Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Glutaric aciduria type I (GA-I) is an inborn error of metabolism (EIM) characterized biochemically by accumulation of glutaric acid (GA). The clinical manifestations are mainly neurological and develop during childhood. Among these changes, there are the seizures and cognitive deficits, which may be precipitated by infectious processes. Although growing evidence supports that inflammation and oxidative damage are both involved in learning impairment, it is not known whether inflammatory and oxidative stress markers facilitate GA-induced memory impairment. From this, the main objective of this study was to investigate the performance of rat pups chronically injected with GA and lipopolysaccharide (LPS) in spatial memory test on Barnes maze. To evaluate antioxidant defenses, cytokines levels, Na+, K+-ATPase activity, and hippocampal volume. Furthermore, we also evaluated wheter N-acetylcysteine (NAC) could improve these behavioral, biochemical or structural changes induced by GA and LPS administration. For this, the rat pups were injected with GA (5umol g of body weight-1, subcutaneously; twice per day; from 5th to 28th day of life), and were supplemented with NAC (150 mg/kg/day; intragastric gavage; for the same period). In order to mimic a severe infection state, LPS (2 mg/kg; E.coli 055 B5) or vehicle (saline 0.9%) was injected intraperitoneally, once per day, from 25th to 28th day of life.Oxidative stress biomarkers, antioxidant activity and hippocampal volume were assessed. In this study, GA caused spatial learning deficit in the Barnes maze, and that LPS potentiated the memory impairment induced by GA in rat pups. In addition, GA and LPS increased proinflammatory cytokine levels (TNF- and IL-1), and the co-administration of these compounds potentiated the increase of IL-1 levels but not TNF- levels in the hippocampus of this animals. Although GA and LPS administration increased TBARS (thiobarbituric acid-reactive substance) content, reduced antioxidant defenses and inhibited Na+,K+-ATPase activity (total and subunit α1), GA and LPS co-administration did not have additive effect on oxidative stress markers and Na+, K+ pump. The hippocampal volume did not change after GA or LPS administration. N-acetylcysteine protected against impairment of spatial learning and increase of cytokines levels induced by GA and LPS. The NAC also protected against deleterious effects induced by GA and LPS, as characterized by inhibition of Na+,K+-ATPase activity (total and subunit α1)and increase of TBARS content, as well as the reduction of antioxidant defenses(non protein thiols and glutathione content, superoxide dismutase and catalase activities).These results suggest that inflammatory and oxidative markers may underlie at least in part of the neuropathology of GA-I in this model. Pharmacological protection with NAC during encephalopatic crises could be considered as an adjuvant therapy to prevent hippocampal dysfunction and the progression of disease in children with GA-I. / A acidemia glutrárica do tipo I (AG-I) é um erro inato do metabolismo (EIM) caracterizada bioquimicamente pelo pelo acúmulo de ácido glutárico (AG). As manifestações clínicas são predominantemente neurológicas, e desenvolvem-se principalmente na infância. Entre essas alterações, as quais são precipitadas por processos infecciosos, pode-se citar o déficit cognitivo. Embora estudos recentes sugerem que a inflamação e o estresse oxidativo estão envolvidos no déficit cognitivo, não se sabe se os marcadores inflamatórios e oxidativos facilitam o prejuízo de memória após a administração de AG. A partir disso, o objetivo desta dissertação foi investigar o desempenho de ratos jovens injetados cronicamente com AG e lipopolissacarídeo (LPS) no teste de memória espacial no labirinto de Barnes. Além disso, foi avaliado os níveis das defesas antioxidantes, níveis de citocinas, atividade da enzima Na+, K+-ATPase e volume hipocampal. Como a N-acetilcisteína (NAC) possui propriedades antioxidantes e antiinflamatórias, foi testado se esse composto poderia melhorar as alterações comportamentais, bioquímicas e estruturais induzidas pela administração de AG e LPS. Para isso, os ratos jovens foram injetados com AG (5 μmol/g do peso corporal-1; subcutaneamente; duas vezes por dia; do 5º ao 28º dia de vida), e foram suplementados com NAC (150 mg/kg/dia; por gavagem; pelo mesmo período). A fim de mimetizar um estado infeccioso, LPS (2 mg/Kg: E. coli 055 B5) ou veículo (salina 0.9%) foi injetado intraperitonealmente uma vez por dia, do 25º ao 28º dia de vida. Nesse estudo, AG causou déficit de aprenizagem espacial no labirinto de Barnes, e o LPS potencializou esse prejuízo de memória induzido