Malgré l'introduction de traitements antirétroviraux efficaces, l'infection par le virus de l'immunodéficience humaine (VIH) reste un problème de santé publique majeur. Le foie a été identifié parmi les organes cibles du VIH, ayant pour conséquence des altérations hépatiques associées à des comorbidités chez les individus infectés. Cet organe est composé de nombreux types cellulaires. Parmi ceux-ci, on retrouve des cellules de l'immunité adaptative, les lymphocytes T, tout comme des cellules de l'immunité innée, les cellules iNKT qui représentent d'ailleurs une sous-population de cellules T CD4. Il a été proposé que les cellules iNKT jouent un rôle de pont entre l'immunité innée et adaptative et constituent le foie lors d'une lésion hépatique. De plus, il a été démontré que ces cellules sont infectées par le VIH. Dans ce contexte, nous avons analysé la dynamique d'infection des cellules iNKT du foie et des lymphocytes T CD4 conventionnels, à titre de comparaison, dans le but d'évaluer leurs contributions au cours de l'infection virale dans notre modèle de macaque rhésus infecté par le VIS. Nos résultats ont mis en évidence la présence de cellules iNKT (*invariant natural killer T cells*), se distinguant des lymphocytes T CD4 conventionnels par l'expression des molécules CXCR6, CD161, CCR6 et CD16. Nous avons également démontré que les cellules iNKT hépatiques possèdent un phénotype TCM tandis que les lymphocytes T CD4 possèdent un phénotype TEM. De plus, notre étude montre la présence d'ADN viral au sein de ces cellules en plus des LT CD4, suggérant que les cellules iNKT du foie pourraient représenter des réservoirs viraux du VIS. / Despite the introduction of highly active antiretroviral therapy, human immunodeficiency virus (HIV) infection continues to be a major global public health issue. The liver has been identified as a target organ for HIV causing liver injuries associated with comorbidities in infected individuals. Many cellular types compose this organ. These include adaptive immunity cells, such as CD4 T lymphocytes, as well as innate immunity cells, such as iNKT cells, which also represent a subset of CD4 T cells. iNKT cells have been proposed to act as a bridge between innate and adaptive immunity and constitute the liver during liver injury. Furthermore, it has been demonstrated that these cells are infected by HIV. In this context, we analyzed the infection dynamics of iNKT cells and CD4 T conventional cells, for comparison, to evaluate their contribution during viral infection in our rhesus macaque model infected with SIV. Our results showed the presence of iNKT cells (*invariant natural killer T cells*), differing from CD4 T conventional cells by the expression of CXCR6, CCR6, CD161 and CD16 molecules. We also demonstrated that iNKT liver cells harbor a TCM phenotype whereas CD4 T cells harbor a TEM phenotype. Moreover, our data show the presence of viral DNA within these cells in addition to CD4 T cells, suggesting that iNKT cells from the liver could represent SIV viral reservoir.

La glycogénose de type 1a (GSD1a) est une maladie métabolique rare liée à une absence d'activité glucose‐6 phosphatase (G6Pase). La G6Pase est une enzyme clé de la production endogène de glucose (PEG) catalysant l'hydrolyse du G6P en glucose avant sa libération dans le sang. Cette fonction est restreinte au foie, aux reins et à l'intestin. La GSD1a est caractérisée par des hypoglycémies chroniques, une hépatomégalie associée à une stéatose hépatique et une néphromégalie. A plus longterme, la plupart des patients développent des adénomes. Un modèle murin de GSD 1a existe mais les souris ne survivent pas après le sevrage. Nous avons donc généré un modèle original de GSD1a, en invalidant le gène de la sous‐unité catalytique de la G6Pase spécifiquement dans le foie, grâce à une stratégie CRE‐LOX inductible (souris L‐G6pc‐/‐). Dans ce travail, nous avons montré que les souris L‐G6pc‐/‐ sont viables et reproduisent parfaitement la pathologie hépatique de la GSD1a, y compris le développement d'adénomes hépatiques après 9 mois d'invalidation. La viabilité des souris nous a permis de débuter des traitements par thérapie génique ciblant le foie à l'aide de vecteurs lentiviraux et AAV. La survie de ces souris, qui ne peuvent pas produire du glucose par le foie, repose la question du rôle relatif de la production hépatique de glucose dans la régulation de la glycémie Nous avons montré que les souris L‐G6pc‐/‐ sont capables de réguler leur glycémie, même au cours d'un jeûne prolongé. Ce maintien de l'homéostasie glucidique est due à une induction rapide de la néoglucogenèse rénale et intestinale, principalement par un mécanisme dépendant du glucagon

