspase 6 was identified as a potential in vivo target. This may highlight a novel apoptosis-inducing mechanism from a similar cell type has been conserved for approximately 400 myr. Here, important residues mediating chymases’ specificity and interactions with inhibitors has been addressed, as well as finding a new animal model for providing ways to combat their roles in pathological settings.

Submitted by Giovanni Vargas Hernández null (giovetc@hotmail.com) on 2017-07-26T10:24:51Z No. of bitstreams: 1 Tese_Vargas-Hernández_Giovanni-Versao Definitiva.pdf: 2680064 bytes, checksum: 453c6564bff0423d6ce9a6965253668e (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-07-26T19:05:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 vargashernandez_g_dr_jabo.pdf: 2680064 bytes, checksum: 453c6564bff0423d6ce9a6965253668e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-26T19:05:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 vargashernandez_g_dr_jabo.pdf: 2680064 bytes, checksum: 453c6564bff0423d6ce9a6965253668e (MD5) Previous issue date: 2017-03-09 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O linfoma cutâneo (LC) em cães é uma doença que se caracteriza pela proliferação clonal de linfócitos atípicos na pele (MILLER et al., 2013). É um linfoma não-Hodgkin, formado por um grupo de doenças neoplásicas malignas de linfócitos T e B e células Natural Killer (NK), cuja primeira manifestação clínica é a presença de lesões cutâneas, sem existir lesão extra cutâneas no momento do diagnóstico (RUEDA; CORTES, 2008). A apresentação clínica é inespecífica e pode mimetizar muitas dermatites (FONTAINE et al., 2010). Nas fases inicias da doença torna-se difícil diferenciar a condição neoplásica de quadro inflamatório linfocítico cutâneo (MURPHY; OLIVRY 2000). Descrita pela primeira vez em 1972 (KELLY et al., 1972), e para muitos autores a doença rara e de etiologia desconhecida (FONTAINE et al., 2009; WITHROW et al., 2013). Diversos estudos mencionaram novas variedades e formas de apresentação do LC na espécie canina baseadas principalmente nos resultados de reações imuno-histoquímicas, comportamento clínico da neoplasia e nas frequentes mudanças da classificação desta doença na espécie humana, que tem levado na classificação em novas variantes de LC (WILLEMZE et al., 2005; DE BOSSCHERE; DECLERCQ, 2008; AFFOLTER et al., 2009; FONTAINE et al., 2009; MILLER et al., 2013; MOORE et al., 2012). Nas últimas três décadas, a classificação morfológica e imunofenotípica do LC em medicina veterinária baseou-se nos critérios de classificação utilizados em humanos (VALLI et al., 2011). O objetivo desta revisão é definir quais são as atuais variantes, tipos e subtipos do LC em cães e estabelecer as principais semelhanças e diferenças com a classificação existente na espécie humana. / Cutaneous lymphoma (LC) in dogs is a disease characterized by the clonal proliferation of atypical lymphocytes in the skin (Miller et al., 2013). It is a non-Hodgkin's lymphoma, consisting of a group of malignant neoplastic diseases of T and B lymphocytes and Natural Killer (NK) cells, whose first clinical manifestation is the presence of cutaneous lesions, with no extra-cutaneous lesion at the time of diagnosis (WHEEL . The clinical presentation is non-specific and may mimic many dermatitis (FONTAINE et al., 2010). In the early stages of the disease, it is difficult to differentiate the neoplastic condition of cutaneous lymphocytic inflammatory disease (MURPHY; OLIVRY 2000). It was first described in 1972 (KELLY et al., 1972), and for many authors, the rare disease of unknown etiology (FONTAINE et al., 2009, WITHROW et al., 2013). Several studies have mentioned new varieties and forms of LC presentation in the canine species based mainly on the results of immunohistochemical reactions, clinical behavior of the neoplasia and the frequent changes in the classification of this disease in the human species, which has led to classification in new variants of LC (Muller et al., 2009), and in the literature on the use of this method (Macker et al., 2009). In the last three decades, the morphological and immunophenotypic classification of CL in veterinary medicine was based on the classification criteria used in humans (VALLI et al., 2011). The objective of this review is to define the current variants, types and subtypes of LC in dogs and establish the main similarities and differences with the existing classification in the human species.