pelo AG nos ratos jovens. Em adição, a administração de AG e LPS aumentou os níveis de citocinas pró-inflamatórias (TNF- and IL-1), e a associação desses compostos potencializou o aumento dos níveis de IL-1, mas não de TNF-α no hipocampo dos animais. Embora a associação de AG e LPS tenha causado o aumento o conteúdo TBARS (espécies reativas ao ácido tiobarbitúrico), a redução das defesas antioxidantes e inibição da atividade da Na+,K+-ATPase (total e subunidade α1), a associação de AG e LPS não teve efeito aditivo nos marcadores de estresse oxidativo e na atividade da bomba de Na+ e K+. O volume hipocampal não foi alterado após a administração do AG e LPS. A N-acetilcisteína protegeu contra o prejuízo de aprendizagem espacial e aumento de citocinas inflamatórias induzido pelo AG e LPS. A NAC também protegeu contra os efeitos deletérios induzidos pelo AG e LPS, caracterizado pela inibição da atividade da Na+,K+-ATPase (total e subunidade α1) e aumento do conteúdo de TBARS, bem como a redução das defesas antioxidantes (tiós não-proteicos, conteúdo de glutationa, avitidade da superóxido dismutase e catalase). Esses resultados sugerem que marcadores inflamatórios e oxidativos podem estar envolvidos, em parte, na neuropatologia da AG-I neste modelo. Dessa forma, a proteção farmacológica com a NAC durante crises encefalopáticas pode ser considerada como uma terapia adjuvante para prevenir a disfunção hipocampal e a progressão da doença em crianças com AG-I.

Le lupus érythémateux disséminé est une maladie auto-immune systémique très invalidante dont les atteintes sont multiples, les plus fréquentes étant cutanées, articulaires et rénales. Dans ce type de maladie, le système immunitaire, hyperactif, ne se limite pas à lutter contre des agents extérieurs mais s'attaque à ses propres cellules, entre autres par le biais d'auto-anticorps. Ces anticorps délétères sont produits par des plasmocytes, cellules issus de la différenciation des lymphocytes B. Ce processus se déroule principalement au sein des centres germinatifs (GC) dans les organes lymphoïdes secondaires, et fait intervenir de nombreux acteurs moléculaires et cellulaires. Mon projet de thèse a porté sur l'étude de la contribution du GC et de ses constituants, tels que les cellules auxiliaires folliculaires (Tfh) et l'IL-21, au cours du lupus. Au cours de ce travail, nous avons mis en évidence une altération à la fois quantitative et qualitative des cellules Tfh chez des patients lupiques et dans un modèle murin, altération entre autres responsable de taux anormalement élevés d'IL-21. Nous avons également observé une sensibilité accrue des cellules B de souris lupiques à cette cytokine, dont la cause est une surexpression de molécules clés telles que STAT3, et dont la conséquence est un surcroit de différenciation plasmocytaire. Tous les éléments sont donc présents pour favoriser l'interaction "Tfh-B" et la réaction du GC, et amplifier la réponse autoimmune. Enfin, la découverte de l'existence de GC ectopiques fonctionnels dans les reins de souris lupiques permet d'envisager l'existence de réponses locales au sein même des organes cibles. Les données obtenues, fondamentales, sont prometteuses et laissent entrevoir de nouvelles perspectives de biothérapies, plus ciblées, pour le traitement de la maladie lupique. / Systemic lupus erythematosus is a disabling chronic autoimmune disease characterized by B cell hyperactivity leading to the production of autoantibodies, some of which exerting pathogenic effects. Autoantibodies are produced by plasma cells, which originate from the differentiation of B cells through a process that mainly takes place in germinal centers (GC) in secondary lymphoïd organs and involves many molecular and cellular parameters. The aim of my PhD project was to analyze the individual contribution of GC components, such as follicular helper T cells (Tfh) and IL-21, to lupus development. During this work, we have shown both a quantitative and qualitative impairment of Tfh cells in lupus patients and in a mouse model, leading, among other things, to high IL-21 levels. We also observed that B cells from lupus mice display a specific intrinsic sensitivity to this cytokine, due to over-expression of key molecules such as STAT3, which results in increased plasma cell differentiation. Thus, all elements are gathered that favor "Tfh-B" cell interactions and the GC reaction, and therefore the autoimmune response. Finally, the discovery of functional ectopic GC in the kidneys of lupus mice allows envisaging that local responses occur within the target organs and likely participate to kidney injury. The fundamental data we obtained are promising and anticipate new and better targeted biotherapies for lupus treatment.