Les métastases hépatiques du cancer colorectal (MHCR) sont fréquentes et sont associées à une mortalité significative. Ces dernières décennies, des progrès thérapeutiques importants ont permis d'en améliorer le pronostic. Plus particulièrement, le rôle des résections hépatiques s'est considérablement élargi dans la maladie métastatique limitée au foie, conduisant à un changement radical dans la prise en charge. Ceci a naturellement eu des répercussions sur l'imagerie, qui doit être très performante au niveau lésionnel, nécessitant des sensibilité et spécificité très élevées. Si les techniques modernes ont permis une amélioration très nette en termes de sensibilité, en particulier grâce aux produits de contraste hépatospécifiques et de l'imagerie pondérée en diffusion, l'amélioration de la spécificité est moins claire et moins bien évaluée. Pourtant, la spécificité est tout aussi importante dans ce contexte, où les erreurs diagnostiques sont coûteuses, avec des chirurgies inutiles en cas de faux positifs, et des résections incomplètes en cas de faux négatifs. Ces deux situations sont accompagnées d'une morbi-mortalité très importante. Le présent travail de thèse va donc explorer de nouvelles pistes dont l'objectif ultime serait d'améliorer la spécificité de l'imagerie des MHCR. La première étude confronte l'apparence des métastases d'origine colorectale en IRM de haute résolution et leur histologie sous-jacente. Cette étude originale démontre que la fibrose tumorale apparait en hypersignal T2 et la nécrose tumorale en hyposignal T2 et hypersignal T1, ce qui va à l'encontre du dogme classique. La seconde étude explore la faisabilité de la fusion d'images IRM/échographie dans l'exploration de lésions hépatiques focales chez des patients ayant un cancer colorectal. Cette étude montre qu'un nombre significatif de lésions ne peuvent être visualisées à l'échographie qu'en utilisant la fusion, ouvrant la voie à une meilleure caractérisation lésionnelle en combinant les atouts de l'échographie et de l'IRM. Enfin, la troisième étude, complétée d'une revue iconographique, analyse le comportement IRM des lésions hépatiques après injection d'un produit de contraste intravasculaire. Elle montre une accumulation progressive du contraste au sein des angiomes, mais pas dans les métastases, conduisant à des apparences très différentes sur la phase tardive. Ceci était aussi observé dans les lésions de petites tailles, ce qui devrait permettre une meilleure spécificité dans les cas difficiles / Colorectal cancer liver metastases (CRCLM) are common and result in significant mortality. During the past decades, important therapeutic advances have improved the prognosis signficantly, especially through a marked expansion of the role of hepatic resections in liverlimited metastatic disease, leading to a radical change in management. This was naturally accompanied by an equally radical change in the imaging paradigm, now centered at the lesion level and not at the patient level, requiring very high sensitivity and specificity. While modern techniques have allowed a significant improvement in terms of sensitivity, especially through the use of hepatospecific contrast agents and diffusion imaging, the benefits in term of specificity are less clear, with only few studies focusing on and reporting the specificity of the techniques. However, specificity is equally important in this context, where diagnostic errors are costly, resulting either in unnecessary surgeries in case of false positives or in incomplete resections in case of false negatives. In this setting, our thesis will examine the results of three studies, which objective is to offer possible solutions to better understand the imaging of metastases and improve the specificity of liver imaging of CRCLM. The first study analyzes the association between high resolution MRI appearance of CRCLM and their underlying histology, showing that tumor fibrosis was in hypersignal on T2 Weighted Imaging while tumor necrosis was in hyposignal on T2 Weighted Imaging and hypersignal on T1 Weighted Imaging, which goes against the classical teaching about these lesions. The second study assesses the feasibility of using an MRI/Ultrasound fusion system in the exploration of liver lesions in patients with colorectal cancer. This study shows that more lesions were detected with ultrasound