Over the past decades, information has accumulated concerning the mechanism how an exterior signal induced by ligand on neighboring cells is transmitted to the nucleus through the Notch receptor and the cellular effects of Notch signaling on the regulation of differentiation, proliferation and apoptosis in many cell types. However, the function and the mechanism of Notch signaling in peripheral T cells still remains to be addressed. Therefore, we asked whether Notch1 is involved in CD8+ cytolytic effector T cell (CTLs) maturation and effector functions and how Notch1 exerts its cellular function in the nucleus and in the cytoplasm. The maturation of naïve CD8+ T cells into CTLs is a critical feature of a functional adaptive immune system. Development of CTLs depends, in part, upon the expression of the transcriptional regulator, Eomesodermin (EOMES), which is thought to regulate the expression of two key effector molecules, perforin and granzyme B. In addition, the data from previous studies in our lab showed that Notch signaling results in the activation of NF-κB, IFN-γ secretion and cell proliferation both in CD4+ and CD8+ T cells. Therefore, we hypothesized that Notch1 may be involved in CD8+ T cell maturation and effector function. We observed that Notch1 regulates the expression of EOMES, perforin and granzyme B through direct binding to the promoters of these crucial effector molecules. By abrogating Notch signaling, both biochemically as well as genetically, we conclude that Notch activity mediates CTL development through direct regulation of EOMES, perforin and granzyme B. We further investigated the molecular steps leading to the formation of intracellular Notch1 (N1ICD)/CSL (also known as CBF1/RBP-Jκ in mammals; Suppressor of Hairless in Drosophila; and Lag-1 in C. elegans) with other co-factors in target promoters of Notch1 signaling. We proposed that the association of two nuclear complexes with N1ICD controls the transcription of genes, allowing the development of effector CTL in the immune system. Recent studies proposed a model where Notch1 colocalizes with CD4, a component of the immune synapse, upon T cell stimulation and directly associates with p56Lck and CD28, as well as PI3K. However, the link between Notch and the TCR signalosome needed further investigation. We found that Notch1 functions as a scaffold, associated with the cytosolic components, Carma1, Bcl10, PKCθ and the IKK complex upon TCR stimulation, leading to the activation of NF-κB and IL-2 production. We further showed that the N-terminal region of N1ICD is essential for interaction with Carma1 and that deficiency of Notch1 abolishes the nuclear binding of NF-κB on the il- 2 promoter, leading to reduced IL-2 production.

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La maladie coeliaque réfractaire de type II (MCRII) est une complication sévère de la maladie coeliaque caractérisée par l’émergence dans l’épithélium intestinal d’une population clonale de cellules innées lymphoïdes (IE-ILC) avec un phénotype inhabituel. Nos travaux montrent en effet que ces IE-ILC ont un phénotype mixte avec des caractéristiques à la fois de lymphocytes T (LT) et de cellules NK, puisqu’elles expriment des récepteurs NK et contiennent les chaines du complexe CD3 en intracellulaire et des réarrangements du récepteur T. En outre, des travaux précédents du laboratoire ont montré que l’interleukine 15 (IL-15), produite en excès par les entérocytes des patients MCRII, joue un rôle central en permettant la survie de ces lymphocytes anormaux et de ce fait leur accumulation progressive dans l’intestin. Le premier objectif de ma thèse a été de comprendre l’ontogénie des IE-ILC chez l’homme. Nous avons démontré qu’une population «polyclonale» d’IE-ILC, possédant des caractéristiques similaires à ceux des lymphocytes clonaux de MCRII, est présente dans l’épithélium intestinal des sujets sains. En outre, ces cellules prédominent dans l’épithélium intestinal des très jeunes enfants (<1ans) et des patients allo-greffés après une chimiothérapie. Nous avons montré que la différenciation des IE-ILC peut–être récapitulée in vitro à partir de cellules souches hématopoïétiques (CSH), en combinant un signal NOTCH et IL-15; le signal NOTCH initie un programme T qui est interrompu par l’IL-15, conduisant à la reprogrammation des cellules vers une différenciation NK. Nous avons aussi montré que l’effet de l’IL-15 résulte de l’induction de