L'objectif de cette thèse était de caractériser phénotypiquement et fonctionnellement les cellules NK activées par l'IL-21 et d'étudier leur interaction avec les lymphocytes T CD4*. Les lymphocytes Natural Killer (NK) sont essentiels pour la protection exercée par l'immunité innée. Les cellules NK, en plus de leurs fonctions cytotoxiques, peuvent orienter la réponse immunitaire adaptative vers un profile TH1 grâce à leur production d'IFN-y. Dans cette étude, nous avons montré que l'IL-21, une cytokine produite in vivo au cours de l'inflammation chronique ou de maladies infectieuses, induit la différenciation d'une sous-population spécifique de cellules NK co-exprimant ÇD86 et HLA-DR. Les cellules NK HLA-DR* induites par l'IL-21 sont capables d'apprêter et de présenter des antigènes aux lymphocytes T CD4*. De plus, ces cellules produisent MIF (Macrophage Migration Inhibitory Factor) et apportent un signal de costimulation durant le priming des lymphocytes T CD4 naïfs en induisant leur différenciation vers un profile central mémoire (Tcm) peu différencié. Les Tcm activés en présence des cellules NK HLA-DR" sont CXCR3' CCR4' CCR6' CXCR5' et produisent de PIL-2 et du TNF-a. La costimulation des lymphocytes T ÇD4 par les cellules NK HLA-DR" prévient l'acquisition d'un phénotype effecteur mémoire induit par l'IL-2. Ainsi, ces résultats montrent une nouvelle fonction pour l'IL-21 qui peut moduler l'interaction NK/CD4 et favoriser l'expansion des lymphocytes centraux mémoires. / Natural Killer lymphocytes are critical for innate immunity-mediated protection. Main roles of NK cell rely on their cytotoxic functions or depend on the tuning of TH1 adaptive immunity by IFN-y. Here, we provide evidence that 1L-21, a cytokine produced in vivo during chronic inflammation or infectious diseases, promotes the differentiation of a specifie subset of NK co-expressing CD86 and HLA-DR. IL-21-propagated HLA-DR' NK were able to process and present antigens to CD4' T lymphocytes. More importantly, IL-21-propagated HLA-DR' NK produced macrophage migration inhibitory factor and provided a co-stimulatory signaling during naive CD4* T cell priming inducing the differentiation of uncommitted central memory (Tcm) lymphocytes. Tcm expanded in the presence of HLA-DR* NK were CXCR3 CCR4" CCR6' CXCR5' and produced IL-2, as well as low levels of TNF-a. Co-stimulation of CD4* T cells by HLA-DR' NK prevented the acquisition of effector memory phenotype induced by IL-2. Altogether, these results demonstrate a novel function for IL-21 in tuning NK and CD4~ T cell interactions promoting a specifie expansion of central memory lymphocytes.