when using the fusion system, suggesting that a fusion system may allow a better characterization of lesions by combining the complementary information of MRI and ultrasound. Finally, the third study and its accompanying pictorial essay, explored the behavior of liver lesions after injection of an intravascular contrast agent. The main finding of this study was that hemangioma were accumulating the contrast over time while metastases were not, a key differentiating feature. This finding was found even in small lesions, often difficult to diagnose, suggesting that using such contrast in the exploration of liver lesions in patients with CRCLM would result in a higher specificity of the method

L'évolution des techniques d'acquisition des imageries médicales et leur importance de plus en plus grande dans la prise en charge du patient (diagnostic, préparation d'intervention, suivi, etc.), font émerger de nouveaux besoins autour du traitement informatique des images. La reconnaissance du type de lésions hépatiques est un grand enjeu, notamment car le cancer du foie, létal et très répandu, est souvent diagnostiqué trop tard pour sauver le patient. C'est dans ce cadre qu'est né le projet de recherche de ce manuscrit, fruit d'une collaboration entre la société IMAIOS et le Laboratoire d'Informatique, de Robotique et de Microélectronique de Montpellier (LIRMM).Cette thèse présente un système complet et automatique permettant, à partir d'images de lésions au format médical DICOM, d'extraire des descripteurs visuels de divers nodules hépatiques puis de les différencier à l'aide de ces derniers. Les contributions décrites s'articulent autour de divers axes : normalisation des niveaux de gris des images de lésions par rapport au foie sain, proposition, analyse et tests de descripteurs visuels (s'appuyant notamment sur les informations temporelles ou de densité des tissus), caractérisations diverses des différents types de lésions grâce à ces descripteurs et à un algorithme de classification. Les données sur lesquelles ces travaux ont été effectués sont des examens scanner multiphasiques. / Medical imaging acquisition has taken benefits from recent advances and is becoming more and more important in the patient care process. New needs raise, which are related to image processing. Hepatic lesion recognition is a hot topic, especially because liver cancer is wide-spread and leads to death, most of the time because of the diagnosis which is made too late. In this context is born this manuscrit research project, a collaboration between IMAIOS company and the Laboratory of Informatics, Robotics and Micro-electronics ofMontpellier (LIRMM).This thesis presents a complete and automated system that extracts visual features from lesion images in the medical format DICOM, then differenciate them on these features.The various described contributions are: intensity normalization using healthy liver values, analysis and experimentations around new visual features, which use temporal information or tissue density, different kind of caracterisation of the lesions. This work has been done on multi-phase Computed Tomography acquisitions.

Les cancers du foie et du pancréas sont classés parmi les cancers les plus fréquents et agressifs à travers le monde et présentent une résistance à la chimiothérapie. L'efficacité des médicaments anticancéreux est affectée par les activités des enzymes métaboliques, transporteurs membranaires et par l’environnement tumoral. Le but de notre thèse est 1) de développer un modèle cellulaire hépatique et caractériser les mécanismes sous-jacents de la modulation de l’expression et de la fonctionnalité des transporteurs membranaires et des enzymes clés qui régissent le métabolisme des médicaments et 2) d’évaluer in vitro, dans différents modèles cellulaires (hépatique et pancréatique) en 2D et 3D, l’effet apoptotique de médicaments anticancéreux associés à des polyphénols en vue d’optimiser leur activité. Dans une première partie, nous avons mis en place une nouvelle lignée cellulaire hépatique humaine dérivée des HepG2, stable, exprimant suffisamment et significativement les enzymes CYP450 et les transporteurs hépatiques (MRP2, MDR1 et OATP1B1). Ce modèle pourrait être un outil de choix pour des études précliniques de métabolisme et de prédiction d’hépatotoxicité. Dans une deuxième partie, nous avons pu voir que les cellules pancréatiques et hépatiques dans un environnement 3D sont plus prédictives d’une tumeur in vivo et peuvent être un modèle de choix pour des études