HTLV-1 et HTLV-2 sont des virus provoquant des infections persistantes. Après une période de latence clinique de plusieurs décennies, 2 à 5 % des individus infectés par HTLV-1 développent des pathologies comme la leucémie à cellules T de l’adulte (ATL) ou la paraparésie spastique tropicale/myélopathie associée à HTLV-1 (TSP/HAM). Malgré une forte homologie avec HTLV-1 dans son organisation génomique et sa séquence nucléotidique, l'infection par HTLV-2 n'est pas associée à des désordres hématologiques. L’interféron α (IFN-α) est un acteur majeur de la réponse immunitaire innée de l’hôte. Le rôle de la réponse IFN-α au cours d'une infection par HTLV-1 et notamment dans le développement de l'ATL reste peu documenté et controversé. Mon travail de thèse a consisté à caractériser le rôle de l'IFN-αsur l'infection par HTLV-1 en comparaison de l'infection par HTLV-2. Nous avons montré que l'infection de novo de lymphocytes T par HTLV-1 ou HTLV-2 était inhibée par l'IFN-α. Cette inhibition repose sur l'activation (phosphorylation) de la protéine PKR par l'IFN-α qui réprime les étapes tardives du cycle viral. D'autre part, nous avons étudié le rôle de la protéine ADAR1-p150 dont l'expression est aussi induite par l'IFN-α. La protéine ADAR-1-p150 est surexprimée dans les lymphocytes primaires activés et dans des lymphocytes infectés par HTLV-1 ou HTLV-2. Nous avons montré que la protéine ADAR-1-p150 contrecarrait l'effet inhibiteur de l'IFN-α sur le cycle d'HTLV-1 et d'HTLV-2, grâce à sa capacité à inhiber l'activation de PKR. Ces résultats suggèrent qu'un équilibre entre l'expression de ces 2 protéines peut influer sur le déroulement de l'infection par HTLV-1 ou HTLV-2. Enfin, nous avons observé que l'IFN-α n'avait pas d'effet sur des cellules déjà infectées par HTLV-1 contrairement à HTLV-2 qui reste partiellement sensible à cette cytokine. Un rôle différent de l'IFN-α sur HTLV-1 et HTLV-2 pourrait être à l'origine de la différence de pathogénicité entre les deux virus. / HTLV-1 and HTLV-2 viruses are responsible for life-long infections. After a long latency period, 2 to 5 % of HTLV-1 infected people develop diseases such as Adult T cell leukemia (ATL) or Tropical Spastic Paraparesis/HTLV-1 associated Myelopathy (TSP/HAM). Although both viruses are very similar in their genomic organization and in their nucleotide sequence, HTLV-2 has not been associated to any malignant hematological disorders. Interferon α (IFN-α) plays a major role in host innate immune response. The role of IFN-α during HTLV-1 infection and ATL onset has poorly been investigated and results are controversial. My project was aimed at characterizing the role of IFN-α in HTLV-1 infection compared to HTLV-2 infection. We showed that IFN-α inhibits HTLV-1 and HTLV-2 de novo infection in T-cells. This inhibition is mediated through PKR activation (phosphorylation) that prevents the latest steps of the viral cycle. We also studied the effect of ADAR-1-p150 whose expression is also induced by IFN-α. We showed that ADAR-1-p150 counteracts the inhibitory effect of IFN-α on HTLV-1 and HTLV-2 cycles, through inhibition of PKR activation. These results suggest that a balance between ADAR-1-p150 and PKR expression could influence HTLV-1 and HTLV-2 infection. Furthermore we observed that IFN-α has no effect on HTLV-1 infected cells whereas HTLV-2 infected cells are still sensitive to the cytokine. A different effect of IFN-α on HTLV-1 and HTLV-2 could be involved in the distinct pathological outcomes of HTLV-1 or HTLV-2 infection.