Abstract : CD8 + T cells can be programmed in their naïve state with pro-inflammatory cytokines such as IL-15 and IL-21. IL-15 induces the proliferation of CD8 + T cells and allows the generation of memory cells. IL-21 programs CD8 + T cells to become more cytotoxic while retaining a memory type phenotype. In the laboratory, we studied the effect of these two cytokines in different contexts by using the mouse model MHC-I-restricted Pmel-1 transgenic TCR specific to the melanoma-derived gp10025-33 antigen, which is also expressed by normal melanocytes. First, we elucidated the effect of IL-15 on CD8 + T cells in the Pmel-1 transgenic model lacking the protein Suppressor of cytokine signaling 1 (SOCS1). SOCS1 is a critical regulator of T cell homeostasis. We have found that these mice have CD8 + T-cells expressing surface proteins characteristic of memory T cells (CD44, Ly6C, CD122 and CD62L). However, these cells decrease the expression of the TCR and increase that of CD5, indicative of TCR activation in vivo. When stimulated in vitro, these cells displayed a highly cytotoxic phenotype but very low proliferation. Adoptive cell transfer studies in Rag1 - / - mice showed that these cells can undergo homeostatic proliferation under lymphopenic conditions. This proliferation was characterized by severe inflammatory lesions in the skin, extremities and eyes. This study demonstrates the importance of IL-15 and SOCS1 in the regulation of self-reactive cells that can be activated under lymphopenic conditions and can cause autoimmune diseases. Second, we studied the synergistic effect of IL-15 and IL-21 in native CD8+ T cells for cancer immunotherapy. We used the mouse melanoma model B16-F10 (B16) which expresses very weakly MHC-I molecules. In parallel, we studied the effect of NOD-like receptor CARD domain containing 5 (NLRC5) overexpression, the trans-activator of MHC-I genes, in B16 cells in order to increase their immunogenicity and restore anti-tumor immunity. We generated stable lines of B16 cells expressing NLRC5 (B16-5); the co-stimulatory molecule of T cells, CD80 (B16-CD80), or both (B16-5 / 80). The over-expressing NLRC5 cells positively regulated the MHC-I and LMP2, LMP7 and TAP1 genes. B16-5 cells efficiently presented gp10025-33 to CD8+ Pmel-1 T cells and induced their proliferation. This proliferation was very robust when Pmel-1 naive cells were pre-stimulated with IL-15 and IL-21 prior to activation. In the presence of CD80, B16-5 cells stimulate Pmel-1 cells even without the addition of gp100, indicating that NLRC5 facilitates the treatment and presentation of endogenous tumor antigens. During subcutaneous implantation, B16-5 cells showed a significant reduction in tumor growth in C57BL/6 hosts but not in immunodeficient hosts, indicating that tumor cells expressing NLRC5 generated an anti-tumor immunity. This response is dependent on CD8 + T cells since in mice depleted of these cells, B16-5 cells formed large subcutaneous and pulmonary tumors. Finally, immunization with irradiated B16-5 cells allowed anti-tumor protection during challenge of parental B16 cells. Collectively, our results indicate that NLRC5 could be exploited to restore tumor immunogenicity and to stimulate protective antitumor immunity. / Les cellules T CD8+ peuvent être programmées à leur état naïf avec des cytokines pro-inflammatoires telles que l’IL-15 et l’IL-21. IL-15 induit la prolifération de cellules T CD8+ et permet la génération de cellules T CD8+ mémoire. IL-21 programme les cellules T CD8+ à devenir plus cytotoxiques tout en conservant un phénotype de type mémoire. Dans le laboratoire, nous avons étudié l’effet de ces deux cytokines dans différent contextes en utilisant le modèle de souris transgénique Pmel-1 qui possède des récepteurs de cellules T (TCR) spécifiques envers le peptide gp10025-33, exprimé par des cellules de mélanome et aussi par des mélanocytes. Premièrement, nous avons élucidé l’effet de l’IL-15 sur les cellules T CD8+ dans le modèle transgénique Pmel-1 déficient dans la protéine Suppressor of cytokine signaling 1 (SOCS1). SOCS1 est un régulateur critique de l’homéostasie de lymphocytes T. Nous avons trouvé que ces souris ont de cellules T CD8+ exprimant des protéines de surface caractéristique de cellules T mémoire (CD44, Ly6C, CD122 et CD62L). Cependant, ces cellules diminuent l’expression du TCR et augmentent celle de CD5, ce qui témoigne d’une activation du TCR in vivo. Lorsque stimulées in vitro, ces cellules montrent un phénotype hautement