la sérine protéase Granzyme B, qui clive la protéine NOTCH en fragments dépourvus d’activité transcriptionnelle. Le deuxième objectif de mon travail a été d’identifier le site de la différenciation des IE-ILC. Thymus et épithélium intestinal expriment en effet des ligands de NOTCH ainsi que de l’IL-15. Cette partie du travail a été conduite chez la souris. Nous avons montré qu’une population d’IE-ILC similaire à celle observée chez l’homme est présente dans l’épithélium murin. L’étude de différentes souris mutantes nous a permis de démontrer sa dépendance stricte de l’IL-15. La réalisation de greffes de thymus, l’analyse de souris athymiques et le transfert de cellules de la moelle osseuse chez des souris immunodéficiences a permis d’exclure tout rôle du thymus dans la différenciation des IE-ILC, et de suggérer que ces cellules se différencient dans l’intestin avant la migration des lymphocytes T. Dans leur ensemble, ces résultats caractérisent une nouvelle population de cellules lymphoïdes innées et une voie originale de différenciation. Nos résultats éclairent un débat de longue date sur la différenciation extra-thymique des lymphocytes de l’épithélium. Nous montrons que la différenciation T peut être initiée dans l’épithélium intestinal mais que l’IL-15 bloque cette différenciation, ce qui conduit à la génération d’une population particulière de IE-ILC avec un phénotype mixte de LT et de NK. La présence des IE-ILC chez les très jeunes enfants et chez les patients greffés suggère un rôle possible dans les défenses de l’épithélium intestinal avant l’activation du système immunitaire adaptatif et la migration intraépithéliale des LT. / Refractory celiac disease type II (RCDII) is a rare but severe complication of celiac disease characterized by the appearance in gut epithelium of clonal population of innate lymphoid cells (IE-ILC) with atypical features. Our work shows that IE-ILC have mixed phenotype close both to T cells and NK cells. Indeed, IE-ILC express NK markers, intracellular CD3 chains and exhibit T cell rearrangement. Moreover, previous data from the laboratory have shown that interleukin 15 (IL-15), a cytokine overexpressed in the gut of RCDII patients, plays a key role in survival of clonal IE-ILC1 and therefore promotes their accumulation in the gut epithelium. The first objective of my thesis has been to understand the ontogeny of IE-ILC in humans. We have demonstrated that polyclonal IE-ILC sharing similar features with clonal IE-ILC are present in the gut of healthy control. In addition, IE-ILC are preponderant in the gut epithelium of young children (<1year) and of grafted patients after chemotherapy. We have shown that differentiation of IE-ILC can be recapitulated in vitro from hematopoietic stem cells (HSC) by combining both NOTCH signal and IL-15. Indeed, NOTCH signal initiates T cell program, which is blocked by IL-15, reprogramming these cells toward the NK lineage. Moreover, we have shown that Granzyme B, a serine protease induced by IL-15, cleaves the NOTCH protein into a transcriptionnally inactive peptide. The second objective of my work has been to determine the site of differentiation of IE-ILC. Thymus and gut epithelium express both NOTCH ligands and IL-15. This question has to be addressed in mouse. We have shown that the mouse gut epithelium contains the counterpart of human IE-ILC1. We first confirmed that mouse IE-ILC1 require IL-15 for their differentiation and or survival using IL-15 deficient mice. Thymus graft experiment, analysis of athymic mice (nude) and HSC transplantation in empty hosts suggested that IE-ILC1 differentiate in the gut epithelium before immigration of T cells from thymus. In summary, our results describe a novel subset of IE-ILC1 together with their novel unconventional mechanism of differentiation. Our data allow to revisit the long time controversy on extra-thymic T cell differentiation in the gut. We have demonstrated that T cell program can be initiated in the gut epithelium but IL15-induced Granzyme B blocks this program and permits the generation of unconventional IE-ILC with mixed T cell and NK cell features. Because IE-ILC1 are preponderant in the gut epithelium of young children and of patients with recent bone marrow transplantation, we suggest that IE-ILC1 can play a major role in gut defense before activation of the gut adaptative immune system activate and migration of thymus-derived T cells into the gut epithelium.