pharmacologiques de criblage de nouveaux médicaments anticancéreux ou des stratégies de combinaisons de molécules (avec des PP). Ainsi, nous avons montré que la quercétine, dans les cellules 3D, était capable d’augmenter l’activité de la gemcitabine et de la doxorubicine, en augmentant le taux des cellules mortes jusqu’à 60 %, par modulation des protéines MDR1 et par diminution significative du facteur HIF-1 alpha dans les cellules cancéreuses. En conclusion, les polyphénols peuvent être des molécules d’intérêt en combinaison avec des médicaments anticancéreux pour diminuer la résistance à ces traitements et servir d’outil pharmacologique pour mieux comprendre les mécanismes de résistance des cellules tumorales. / Liver and pancreatic cancers are among the most common and aggressive cancers worldwide that are resistant to chemotherapy. The efficacy of anticancer drugs is affected by the activities of metabolic enzymes, transporters and the tumor environment. The aim of my thesis was based on to main objectives: 1) developement of a hepatic cellular model and characterize the underlying mechanisms of modulation of the expression and functionality of transporters and key enzymes involved in the regulation of drug metabolism 2) study the effect of new strategies in vitro by combining anti-cancer drugs with polyphenols in these processes in order to optimize their activities on different cellular models (hepatic and pancreatic) in 2D and 3D cultures. Our results showed that we have developed a new human hepatic cell line derived from HepG2 cells. The novel cell line is a good in vitro model with a capacity of predicting hepatotoxicity of novel drugs with significant differences for chromosomes 5, 17 and 20 and high expression level of CYP450 and transporters (MRP2, MDR1 and OATP1B1). Secondly, our results indicate that the combination of anticancer drugs and polyphenols increased the rate of apoptosis in cancer cells by up regulation of the expression levels of cleaved caspase-3 and the regulator of apoptosis p53. Moreover, our results demonstrated that polyphenols inhibit the efflux activity of MDR1. In addition, our results indicate that the combination of anti-cancer drugs and quercetin down regulated the expression of HIF-1α and increased the expression levels of the cleaved caspase-3 and p53 on human pancreatic and liver cell line cultured in 3D culture. In conclusion, polyphenols may be promising agents for novel combination therapy since they potentialize the cytotoxic activity of anticancer drugs to eradicate cancer and therefore the cellular resistance.

L’interleukine (IL)-17 et le TNFa sont deux cytokines pro-inflammatoires jouant un rôle important dans diverses maladies inflammatoires systémiques et auto-immunes affectant différents organes et tissus comme le foie et les muscles. Cependant, les rôles de l’IL-17 et du TNFa restent encore mal compris dans les muscles et le foie, qui est impliqué dans la réponse en phase aiguë. En utilisant des cultures de myoblastes, d’hépatocytes et de cellules stellaires hépatiques humaines, nous avons trouvé que l’IL-17 et le TNFa augmentent en synergie la sécrétion de la cytokine pro-inflammatoire IL-6 et de plusieurs chimiokines. Dans les myoblastes, l’IL-17 et le TNFa induisent un stress oxydatif et une dérégulation de calcium montrant ainsi que les processus pathologiques immuns et non-immuns interagissent. Dans les hépatocytes, en augmentant en synergie les niveaux de la CRP et des transaminases, l’IL-17 et le TNFa participent à l’inflammation systémique et aux dommages cellulaires. Etant donné que des infiltrats de cellules immunitaires sont retrouvés lors d’atteintes inflammatoires, les interactions cellulaires contribuent certainement à la chronicité de l’inflammation. Des cellules mononuclées du sang périphérique activées ou non ont ainsi été placées en co-cultures avec les myoblastes, les hépatocytes et les cellules stellaires. Par comparaison aux monocultures, les productions de l’IL-6 et de la chimiokine IL-8 étaient augmentées dans les co-cultures. L’IL-17 et le TNFa contribuaient partiellement à ces effets. Les effets systémiques de l’IL-17 et du TNFa en font donc des cibles thérapeutiques attrayantes pour le traitement des nombreuses maladies inflammatoires systémiques / Interleukin-17A (IL-17) and tumor necrosis factor-a (TNFa) are two pro-inflammatory cytokines playing an important role in various systemic inflammatory and autoimmune disorders affecting different organs and tissues including the liver and the