cytotoxique mais une prolifération très faible. Lorsque nous avons fait des études de transfert cellulaire adoptive dans de souris Rag1-/-, ces cellules ont proliféré de façon importante causant des lésions inflammatoires sévères dans la peau, les extrémités et les yeux. Cette étude démontre l’importance de l’IL-15 et de SOCS1 dans la régulation de cellules auto-réactives qui peuvent être activées sous des conditions lymphopéniques et qui peuvent causer de maladies auto-immunitaires. Deuxièmement, nous avons étudié l’effet synergique d’IL-15 et d’IL-21 dans les cellules T CD8+ naïves pour l’immunothérapie du cancer. Nous avons utilisé le modèle B16-F10 (B16) de mélanome de souris qui exprime très faiblement des molécules de CMH-I. En parallèle, nous avons étudié l’effet de la surexpression de NOD-like receptor CARD domain containing 5 (NLRC5), le trans-activateur de gènes de CMH-I dans les cellules B16, dans le but d’augmenter leur immunogénicité et de restaurer l’immunité anti-tumorale. Nous avons généré des lignées stables de cellules B16 exprimant NLRC5 (B16-5); la molécule co-stimulatrice de cellules T, CD80 (B16-CD80), ou les deux (B16-5 / 80). Les cellules sur-exprimant NLRC5 ont régulé positivement de manière constitutive les gènes MHC-I et LMP2, LMP7 et TAP1. Les cellules B16-5 ont efficacement présenté gp10025-33 aux cellules T CD8+ Pmel-1 et ont induit leur prolifération. Cette prolifération a été très robuste lorsque les cellules naïves Pmel-1 étaient pré-stimulées avec IL-15 et IL-21 avant leur activation. En présence de CD80, les cellules B16-5 stimulent les cellules Pmel-1 même sans l'addition de gp100, ce qui indique que NLRC5 facilite l’apprêtement et la présentation des antigènes tumoraux endogènes. Lors de l'implantation sous-cutanée, les cellules B16-5 ont montré une réduction significative de la croissance tumorale chez des hôtes C57BL/6, mais pas chez des hôtes immuno-déficients, ce qui indique que les cellules tumorales exprimant NLRC5 ont provoqué une immunité anti-tumorale. Cette réponse est dépendante de cellules T CD8+ puisque chez les souris déplétées de ces dernières, les cellules B16-5 ont formé de grandes tumeurs sous-cutanées et pulmonaires. Enfin, l'immunisation avec des cellules B16-5 irradiées a permis une protection anti-tumorale lors de la réimplantation des cellules B16 parentales. Collectivement, nos résultats indiquent que NLRC5 pourrait être exploité pour restaurer l'immunogénicité tumorale et pour stimuler l’immunité anti-tumorale protectrice.

Magister Scientiae - MSc / This study shows that herbs can be effectively screened for potiential bio-activity using in vitro methods. Further studies will be needed to better explore Artemisia afra’s effect on immunoregulation, particularly long term effects of the herb on the immune system and its effect on other disease states. / South Africa

Les syndromes septiques restent à ce jour un problème majeur de santé publique. Une importante immunodépression est observée lors des syndromes septiques, affectant notamment les lymphocytes T, acteurs majeurs de la réponse immunitaire. En effet, après avoir subi une apoptose massive ils présentent d'importantes altérations fonctionnelles et phénotypiques, associées à un mauvais pronostic. Cependant les mécanismes impliqués dans le développement de ces altérations lymphocytaires induites par le sepsis (ALIS) sont encore mal connus. Le but de ce travail était d'étudier ces mécanismes à travers la mise au point de modèles ex-vivo. Nous avons optimisé un test de mesure de la réponse proliférative des lymphocytes T, utilisable pour le diagnostic des immunodéficiences primaires, comme pour l'étude expérimentale et clinique des ALIS. Nous avons développé un premier modèle ex vivo, reposant sur l'incubation de cellules mononuclées du sang périphérique (PBMC) en présence de LPS, suivie d'une stimulation spécifique des lymphocytes T via leur TCR. Ce modèle récapitule des mécanismes indirects potentiellement impliqués dans l'induction des ALIS, impliquant les monocytes. Puis, nous avons mis au point un modèle qui repose sur l'incubation de PBMC en présence d.IL-10, suivie d'une stimulation des lymphocytes T par des anticorps anti-CD2/CD3/CD28. Ce modèle pourrait reproduire des mécanismes directs et indirects impliqués dans l'induction des ALIS. Nos résultats nous ont permis d'améliorer la compréhension des mécanismes en jeux dans les ALIS et d'en souligner la complexité. Les modèles ex-vivo présentés pourraient permettre d'évaluer de nouvelles