Un nombre croissant d'observations suggèrent que les pDC sont fortement impliqués dans le cancer, car les pDC sont recrutés dans des tumeurs solides, tant chez les patients humains que chez les modèles murins et sont généralement en corrélation avec un mauvais pronostique. Les pDC infiltrant les tumeurs présentent souvent un phénotype immature et sont des pauvres producteurs de IFN-I, de cytokines et de chimiokines pro-inflammatoires en réponse à la stimulation TLR, contribuant à l'établissement d'un micro-environnement tumoral immunosuppresseur qui favorise la croissance tumorale. D'autre part, lorsqu'ils sont activés à l'intérieur de la tumeur, les pDC pourraient être capable de générer des réponses immunitaires antitumorales efficaces qui contribueraient à la régression tumorale. Ce double rôle de TA-pDC rend cette population cellulaire d'un grand intérêt pour être ciblée dans l'immunothérapie tumorale. Par conséquent, notre étude est centrée sur l'exploration du rôle de pDC dans l'orchestration des réponses immunitaires antitumorales, visant à déchiffrer les caractéristiques fonctionnelles de pDC dans le micro-environnement de la tumeur.Nos résultats montrent que les pDC sont recrutés dans le micro-environnement de la tumeur TC-1 et B16-OVA, et les pDC infiltrant les tumeurs dans les deux modèles de tumeurs présentent un profil d'activation et d'expression génique distinct par rapport aux pDC purifiés à partir de la rate naïve, ce qui suggère un effet du microenvironnement tumoral dans le phénotype et les fonctions de TC-1 et BDC-OVA infiltrant pDC. En fait, les facteurs solubles sécrétés par les cellules tumorales TC-1 et B16-OVA et présentes dans le micro-environnement de la tumeur sont capables d'affecter fortement les fonctions des pDC, notamment leur capacité à produire IFN-α après la stimulation TLR-9. Parmi les facteurs solubles présents dans le micro-environnement de la tumeur, nos résultats montrent que le TGF-β seul est capable de bloquer la production d'IFN-α, suggérant clairement une influence du TGF-β dans les mécanismes intracellulaires conduisant à la production d'IFN-I par pDC. En outre, notre étude révèle que les effets du TGF-β sur le pDC affectent aussi les capacités de production de l'IFN-I, mais aussi leur capacité à sécréter d'autres cytokines et chimiokines ainsi que leur phénotype. Enfin, l'étude de l'environnement tumoral TC-1 en l'absence de pDC démontre un rôle délétère de cette population dans la croissance de la tumeur et montre une fonction claire de pDC dans l'induction de réponses immunitaires anti-tumorales dépendantes de NK.Les résultats obtenus au cours de cette thèse de doctorat ont mis en évidence le rôle important de la PDC dans le contexte tumoral et ont permis une meilleure compréhension du ciblage de cette population cellulaire contre l'immunothérapie tumorale / A growing number of observations suggest that pDC are highly implicated in cancer, since pDC are recruited into solid tumors, both in human patients and in murine models and generally correlate with a poor clinical outcome. Tumor infiltrating pDC often exhibit an immature phenotype and are poor producers of IFN-I and pro-inflammatory cytokines and chemokines in response to TLR stimulation, contributing to the establishment of an immunosuppressive tumor microenvironment that promotes tumor growth. On the other hand, when activated inside the tumor, pDC could be able to generate efficient anti-tumor immune responses that would contribute to tumor regression. This dual role of TA-pDC renders this cell population of great interest to be targeted in tumor immunotherapy. Hence, our study is centered in exploring the role of pDC in the orchestration of anti-tumor immune responses, aiming to decipher functional characteristics of pDC within the tumor microenvironment. Our results show that pDC are recruited into the TC-1 and B16-OVA tumor microenvironment and tumor infiltrating pDC in both tumor models exhibit a distinct activation and gene expression profile as compared to pDC purified from naïve spleen, suggesting an effect of the tumor microenvironment in the phenotype and functions of TC-1 and B16-OVA infiltrating pDC. In fact, the soluble factors secreted by the TC-1 and B16-OVA tumor cells and present in the tumor microenvironment are able to greatly affect pDC functions, more importantly their ability to produce IFN-α following TLR-9 stimulation. Among the soluble factors present in the tumor microenvironment, our results show that TGF-β alone is able to impair the production of IFN-α, clearly suggesting an influence of TGF-β in the intracellular machinery leading to IFN-I production by pDC. In addition, our study reveals that the effects of TGF-β on pDC are broader affecting not only the IFN-I producing abilities, but also their capacity to secrete other cytokines and chemokines as well as their phenotype. Finally, the study of the TC-1 tumor environment in the absence of pDC demonstrates a deleterious role of this population in the tumor growth and shows a clear function of pDC in the induction of NK-dependent anti-tumor immune responses.The results obtained throughout this PhD thesis highlighted the important role of pDC in the tumoral context and allowed further insight in targeting this cell population to tumor immunotherapy