muscles. However, the roles of IL-17 and TNFa are not fully understood in the muscles and also in liver, which is crucial in the acute phase response. By using cultures of human myoblasts, primary human hepatocytes, human HepaRG cells and LX-2 hepatic stellate cells, we found that IL-17 and TNFa increase in synergy the production of the pro-inflammatory cytokine IL-6 and chemokines (IL-8, CCL20, MCP-1). In myoblasts, the IL-17 and TNFa stimulation induces endoplasmic reticulum stress and calcium dysregulation showing that immune and non-immune pathogenic mechanisms interplay. In hepatocytes, IL-17 and TNFa mediate systemic inflammation and cell damage by increasing in synergy the CRP acute-phase protein and transaminase levels through the induction of IL-6. Since active liver and muscle disorders are characterized by inflammatory infiltrates of immune cells, the cell interactions play certainly an important role in the chronicity of the inflammation. Peripheral blood mononuclear cells activated or not were therefore co-cultured with myoblasts, hepatocytes and/or hepatic stellate cells to assess the inflammatory role of the cell-cell interactions. Co-cultures enhance the production of IL-6 and IL-8 compared to monocultures. IL-17 and TNFa contribute partially to these inductions. The systemic effects of IL-17 and/or TNFa make them attractive therapeutic targets for the treatment of various systemic inflammatory disorders

L’étude phytochimique des hépatiques de la Nouvelle-Calédonie a été réalisée sur 34 espèces d’hépatique (dont 14 endémiques) appartenant à six familles (Plagiochilaceae, Lophocoleaceae, Lepidoziaceae, Porellaceae, Lejeuneaceae et Frullaniaceae). La composition chimique, notamment en constituants volatils principalement sesquiterpéniques, de ces espèces a pu être établie pour la première fois pour la majorité des espèces étudiées, et il s’agit de la première étude phytochimique réalisée sur les genres Chiastocaulon et Acromastigum. Environ 260 constituants ont pu être déterminés pour ces espèces ci-étudiées, ils appartiennent en majorité à la famille des terpénoïdes, et à d’autres familles de métabolites secondaires d’intérêt tels que les composés aromatiques. Quatre nouveaux produits naturels ont pu être isolés et caractérisés.L’activité antibactérienne d’extraits d’espèces issues de trois familles (Plagiochilaceae, Lepidoziaceae, Lejeunaceae) a été montrée sur deux souches bactériennes (Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis). Les extraits à l’éther les plus actifs sont ceux de Bazzania parisii (actif sur S. epidermidis avec une CI50 de 19,3±0,8 μg/ml) et de Bazzania subintegra (actif sur S. aureus avec une CI50 de 16,3±1,1 μg/ml). Les extraits méthanoliques les plus actifs sont ceux : de Bazzania serrifolia (actif sur S. aureus avec une CI50 de 17,7±1,9 μg / ml), de Chiastocaulon caledonicum (actif sur S. aureus avec une CI50 de 6,7±1 μg/ml), de Bazzania sp. AD212 (actif sur S. epidermis avec une CI50 de 14,1±1 μg/ml) et de Bazzania francana (actif sur S. epidermis avec une CI50 de 17,0±1,6 μg/ml). / Phytochemical survey of 34 New-Caledonian liverwort species (including 14 endemic species) belonging to six families (Plagiochilaceae, Lophocoleaceae, Lepidoziaceae, Porellaceae, Lejeuneaceae, and Frullaniaceae) had been performed. Chemical composition of these species, mostly of volatile constituents, had been established for the first time for most of them and phytochemical study of species from Chiastocaulon of Acromastigum genus had been performed for the first time. Nearly 260 compounds were reported as identified constituents of these plants extracts, most of them being terpene. Four new natural products had been characterized.Antibacterial activity of liverworts extracts from three Hepaticeae families (Plagiochilaceae, Lepidoziaceae, and Lejeuneaceae) had been shown on two strains (Staphylococcus aureus, Staphylococcus epidermidis). The most active ether extracts were found to be those from Bazzania parisii (active on S. epidermidis having an IC50 of 19.3±0.8 μg/ml) and from Bazzania subintegra (active on S. aureus having an IC50 of 16.3±1.1 μg/ml). The most active methanolic extracts were found to be respectively from : Bazzania serrifolia (active on S. aureus having an IC50 of 17.7±1.9 μg / ml), Chiastocaulon caledonicum (active on S. aureus having an IC50 of 6,7±1 μg/ml), Bazzania sp. AD212 (active on S. epidermis having an IC50 of 14.1±1 μg/ml) and Bazzania francana (active on S. epidermis having an IC50 of 17.0±1.6 μg/ml).