stratégies thérapeutiques / Sepsis remains a major public healthcare issue. During sepsis, an important immunodepression develops, affecting particularly the T lymphocytes, major players of the immune response. Following a massive apoptosis, T lymphocytes display important functional and phenotypical alterations, which are associated with higher risk of secondary infections and higher mortality. Mechanisms involved in the induction of such alterations are not fully understood. The aim of this study was to analyze those mechanisms through the development of ex vivo models. We optimized a test to measure T lymphocytes proliferative response, which can be used for the diagnosis of primary immunodeficiencies, as well as to clinically and experimentally study sepsis induced T lymphocytes alterations (SILA). First, we set up a model consisting in an incubation of PBMC (peripheral blood mononuclear cells) with LPS followed by specific T lymphocytes stimulation via its TCR. This model recapitulates indirect mechanisms likely to participate in SILA induction, mediated by monocytes. Then, we set up a model consisting in PBMC incubation with IL-10 followed by T lymphocytes stimulation with anti-CD2/3/28 antibody coated beads. This model may recapitulate direct and indirect mechanisms involved in SILA induction. Our results allowed us to improve the understanding of the mechanisms involved in SILA induction and to highlight its complexity. The ex-vivo models that we developed could be used for the evaluation of new therapeutic strategies

L’objectif prioritaire de ce travail était de provoquer un état de tolérance immunologique à des allogreffes cardiaques et cutanées chez des souris injectées avec des cellules souches hématopoïétiques (CSH) transduites avec le gène de l’interleukine 10. Un deuxième but était d’améliorer la survie des greffons cutanés en utilisant des cellules dendritiques immatures tolérogène. Le foie fœtal de souris contient en moyenne 2% de cellules souches capables de se différencier dans toutes les lignées hématolymphoïdes. De plus, leur relativement faible expression des antigènes du CMH fait d’elles un matériel biologique parfois susceptible de s’adapter à un environnement allogénique. L’IL-10 est une cytokine anti-inflamatoires. Produite par les lymphocytes Th2 principalement, elle inhibe la production de cytokines pro-inflamatoires telle l’IL-2. Elle empêche aussi la fonction de présentation des antigènes des CPA. Les cellules dendritiques (DC) dérivent de CSH, elles jouent un rôle central dans l’immunité et sont capables d’interagir avec les cellules du système immunitaire inné et adaptatif. Elles sont essentielles à la mise en place d’une réponse régulatrice ou tolérogène, ceci en fonction des informations fournies par le microenvironnement cellulaire. Les résultats montrent d’une part que les CSH fœtales, de souris C57 BL/6 transduites avec le gène de l’IL-10 et injectées plusieurs fois à des souris allogéniques (BALB/c), induisent une prolongation de survie du greffon cardiaque de même souche. Cette survie est de 86.25+13.8 jours versus 11.5+0.6 jours pour les groupes contrôles. Les DC tolérogènes (tol-DC) de souris DBA1 traitées avec le TNFα sont injectées à des souris allogéniques (BALB/c). Il en résulte une prolongation de survie du greffon cutané de même souche que les tol-DC : 15 jours vs 7.5 jours pour les contrôles. Seuls les animaux transplantés avec des tol-DC présentent un état de tolérance autorisant la prolongation de la survie de greffonsallogéniques / The main objective of this work was to induce a state of immunological tolerance to cardiac and skin allografts in mice injected with hematopoietic stem cells (HSCs) transduced with the gene for interleukin 10 (IL-10). A second goal was to improve the survival of skin grafts using immature dendritic cells well known for their tolerogenic function. Mouse fetal liver contains 2% of stem cells on average that can differentiate into all blood-lymphoid lineages. In addition, their relatively low antigen expression of major histocompatibility complex (MHC) makes them a biological material sometimes capable to adapt to an allogeneic environment. IL-10 is a cytokine with anti-inflammatory properties. Mainly produced by Th2 lymphocytes cells, IL-10 inhibits the production of pro-inflammatory cytokines such as IL-2. It prevents antigen presenting function of APCs. Dendritic cells (DC) derived from HSCs and play a central role in immunity. They are able to interact with cells of the