Background: IL-4 and IL-13 are related cytokines with similar functional properties. Differential regulation of IL-4 and IL-13 has not been described. Objective: We have examined the effects of IFN-α on antigen-driven proliferation, IL-4 generation, and IL-13 generation from human PBMCs and T-cell clones. Methods: Proliferation was assessed by 3H-thymidine incorporation. Cytokine generation was assessed by reverse transcription PCR and ELISA. Messenger RNA stability was assessed in the presence of actinomycin D. Results: IFN-α induced a concentration-dependent inhibition of antigen-driven proliferation of TH1 and TH2 clones (median effective concentration, 150 to 200 U/mL); the sensitivity of TH1 and TH2 clones to IFN-α was not significantly different (P = .6). IFN-α induced an analogous concentration-dependent inhibition of antigen-driven IL-13 generation from TH1 and TH2 clones (median effective concentration, 100 U/mL); this effect was evident by 12 hours of culture and persisted beyond 48 hours. However, IL-4 generation from TH2 clones was insensitive to IFN-α at all concentrations and times tested (1 to 10,000 U/mL). A similar inhibitory effect of IFN-α on mitogen-driven proliferation and IL-13 generation from PBMCs was demonstrated; once again, IL-4 generation from PBMCs was insensitive to IFN-α. IL-13 mRNA stability was unaffected by IFN-α, suggesting transcriptional regulation. Conclusion: IFN-α differentially regulates antigen-stimulated IL-4 and IL-13 generation.

Les traitements actuels de la leucémie myéloïde chronique (LMC) ne permettent pas d’éliminer la totalité des cellules leucémiques. Dans le but de développer un traitement curatif, il est donc nécessaire de parvenir à une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents des réponses partielles aux traitements, Dans ce travail, nous avons postulé qu’il existe des mécanismes de contrôle extrinsèques de la LMC pouvant influencer l’efficacité des différents traitements. Nous avons choisi d’étudier le rôle potentiel dans la LMC des lymphocytes iNKT, cellules T de type « inné » auxquelles la littérature attribue de nombreuses fonctions antitumorales et des facteurs moléculaires, la cytokine/alarmine IL-33, produite dans la niche hématopoïétique, et son récepteur ST2 à la surface des cellules hématopoïétiques comme cibles de l’IL-33.La première partie de notre travail a ainsi permis de mettre en évidence de profondes altérations fonctionnelles des lymphocytes iNKT chez les patients atteints de LMC ainsi qu’une correction partielle de ces défauts après traitement par l’Imatinib (IM) ou l’IFN-. L’ensemble de ces résultats permet de proposer que l’altération des fonctions des cellules iNKT au cours du développement de la LMC pourrait participer aux mécanismes d’échappement de la tumeur au contrôle par le système immunitaire. La deuxième partie de notre travail a permis de mettre en évidence une expression de la molécule ST2, chaîne spécifique du récepteur à l’IL-33, à la surface des cellules CD34+ de patients atteints de LMC, expression non décelée chez les sujets sains et les patients en rémission après traitement par l’IM. De plus, contrairement aux cellules CD34+ de sujets sains, les cellules progénititrices de patients en phase chronique prolifèrent en réponse à l’IL-33. Enfin, nous avons montré que l’IL-33 est capable de contrecarrer in vitro les effets antiprolifératifs de l’IM. Ainsi nous pouvons émettre l’hypothèse selon laquelle l’IL-33, une cytokine/alarmine, puisse participer aux phénomènes conduisant à la persistance de progéniteurs hématopoïétiques leucémiques chez les patients sous traitement par IM. / To date, treatment of Chronic Myeloid Leukaemia (CML) is not sufficient to completely eradicate leukaemia cells. Hence, in order to develop a curative treatment, it is necessary to have a better understanding of the underlying mechanisms explaining why response to treatment is only partial..We therefore addressed the question whether the extrinsic mechanisms of CML control can affect the effectiveness of different treatments. We first provided evidence of profound functional impairments of iNKT cells in patients with CML. Interestingly these impairments were partially corrected after treatment with Imatinib (IM) or IFN-. Consequently our results suggest that altered functions of iNKT cells during the development of CML could facilitate tumour escape from immune destruction. . The second part of our work revealed that CD34+ progenitors from CML patients upregulate their cell surface expression of the IL-33-specific receptor chain ST2, proliferate and produce cytokines in response to IL-33, conversely to CD34+ cells from healthy individuals. Moreover, ST2 overexpression is normalized following IM therapy, while IL-33 counteracts in vitro IM-induced growth arrest in CML CD34+ progenitors. From these findings, it can be surmised that IL-33, a cytokine/alarmin likely expressed in the hematopoietic niche, facilitates the development of CML and IM resistance.