La cholestase est l'une des manifestations les plus courantes des lésions induitespar des médicaments. Dans 40% des cas elle n’est pas prévisible; une meilleure prédictibilité représente donc un défi majeur. Tout d'abord, nous avons démontré que les cellules hépatiques humaines HepaRG différenciées sont un modèle approprié pour étudier la cholestase induite par les médicaments en comparant la localisation et l’activité des transporteurs d'influx et d'efflux avec les hépatocytes humains primaires. Tous les transporteurs d'efflux et d’influx testés ont été correctement localisés au niveau des membranes canaliculaire (BSEP, MRP2, MDR1 et MDR3) et basolatéral (NTCP, MRP3) et sont fonctionnels. En outre, ces cellules expriment également les enzymes qui métabolisent les acides biliaires (ABs) et ont la capacité de les synthétiser et de les conjuguer avec la taurine, la glycine et le sulfate, à un taux similaire à celui des hépatocytes primaires. Des changements ont été observés sur la répartition des ABs totaux après traitements de cellules HepaRG par un médicament cholestatique, la cyclosporine A (CsA), de manière concentration- dépendante. L'inhibition de l'efflux et de l'influx de taurocholate a été observée après 15 min et 1 h respectivement. Ces premiers effets ont été associés à la dérégulation de la voie des cPKC et l'induction d’un stress du réticulum endoplasmique puis d’un stress oxydant. Nous avons également montré pour la première fois une accumulation intracellulaire d’ABs endogènes avec un médicament cholestatique in vitro. En outre, notre travail apporte des preuves que la motilité des canalicules biliaires (BC) est indispensable à la clairance des ABs. La voie ROCK et le complexe actomyosine sont fortement impliqués. Nous avons fourni la première démonstration que la voie ROCK et les dynamiques des BC sont des cibles majeures des composés cholestatiques. Nos données devraient contribuer à l'élaboration de méthodes de screening pour la prédiction précoce des effets secondaires induits par les médicaments cholestatiques. / Cholestasis is one of the most common manifestations of drug-induced liver injury (DILI). Since up to now it is unpredictable in 40% of all cases its accurate prediction represents a major challenge. First, we validated that differentiated HepaRG human liver cells are a suitable in vitro model to study drug-induced cholestasis, by comparing localization of influx and efflux transporters and their functional activity in these cells and primary human hepatocytes. All tested influx and efflux transporters were correctly localized to canalicular (BSEP, MRP2, MDR1, and MDR3) or basolateral (NTCP, MRP3) membrane domains and were functional. In addition, the HepaRG cell line also exhibits bile acids (BAs) metabolizing enzymes and has the capacity to synthesize BAs and to further amidate these BAs with taurine and glycine as well as sulfate, at a rate similar to that of primary hepatocytes. Concentration- dependent changes were observed in total BAs disposition after treatment of HepaRG cells by the cholestatic drug cyclosporine A (CsA). Inhibition of efflux and uptake of taurocholate was evidenced as early as 15 min and 1 h respectively. These early effects were associated with deregulation of cPKC pathway and induction of endoplasmic reticulum stress that preceded generation of oxidative stress. We also showed for the first time intracellular accumulation of endogenous BAs by a cholestatic drug in vitro. In addition, our work brings evidences that motility of bile canaliculi (BC) is essential for BAs clearance where ROCK pathway and actomyosin complex are highly implicated. We provided the first demonstration that ROCK pathway and BC dynamics are major targets of cholestatic compounds. Our data should help in the development of screening methods for early prediction of drug-induced cholestatic side effects.