innate and adaptive immune system. They are essential to the establishment of a regulatory or tolerogenic response, this based on the information provided by the cellular microenvironment. Results firstly show that fetal HSC of C57 BL/6 mice transduced with IL-10 gene and injected several times to allogeneic mice (BALB/c) sublethally irradiated induce a prolongation of heart transplant survival of the same strain. This survival is of 86.25+13.8 days in comparison with 11.5+0.6 days for control groups. Tolerogenic dendritic cells (tol-DC) of DBA1 mice treated with TNFα are injected into allogeneic mice (BALB/c) sublethally irradiated. This results in a prolongation of skin graft survival of same strain as tol-DC: 15 days compared to 7.5 days for the control groups. Only tol-DC transplanted animals have a tolerance state allowing prolonged survival of allogeneic skin grafts

Des études menées au laboratoire avaient démontré un rôle critique de l’inflammasome NLRP3 dans l’asthme allergique en réponse à l’ovalbumine en absence d’adjuvant. Mes travaux de thèse ont porté sur le rôle de NLRP3 et de la caspase-1 dans un modèle murin d’inflammation pulmonaire induite par l’allergène d’acarien HDM. Nous avons montré un rôle régulateur de la caspase-1 dépendant de l’inflammasome NLRP3 et la molécule adaptatrice ASC mais pas de l’inflammasome NLRC4. Cette régulation de la réponse allergique se caractérise par une augmentation de l’infiltration des éosinophiles, de l’hyperréactivité bronchique et de la production des cytokines de type Th2 telles que l’IL-4, l’IL-5, l’IL-13 et l’IL-33 dans les poumons. Nous avons montré que les mécanismes responsables de cette régulation sont associés à l’IL-33 produite par les macrophages et que la neutralisation de l’IL-33 par administration locale de la protéine de fusion au récepteur ST2 (muST2-Fc) atténue les caractéristiques de l’asthme allergique. Ces résultats suggèrent que l’activation de la caspase-1 réduit la production d’IL-33 in vivo et régule ainsi la réponse l’inflammation pulmonaire induite par HDM et la réponse Th2. D’autre part, nous nous sommes intéressés au rôle de la Protéine Kinase C thêta (PKC-θ) dans ce même modèle d’inflammation pulmonaire. Nous avons démontré que PKC-θ joue non seulement un rôle protecteur dans l’asthme allergique mais également un rôle critique pour la prolifération et l’activation des cellules lymphoïdes innées (ILC2). D’autre part, l’inhibition de PKC-θ in vivo par administration orale de son inhibiteur spécifique C20 (BIX02656) atténue l’inflammation pulmonaire et la production d’IL-5 et d’IL-13. Nous suggérons que PKC-θ est impliquée dans la différenciation des Th2 et des ILC2 via un mécanisme dépendant des facteurs de transcription IRF4 et NFAT-1. Au total, mes travaux de thèse mettent en exergue deux molécules IL-33 et PKC-θ qui pourraient constituer des cibles thérapeutiques potentielles. / Studies from our laboratory have shown a critical role of NLRP3 inflammasome in response to ovalbumin allergen. In the present study we investigate the role of NLRP3 and caspase-1 in a mouse model of pulmonary inflammation induced by HDM. We have shown a regulatory role of caspase-1 dependant of the NLRP3 inflammasome and the adaptator molecule ASC but not NLRC4. The regulation of the allergic response is characterized by an increase of eosinophilia, bronchial hyperreactivity and Th2 cytokines production (IL-4, IL-5, IL-13 and IL-33) in lungs. We have shown that mechanisms responsible of this regulation are associated with IL-33 production by macrophages and that neutralization of IL-33 by local administration of a fusion protein of the ST2 receptor (muST2-Fc) reduce characteristics of asthma. These results suggest that caspase-1 activation reduce IL-33 production in vivo regulating lung inflammation and Th2 response induced by HDM. Moreover, we investigate the role of the Protein Kinase C theta (PKC-θ) in allergic airway inflammation. We have demonstrated that PKC-θ plays a protective role in allergic asthma but is critical for the activation and proliferation of innate lymphoid cells (ILC2). In addition, in vivo inhibition by oral administration of PKC-θ specific inhibitor C20 (BIX02656) reduces pulmonary inflammation with IL-5 and IL-13 production. We suggest that PKC-θ is implicated in Th2 and ILC2 differenciation by a mechanism dependant on transcription factors IRF4 and NFAT-1. Finally, my thesis projects describe IL-33 and PKC-θ as potential therapeutic targets for allergic lung inflammation.