Les interférons (IFN) de type I et type III sont des cytokines induites par des pathogènes. L'IFN de type I (IFN α/β)se fixe à un récepteur constitué des chaînes IFNAR1 et IFNAR2. L'IFN de type III (3 λs) se fixe à un récepteur constitué des chaines IFNLR1 et IL-10R2. La liaison de ces IFNs à leur récepteur active la voie Jak/Stat, induit les mêmes gènes et des réponses cellulaires communes essentielles à la protection antivirale. L'IFN de type I joue un rôle pléiotropique et de ce fait la réponse cellulaire aux IFNs doit être contrôlée dans le temps et dans l'espace. Certains régulateurs négatifs tels que les SOCS ou les ubiquitine ligases ciblant la sous-unité IFNAR1 vont agir rapidement après la stimulation, alors que d'autres agissent à des temps plus tardifs, tels qu'USP18. USP18 est une cystéine protéase induite par l'IFN, elle clive ISG15, une molécule semblable à l'ubiquitine, à partir de protéines ISGylées. J'ai étudié comment une stimulation prolongée avec de l'IFN de type I ou III interfère avec la capacité de ces cellules à répondre à une re-stimulation par les IFN α, tout en maintenant leur sensibilité à l'IFN β et λ . Ce phénomène de désensibilisation différentielle n'est pas dû à une diminution des récepteurs à la surface des cellules mais à l'induction de la forme catalytiquement active d'USP18. Lors de traitements prolongés à l'IFN, l'accumulation d'USP18, dont l'expression est régulée par ISG15, inhibe progressivement la signalisation induite par l'IFN α. En conclusion, ces études montrent qu'USP18 fait partie intégrante des signaux transmis lors d'une stimulation par les IFN de type I et III et définit le seuil d'activité des différents sous-types α/β.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第18461号 / 医博第3916号 / 新制||医||1005(附属図書館) / 31339 / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 村井 俊哉, 教授 竹内 理, 教授 長田 重一 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

Le virus de l’hépatite C (VHC) est un problème mondial. La majorité des personnes infectées (70-85%) développent une infection chronique qui cause des complications hépatiques. Le seul régime thérapeutique approuvé pour le VHC est l'interféron alpha (IFN-α). Ce traitement a un taux de réussite de 50-80% selon le génotype de virus et le moment de l'initiation de la thérapie. Les facteurs régissant la réponse au traitement ne sont pas bien définis. Des études antérieures ont suggéré un rôle potentiel de la réponse immunitaire de l'hôte au succès de la thérapie, toutefois, ces résultats sont controversés. Nous avons émis l'hypothèse que la réponse immunitaire de l’hôte sera plus efficace chez les patients qui commencent la thérapie tôt pendant la phase aiguë de l'infection. En revanche, la réponse immunitaire sera épuisée lorsque le traitement est initié pendant la phase chronique. L'objectif principal de ce mémoire est d’étudier les facteurs immunologiques qui régissent la réponse à la thérapie, et de déterminer si la contribution de la réponse immunitaire de l'hôte peut être influencée par la période de l'infection. Nos résultats démontrent l'efficacité de la restauration de la réponse immunitaire spécifique au VHC lorsque la thérapie par l'interféron est initiée tôt. Ceci est démontré par le sauvetage des cellules T efficaces spécifiques au VHC efficace similaires à celles observées chez les individus qui ont résolu spontanément, suggérant ainsi qu'elles jouent un rôle actif dans la réponse au traitement. Toutefois, cette réponse n'a pas été restaurée chez les patients traités au cours de la phase chronique. Ces résultats ont des implications importantes dans la compréhension des mécanismes sous-jacents à la réponse aux traitements actuels et au développement des nouvelles thérapies. / Hepatitis C virus (HCV) is a major public health problem worldwide. Only 15-30% of infected individuals clear the virus spontaneously, while the majority develops chronic infection that causes liver complications. The only approved therapy for HCV is interferon alpha (IFN-α) based. This therapy has a 50-80% success rate depending on the infecting virus genotype and the timing of initiation of therapy. Factors governing the response to therapy are not well defined. Previous studies have suggested a role for the host immune response in the success of therapy. However, these results were controversial. We hypothesized that host immunity has an effective role in the success of IFN-α therapy when initiated early during the acute phase of HCV infection, while late initiation during the chronic phase minimizes this role. The main objective of this thesis was to dissect the immunological factors governing the differential response to IFN-α therapy, and to determine if the contribution of the immune response to success of therapy might be influenced by the period of infection. Our results demonstrate restoration of efficient HCV-specific immune responses when therapy is initiated early during the acute phase. This is demonstrated by the rescue of functional HCV-specific T cells similar to those observed in spontaneously resolved individuals, suggesting that they may play an active role in response to therapy. However, such responses were not restored following late therapy suggesting irreversible damage to the host’s defence system with chronicity. These findings have important implications in understanding the mechanisms underlying response to current treatments and development of novel therapies.