La modélisation de maladies métaboliques hépatiques et les approches de thérapie cellulaire nécessitent de disposer d’une source fiable et illimitée d’hépatocytes. Grâce à leurs propriétés spécifiques, les cellules souches pluripotentes peuvent représenter une telle source. Nous avons tout d’abord mis au point une approche originale pour différencier une lignée de cellules souches embryonnaires humaines européenne, générée en conditions GMP-compatibles, en hépatocytes fonctionnels in vitro et in vivo après transplantation dans un modèle murin d'insuffisance hépatique aiguë. Nous avons ensuite utilisé les cellules souches pluripotentes induites (iPSC) spécifiques d’un patient homozygote pour une mutation entrainant une absence de récepteur des lipoprotéines de basse densité (RLDL) afin de modéliser l'hypercholestérolémie familiale (HF) in vitro. Nous avons amélioré notre approche pour différencier ces iPSC en hépatocytes plus matures et polarisés car les hépatocytes sont les seules cellules capables de dégrader le cholestérol via la bile. Nous avons montré que ce modèle reproduit la physiopathologie de l'HF et établit la preuve de concept de la correction génétique ciblée par la technologie CRISPR/Cas au locus AAVS1 par la restauration de l’expression, inductible par les statines, et de la fonctionnalité du récepteur. Nous avons également mis en évidence que le RLDL ne semble pas impliqué dans l'entrée du virus de l'hépatite C (VHC) mais plutôt dans les étapes tardives de la morphogénèse virale. Ce modèle pourra désormais servir à l’étude physiopathologique de différents patients HF, au criblage de nouvelles drogues hypocholestérolémiantes et antivirales ainsi qu'à de nouvelles approches thérapeutiques. / Liver metabolic diseases modeling and cell therapy approaches require a a reliable and well-characterized cell source. Due to their specific properties, pluripotent stem cells represent a credible alternative to primary human hepatocytes. Thus, we have defined a new approach to differentiate a European human embryonic stem cell line, generated in GMP-compatible conditions, into hepatocytes that are functional in vitro and in vivo after transplantation into a murine model of acute liver failure. We have then used induced pluripotent stem cells from a homozygous patient with a mutation leading to an absence of the low-density lipoproteins receptor (LDLR) to model familial hypercholesterolemia type IIA (FH) in vitro. As hepatocytes are the only cells able to metabolize cholesterol into bile acids, we have improved our approach to differentiate these iPSC into hepatocytes displaying cell functional organization and polarization. We have shown that our model reproduced FH physiopathology and have also restored, by the genetic targeted correction at the AAVS1 locus using CRISPR/Cas technology and subsequent hepatocyte differentiation, the LDLR expression – inducible by statins - and functionality. Moreover, we have demonstrated that the LDLR does not seem to be involved in hepatitis C virus entry or replication but rather in viral morphogenesis steps. This model will be useful to develop new cholesterol-lowering and antiviral drugs as well as new cell therapy options. Furthermore, it can be applied to similar studies for other liver metabolic disorders.