La maladie coeliaque réfractaire de type II (MCRII) est une complication sévère de la maladie coeliaque caractérisée par l’émergence dans l’épithélium intestinal d’une population clonale de cellules innées lymphoïdes (IE-ILC) avec un phénotype inhabituel. Nos travaux montrent en effet que ces IE-ILC ont un phénotype mixte avec des caractéristiques à la fois de lymphocytes T (LT) et de cellules NK, puisqu’elles expriment des récepteurs NK et contiennent les chaines du complexe CD3 en intracellulaire et des réarrangements du récepteur T. En outre, des travaux précédents du laboratoire ont montré que l’interleukine 15 (IL-15), produite en excès par les entérocytes des patients MCRII, joue un rôle central en permettant la survie de ces lymphocytes anormaux et de ce fait leur accumulation progressive dans l’intestin. Le premier objectif de ma thèse a été de comprendre l’ontogénie des IE-ILC chez l’homme. Nous avons démontré qu’une population «polyclonale» d’IE-ILC, possédant des caractéristiques similaires à ceux des lymphocytes clonaux de MCRII, est présente dans l’épithélium intestinal des sujets sains. En outre, ces cellules prédominent dans l’épithélium intestinal des très jeunes enfants (<1ans) et des patients allo-greffés après une chimiothérapie. Nous avons montré que la différenciation des IE-ILC peut–être récapitulée in vitro à partir de cellules souches hématopoïétiques (CSH), en combinant un signal NOTCH et IL-15; le signal NOTCH initie un programme T qui est interrompu par l’IL-15, conduisant à la reprogrammation des cellules vers une différenciation NK. Nous avons aussi montré que l’effet de l’IL-15 résulte de l’induction de la sérine protéase Granzyme B, qui clive la protéine NOTCH en fragments dépourvus d’activité transcriptionnelle. Le deuxième objectif de mon travail a été d’identifier le site de la différenciation des IE-ILC. Thymus et épithélium intestinal expriment en effet des ligands de NOTCH ainsi que de l’IL-15. Cette partie du travail a été conduite chez la souris. Nous avons montré qu’une population d’IE-ILC similaire à celle observée chez l’homme est présente dans l’épithélium murin. L’étude de différentes souris mutantes nous a permis de démontrer sa dépendance stricte de l’IL-15. La réalisation de greffes de thymus, l’analyse de souris athymiques et le transfert de cellules de la moelle osseuse chez des souris immunodéficiences a permis d’exclure tout rôle du thymus dans la différenciation des IE-ILC, et de suggérer que ces cellules se différencient dans l’intestin avant la migration des lymphocytes T. Dans leur ensemble, ces résultats caractérisent une nouvelle population de cellules lymphoïdes innées et une voie originale de différenciation. Nos résultats éclairent un débat de longue date sur la différenciation extra-thymique des lymphocytes de l’épithélium. Nous montrons que la différenciation T peut être initiée dans l’épithélium intestinal mais que l’IL-15 bloque cette différenciation, ce qui conduit à la génération d’une population particulière de IE-ILC avec un phénotype mixte de LT et de NK. La présence des IE-ILC chez les très jeunes enfants et chez les patients greffés suggère un rôle possible dans les défenses de l’épithélium intestinal avant l’activation du système immunitaire adaptatif et la migration intraépithéliale des LT. / Refractory celiac disease type II (RCDII) is a rare but severe complication of celiac disease characterized by the appearance in gut epithelium of clonal population of innate lymphoid cells (IE-ILC) with atypical features. Our work shows that IE-ILC have mixed phenotype close both to T cells and NK cells. Indeed, IE-ILC express NK markers, intracellular CD3 chains and exhibit T cell rearrangement. Moreover, previous data from the laboratory have shown that interleukin 15 (IL-15), a cytokine overexpressed in the gut of RCDII patients, plays a key role in survival of clonal IE-ILC1 and therefore promotes their accumulation in the gut epithelium. The first objective of my thesis has been to understand the ontogeny of IE-ILC in humans. We have demonstrated