La dermatite atopique (DA) est une dermatose inflammatoire dont la prévalence élevée est en constante augmentation dans les pays industrialisés. La physiopathologie de la DA est complexe et associe des facteurs immunologiques, environnementaux et génétiques. L'ensemble de ces facteurs touchent principalement l'épiderme et sont responsables d'une altération de la fonction barrière, ce qui facilite la pénétration transcutanée des molécules en contact avec la peau et la sensibilisation des individus. Ce travail de thèse vise à mieux caractériser le rôle de l'épiderme dans la physiopathologie de la DA. Il repose sur l'utilisation d'un modèle in vitro d'épiderme reconstruit humain généré à partir de cellules progénitrices de follicules pileux prélevés chez des patients atteints de DA, ainsi que chez des individus sains. Ce travail a tout d'abord montré que les épidermes DA générés à partir de patients non porteurs de mutations pour le gène de la filaggrine (FLG+/+) se comportaient comme des épidermes normaux, (i) tant à l'homéostasie, (ii) que suite à une stimulation par de l'interleukine-1beta (IL-1 β) ou par un allergène majeur de la DA, tel qu'un extrait d'acarien (Dermatophagoïdes farinae). Cependant, de façon très intéressante, les épidermes- DA se sont avérés davantage sensibles à l'apoptose induite par une exposition aux ultraviolets (UV), que les épidermes normaux. A cet égard, nous avons observé une modulation différente de certains gènes impliqués dans l'induction/régulation de l'apoptose par les épidermes provenant de patients DA après exposition aux UV. En outre, ce travail a démontré que des épidermes normaux sont profondément affectés par l'IL-1 β qui induit un phénotype atopique caractéristique associant (i) la production de quantité notable de TSLP (thymic stromal lymphopoietin) et (ii) une altération de la fonction barrière. L'impact de l'IL-1 β sur la biologie de l'épiderme et la sensibilité accrue exprimée par les épidermes-DA à l'apoptose induite par les UV sont donc de nouveaux éléments qui confirment l'importance de l'épiderme dans la physiopathologie de la DA ce qui permettra certainement de nouvelles stratégies thérapeutiques / Atopic dermatitis (AD) is an inflammatory skin disease with a high prevalence constantly increased in developed countries. The AD physiopathology is complex and associated with immunological, environmental and genetic factors. These factors impact mainly the epidermis and are responsible of the impaired barrier function which increases antigen penetration and people sensitization. The aim of this work is to improve the understanding of the epidermis role in AD physiopathology. For this, we used an in vitro reconstructed human epidermis model generated from outer root sheath cells taken off AD patients or normal individuals.First of all, this work has shown that epidermis generated from AD patients (AD- epidermis) with no mutation on filaggrine gene (FLG+/+) behave like those from normal individuals (Normal- epidermis), (i) at the steady state, and (ii) after stimulation with interleukin-1beta (IL-1 β) or a major allergen found in AD, Dermatophagoïdes farinae. However, interestingly, AD-epidermis are more sensitized to ultra-violets radiation-induced (UVR) apoptosis than Normal-epidermis. In this regard, we observed a higher expression of genes involved in the induction / regulation of apoptosis by the epidermis from AD patients after UV exposure. Moreover, this work has demonstrated that normal epidermis are profoundly affected by IL-1 β which induces an AD like phenotype associating (i) production of large amount of TLSP (thymic stromal lymphopoietin) and (ii) alterated barrier function. The impact of IL-1 β on epidermis biology and the increased sensitivity that seems to express AD-epidermis to UVR-induced apoptosis are new evidences that confirm the importance of the epidermis in pathophysiology of AD which certainly will lead to new therapeutic strategies

Magister Scientiae - MSc / "The aim of the study was to use in vitro human whole blood cultures to screen the water samples collected from the Eerste/Plankenbrug river system for cytotoxicity and inflammatory activity and for the first time investigate the impact on the cell- mediated and humoral immune pathways. Water samples were collected fronm the sites during the dry summer season and rainy winter season. Blood was collected from the healthy male volunteers and diluted with RPMI 1640. For cytotoxicity and inflammatory activity 2.5ul of blood for 18-20 hrs at 37 C... This study shows that waster from the Plankenbrug River is heavily polluted by contaminants from both the agricultural area and informal settlement of Kayamandi. These contaminants can be potentially immunotoxic during the summer season and they can result in inflammatory diarrheal disease and immunosuppression in exposed individuals..."