Abstract : Pro-inflammatory cytokines play a key role in pathogenesis of obesity and non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD). IL-15 is a pro-inflammatory cytokine, which signals through a receptor complex composed of the IL-15 receptor (IL-15R) alpha chain, the IL-2/IL-15R beta chain and the common gamma chain. The functions of IL-15 have been extensively described in immune cells but less is known about its functions in others tissues such as the liver. The aim of this thesis is to investigate the role of IL-15 in fatty liver disease. C57BL/6 wildtype (WT) and IL-15 knockout (Il15[superscript -/-]) mice were maintained on high fat diet (HFD) or normal control diet (NCD). After 16 weeks, body weight, liver mass, fat accumulation in the liver, serum lipid levels and gene expression in the liver were evaluated. Intrahepatic lymphocytes (IHL) were also analysed. Primary hepatocytes were stimulated with IL-15 and chemokines gene expression was studied. IHLs were examined in WT, Il15[superscript -/-] and Il15ra[superscript -/-], as well as in macrophage- and hepatocyte-specific Il15ra[superscript -/-] mice. We found that IL-15 deficiency prevents weight gain and accumulation of lipids in the liver. Circulating levels of cholesterol and non-esterified fatty acids were elevated in WT mice but not in Il15[superscript -/-] mice. Hepatic expression of chemokines such as Ccl2, Ccl5 and Cxcl10 was increased in WT mice under HFD, but not in Il15[superscript -/-] mice. The livers of Il15[superscript -/-] and Il15ra[superscript -/-] mice also showed decreased expression of Tnfa and iNOS, and macrophage markers Cd68 and F4/80. Accordingly, stimulation of primary hepatocytes with IL-15 induced chemokine gene expression in WT but not in Il15ra[superscript -/-] hepatocytes. Furthermore, hepatocyte-specific ablation of IL-15Rαreduced infiltration of NK and NKT cells in the liver, suggesting that IL15Rα expression in the hepatocytes is needed for the recruitment and/or maintenance of the NK cell population in the liver. In conclusion, IL-15 promotes fat accumulation in the liver, and this is associated with increased inflammatory response in the liver. Increased availability of IL-15 in obesity may stimulate hepatocytes to secrete chemokines that promote hepatic inflammation resulting in fatty liver disease. IL-15Rα expression in hepatocytes appears to play a role in the maintenance of NK, NKT and iNKT cells. // Résumé : Les cytokines pro-inflammatoires jouent un rôle important dans la pathogenèse de l’obésité et la stéatose hépatique. L'IL-15 est une cytokine pro-inflammatoire qui est trans-présentée par l'IL-15Rα aux chaines IL-2/IL-15Rβ et γc. La fonction de l'IL-15 a été largement décrite dans les cellules immunitaires, mais ses fonctions dans d'autres tissus sont moins connues. Le but de ce mémoire est d'élucider le rôle de l'IL-15 dans la stéatose hépatique. Les souris C57BL/6 de type sauvage (WT) et Il15[indice supérieur -/-] ont été soumises à un régimehyperlipidique (HFD) ou à un régime normal. Après 16 semaines, le poids corporel, lamasse hépatique, l'accumulation de lipides dans le foie, les taux de lipides sériques et l'expression des différents gènes reliés à l’inflammation et au métabolisme dans le foie ont été évalués. Les lymphocytes intra-hépatiques (IHL) ont été également étudiés. Des hépatocytes primaires ont été stimulés avec IL-15, et l'expression génique de chimiokines a été déterminée. Les populations de IHLs ont été également caractérisées chez les souris WT, Il15[indice supérieur -/-] et Il15ra[indice supérieur -/-], ainsi que chez des souris dont la déficience dans l’expression d’IL-15Rα est ciblée aux macrophages ou aux hépatocytes. Nos résultats montrent que la déficience en IL-15 empêche l'accumulation de lipides dans le foie. Les taux de cholestérol et d’acides gras non estérifiés dans le sang étaient élevés chez les souris WT, mais pas chez les souris Il15[indice supérieur -/-]. L'expression hépatique des chimiokines Ccl2, Ccl5, Cxcl10 et des marqueurs de macrophages était augmentée chez les souris WT sous HFD, mais pas chez les souris Il15[indice supérieur -/-]. La stimulation des hépatocytes primaires avec l'IL-15 induit l'expression des gènes des chimiokines chez les hépatocytes WT, mais pas chez les Il15ra[indice supérieur -/-]. En outre, nous avons trouvé une infiltration réduite des cellules NK et NKT dans le foie des souris déficientes en Il15ra[indice supérieur -/-] dans les hépatocytes, ce qui suggère que l'expression d’IL15Rα chez les hépatocytes est nécessaire aurecrutement des cellules NK, NKT et / ou à leur maintien. En conclusion, nous proposons que l’IL-15 favorise l'accumulation de lipides dans le foie, et que ceci est associée à une réponse inflammatoire accrue. La disponibilité accrue de l'IL-15 dans l'obésité pourrait stimuler les hépatocytes à secréter des chimiokines ce qui favorise l'inflammation hépatique et conduirait à la stéatose hépatique. L’expression de l'IL-15Rα dans les hépatocytes semble jouer un rôle principal dans l’infiltration des cellules NK, NKT et iNKT dans le foie.