that polyclonal IE-ILC sharing similar features with clonal IE-ILC are present in the gut of healthy control. In addition, IE-ILC are preponderant in the gut epithelium of young children (<1year) and of grafted patients after chemotherapy. We have shown that differentiation of IE-ILC can be recapitulated in vitro from hematopoietic stem cells (HSC) by combining both NOTCH signal and IL-15. Indeed, NOTCH signal initiates T cell program, which is blocked by IL-15, reprogramming these cells toward the NK lineage. Moreover, we have shown that Granzyme B, a serine protease induced by IL-15, cleaves the NOTCH protein into a transcriptionnally inactive peptide. The second objective of my work has been to determine the site of differentiation of IE-ILC. Thymus and gut epithelium express both NOTCH ligands and IL-15. This question has to be addressed in mouse. We have shown that the mouse gut epithelium contains the counterpart of human IE-ILC1. We first confirmed that mouse IE-ILC1 require IL-15 for their differentiation and or survival using IL-15 deficient mice. Thymus graft experiment, analysis of athymic mice (nude) and HSC transplantation in empty hosts suggested that IE-ILC1 differentiate in the gut epithelium before immigration of T cells from thymus. In summary, our results describe a novel subset of IE-ILC1 together with their novel unconventional mechanism of differentiation. Our data allow to revisit the long time controversy on extra-thymic T cell differentiation in the gut. We have demonstrated that T cell program can be initiated in the gut epithelium but IL15-induced Granzyme B blocks this program and permits the generation of unconventional IE-ILC with mixed T cell and NK cell features. Because IE-ILC1 are preponderant in the gut epithelium of young children and of patients with recent bone marrow transplantation, we suggest that IE-ILC1 can play a major role in gut defense before activation of the gut adaptative immune system activate and migration of thymus-derived T cells into the gut epithelium.

La maladie coeliaque réfractaire de type II (MCRII) est une complication sévère de la maladie coeliaque caractérisée par l’émergence dans l’épithélium intestinal d’une population clonale de cellules innées lymphoïdes (IE-ILC) avec un phénotype inhabituel. Nos travaux montrent en effet que ces IE-ILC ont un phénotype mixte avec des caractéristiques à la fois de lymphocytes T (LT) et de cellules NK, puisqu’elles expriment des récepteurs NK et contiennent les chaines du complexe CD3 en intracellulaire et des réarrangements du récepteur T. En outre, des travaux précédents du laboratoire ont montré que l’interleukine 15 (IL-15), produite en excès par les entérocytes des patients MCRII, joue un rôle central en permettant la survie de ces lymphocytes anormaux et de ce fait leur accumulation progressive dans l’intestin. Le premier objectif de ma thèse a été de comprendre l’ontogénie des IE-ILC chez l’homme. Nous avons démontré qu’une population «polyclonale» d’IE-ILC, possédant des caractéristiques similaires à ceux des lymphocytes clonaux de MCRII, est présente dans l’épithélium intestinal des sujets sains. En outre, ces cellules prédominent dans l’épithélium intestinal des très jeunes enfants (<1ans) et des patients allo-greffés après une chimiothérapie. Nous avons montré que la différenciation des IE-ILC peut–être récapitulée in vitro à partir de cellules souches hématopoïétiques (CSH), en combinant un signal NOTCH et IL-15; le signal NOTCH initie un programme T qui est interrompu par l’IL-15, conduisant à la reprogrammation des cellules vers une différenciation NK. Nous avons aussi montré que l’effet de l’IL-15 résulte de l’induction de la sérine protéase Granzyme B, qui clive la protéine NOTCH en fragments dépourvus d’activité transcriptionnelle. Le deuxième objectif de mon travail a été d’identifier le site de la différenciation des IE-ILC. Thymus et épithélium intestinal expriment en effet des ligands de NOTCH ainsi que de l’IL-15. Cette partie du travail a été conduite chez la souris. Nous avons montré qu’une