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<p>Type 1 diabetes is a multifactorial disease resulting from the selective destruction of insulin-producing β-cells within the pancreatic islets of Langerhans. The mechanisms of β-cell death are not fully understood but cytokines are important mediators of this process. In the present study we found that the combination of IL-1β, TNF-α and IFN-γ induced a nitric oxide-dependent disruption of the mitochondrial membrane potential in rat insulin-producing RINm5F-cells, which seems to be a necessary event for both RINm5F-cell apoptosis and necrosis. The antiapoptotic protein Bcl-2 was able to prevent cellular death in RINm5F cells, most probably by counteracting the mitochondrial permeability transition. These results pointed out the potential of such antiapoptotic genes as gene therapy tools, to allow enhanced resistance against autoimmune destruction of β-cells in type 1 diabetes. For this purpose we used a progesterone-antagonist (RU 486)-inducible gene transfer system to achieve an efficient and controlled Bcl-2 overexpression in primary rat β-cells. However, in our experience, prolonged <i>in vitro</i> culture revealed adenoviral-induced islet cell necrosis, a process that was not prevented by Bcl-2 overexpression. Moreover, we observed that specific adenoviral genotypes correlate with differential induction of necrosis in both human and rat pancreatic islet cells. Although human islet cells showed an increased resistance in terms of viral concentrations required for the induction of cell-toxicity, our results showed that they were unable to build up an efficient antiviral response following infection and that their survival was dependent on the exogenous addition of α-interferon.</p><p>In conclusion, adenoviral techniques for overexpression of antiapoptotic proteins in insulin-producing cells may provide useful tools against β-cell directed autoimmune destruction. However, understanding the specific interactions of the viral gene products with cellular proteins and how they are involved in β-cell death regulation is fundamental for an efficient and safe application of gene therapy approaches to type 1 diabetes.</p>

Type 1 diabetes is a multifactorial disease resulting from the selective destruction of insulin-producing β-cells within the pancreatic islets of Langerhans. The mechanisms of β-cell death are not fully understood but cytokines are important mediators of this process. In the present study we found that the combination of IL-1β, TNF-α and IFN-γ induced a nitric oxide-dependent disruption of the mitochondrial membrane potential in rat insulin-producing RINm5F-cells, which seems to be a necessary event for both RINm5F-cell apoptosis and necrosis. The antiapoptotic protein Bcl-2 was able to prevent cellular death in RINm5F cells, most probably by counteracting the mitochondrial permeability transition. These results pointed out the potential of such antiapoptotic genes as gene therapy tools, to allow enhanced resistance against autoimmune destruction of β-cells in type 1 diabetes. For this purpose we used a progesterone-antagonist (RU 486)-inducible gene transfer system to achieve an efficient and controlled Bcl-2 overexpression in primary rat β-cells. However, in our experience, prolonged in vitro culture revealed adenoviral-induced islet cell necrosis, a process that was not prevented by Bcl-2 overexpression. Moreover, we observed that specific adenoviral genotypes correlate with differential induction of necrosis in both human and rat pancreatic islet cells. Although human islet cells showed an increased resistance in terms of viral concentrations required for the induction of cell-toxicity, our results showed that they were unable to build up an efficient antiviral response following infection and that their survival was dependent on the exogenous addition of α-interferon. In conclusion, adenoviral techniques for overexpression of antiapoptotic proteins in insulin-producing cells may provide useful tools against β-cell directed autoimmune destruction. However, understanding the specific interactions of the viral gene products with cellular proteins and how they are involved in β-cell death regulation is fundamental for an efficient and safe application of gene therapy approaches to type 1 diabetes.