population d’IE-ILC similaire à celle observée chez l’homme est présente dans l’épithélium murin. L’étude de différentes souris mutantes nous a permis de démontrer sa dépendance stricte de l’IL-15. La réalisation de greffes de thymus, l’analyse de souris athymiques et le transfert de cellules de la moelle osseuse chez des souris immunodéficiences a permis d’exclure tout rôle du thymus dans la différenciation des IE-ILC, et de suggérer que ces cellules se différencient dans l’intestin avant la migration des lymphocytes T. Dans leur ensemble, ces résultats caractérisent une nouvelle population de cellules lymphoïdes innées et une voie originale de différenciation. Nos résultats éclairent un débat de longue date sur la différenciation extra-thymique des lymphocytes de l’épithélium. Nous montrons que la différenciation T peut être initiée dans l’épithélium intestinal mais que l’IL-15 bloque cette différenciation, ce qui conduit à la génération d’une population particulière de IE-ILC avec un phénotype mixte de LT et de NK. La présence des IE-ILC chez les très jeunes enfants et chez les patients greffés suggère un rôle possible dans les défenses de l’épithélium intestinal avant l’activation du système immunitaire adaptatif et la migration intraépithéliale des LT. / Refractory celiac disease type II (RCDII) is a rare but severe complication of celiac disease characterized by the appearance in gut epithelium of clonal population of innate lymphoid cells (IE-ILC) with atypical features. Our work shows that IE-ILC have mixed phenotype close both to T cells and NK cells. Indeed, IE-ILC express NK markers, intracellular CD3 chains and exhibit T cell rearrangement. Moreover, previous data from the laboratory have shown that interleukin 15 (IL-15), a cytokine overexpressed in the gut of RCDII patients, plays a key role in survival of clonal IE-ILC1 and therefore promotes their accumulation in the gut epithelium. The first objective of my thesis has been to understand the ontogeny of IE-ILC in humans. We have demonstrated that polyclonal IE-ILC sharing similar features with clonal IE-ILC are present in the gut of healthy control. In addition, IE-ILC are preponderant in the gut epithelium of young children (<1year) and of grafted patients after chemotherapy. We have shown that differentiation of IE-ILC can be recapitulated in vitro from hematopoietic stem cells (HSC) by combining both NOTCH signal and IL-15. Indeed, NOTCH signal initiates T cell program, which is blocked by IL-15, reprogramming these cells toward the NK lineage. Moreover, we have shown that Granzyme B, a serine protease induced by IL-15, cleaves the NOTCH protein into a transcriptionnally inactive peptide. The second objective of my work has been to determine the site of differentiation of IE-ILC. Thymus and gut epithelium express both NOTCH ligands and IL-15. This question has to be addressed in mouse. We have shown that the mouse gut epithelium contains the counterpart of human IE-ILC1. We first confirmed that mouse IE-ILC1 require IL-15 for their differentiation and or survival using IL-15 deficient mice. Thymus graft experiment, analysis of athymic mice (nude) and HSC transplantation in empty hosts suggested that IE-ILC1 differentiate in the gut epithelium before immigration of T cells from thymus. In summary, our results describe a novel subset of IE-ILC1 together with their novel unconventional mechanism of differentiation. Our data allow to revisit the long time controversy on extra-thymic T cell differentiation in the gut. We have demonstrated that T cell program can be initiated in the gut epithelium but IL15-induced Granzyme B blocks this program and permits the generation of unconventional IE-ILC with mixed T cell and NK cell features. Because IE-ILC1 are preponderant in the gut epithelium of young children and of patients with recent bone marrow transplantation, we suggest that IE-ILC1 can play a major role in gut defense before activation of the gut adaptative immune system activate and migration of thymus-derived T cells into the gut epithelium.

Abstract Food hypersensitivities are becoming increasingly common worldwide. Previous studies indicate that cell mediated immunity has a role in delayed paediatric gastrointestinal food hypersensitivities, but the exact pathogenetic mechanisms are unknown. Cytotoxic activation of T-lymphocytes is known to play an important role in the pathogenesis of celiac disease (CD). The pathogenetic mechanisms of cow's milk protein sensitive enteropathy (CMSE) are largely unknown. CMSE is a non-IgE related type of food hypersensitivity with variable gastrointestinal symptoms but no visible mucosal abnormalities on light microscopy. The diagnosis is based on an open or blinded elimination/challenge test, as the endoscopic, histological and laboratory findings are generally non-specific. This thesis aims to characterize the role of lymphocyte cytotoxicity in the pathogenesis and diagnosis of CMSE in preschool and school aged children, including comparison with CD where the pathogenetic significance of cytotoxicity is well established. The study cohort consisted of 151 children, including 57 with untreated CMSE, 18 with treated CMSE, 24 with CD, and 52 controls. Using immunohistochemistry, the mucosal expressions of cytotoxic T cell-restricted intracellular antigen type 1 (TIA-1), perforin, granzyme A and B were analysed in the duodenal bulb and descending duodenum. Intraepithelial T-lymphocytes were labelled with CD3, alpha/beta and gamma/delta T cell receptor antigens. To determine the rates of overall and epithelial apoptosis as well as proliferation, the immunohistochemical TUNEL technique, M30 and Ki-67 antibodies were used. Serum levels of granzymes, CD30 and soluble Fas were studied using ELISA method. The number of intraepithelial lymphocytes with TIA-1, perforin and granzyme A containing granules was increased in CMSE. This increase was related to antigen challenge and not a constitutional abnormality. The cytotoxic reaction in CMSE differed from that in CD by being of lesser magnitude, concerning predominantly the descending duodenum and not showing signs of cytotoxicity related epithelial destruction. The serum levels of GrA, GrB and CD30 were increased in both CMSE and CD, correlating with the number of duodenal CD3+, alpha/beta and gamma/delta+ intraepithelial lymphocytes. The results strongly support the role of cell-mediated immunity in the pathogenesis of CMSE. Mucosal cytotoxic activation seems to be manifested by the release of cytoxicity related proteins in serum. This provides a new approach to the monitoring of intestinal immune activation which could help in diagnosis and in objectively monitored treatment response.

L’immunothérapie en agissant au niveau de la tumeur primitive et en empêchant le développement des métastases constitue une des stratégies du traitement des patients atteints de cancer. Afin d’améliorer l’efficacité de celle-ci, il est nécessaire de comprendre comment est induit la mort des cellules tumorales. Dans le laboratoire, il a été observé la guérison de rats BDIX porteurs de tumeurs PROb par un triacyl lipide A. Il a été montré que cet effet impliquait le système immunitaire en mettant en jeu des interactions avec les TLR présents sur de nombreuses cellules tumorales et de l’immunité innée comme les neutrophiles.Dans ce travail, nous avons étudié l’implication éventuelle des neutrophiles dans l’activité anti tumorale du triacyl lipide A chez l’homme.Dans une étude de phase 1 chez des patients porteurs de tumeurs solides réfractaires, nous avons montré que le triacyl lipide A était bien toléré et qu’il induisait la sécrétion de cytokines impliquées dans la réponse immunitaire et notamment dans le recrutement des neutrophiles. Nous avons ensuite, dans un second temps démontré l’implication éventuelle des neutrophiles dans cette réponse immunitaire en vérifiant leur présence dans des tumeurs coliques humaines et en analysant leur proximité avec les cellules tumorales, ces deux facteurs déterminant leur cytotoxicité vis-à-vis des cellules tumorales. Nous avons ensuite fait une analyse comparative par rapport au tissu sain pour rechercher si ces neutrophiles étaient activés et comparer l’expression de chimio attractants. / Immunotherapy acting at the primary tumor site and preventing the development of metastases is one of the strategies for treatment of patients with cancer. To improve the efficiency of the latter, it is necessary to understand how it induces tumor cell death. In the laboratory, it was observed the cure of PROb tumors in rats BDIX by the triacyl lipid A. It has been shown that this effect involved the immune system involving interactions with TLRs present in many tumor cells and innate immunity cells such as neutrophils.In this work, we investigated the possible involvement of neutrophils in the antitumor activity of triacyl lipid A in humans.In a Phase 1 study in patients with refractory solid tumors, we showed that the triacyl lipid A was well tolerated and induced the secretion of cytokines involved in the immune response, particularly in the recruitment of neutrophils. Then, in a second part, we demonstrated the prospective involvement of neutrophils in the immune response by checking their presence in human colon cancers and analyzing their proximity to tumor cells, these two factors determining their cytotoxicity to cells tumor. Then we made a comparative analysis with healthy tissue to research whether these neutrophils were activated and compare the expression of chemo attractors.