La galectine-3 est maintenant reconnue comme étant un puissant modulateur de la réponse immunitaire. Les études présentées dans cette thèse visent à évaluer ses rôles et ses modes d'actions dans la réponse immunitaire innée en utilisant comme modèle l'infection pulmonaire à Sirepîococcus pneumoniae. Les résultats obtenus ont pu démontrer un rôle pour la galectine-3 dans Tactivation, l'adhésion et la transmigration p2-intégrines indépendante des neutrophiles. De plus, les différents modes d'actions de la galectine-3, ainsi que leurs liens avec les différentes activités de celle-ci ont été élucidés. Ces données permettent donc une meilleure compréhension de l'importance de la galectine-3 dans les différentes étapes de la réponse immunitaire innée et suggèrent des moyens de la réguler afin de favoriser une résolution rapide de la réaction inflammatoire.

Les protéines du lactosérum bovin ont des effets bénéfiques pour la santé et dans diverses pathologies. Des études indiquent un potentiel immunomodulateur de ces protéines sur les cellules immunitaires notamment les lymphocytes et les macrophages. L'immunité innée joue un rôle essentiel dans la défense anti-microbienne. Les neutrophiles, cellules-clé de l'immunité innée, sont les premières cellules qui entrent en contact avec les pathogènes pour les éliminer par la suite. Néanmoins, les effets des protéines du lactosérum bovin sur les neutrophiles restent peu élucidés. Nous nous sommes intéressés aux effets et aux mécanismes d'action d'un extrait du lactosérum bovin (WPE) sur les neutrophiles humains. Les effets du WPE ont été également étudiés in vivo chez l'animal, dans la colite provoquée par le TNBS. Nous avons mis en évidence que le WPE est un véritable agent de prédisposition pour les neutrophiles et qu'il augmente leurs fonctions primaires (production d'anions superoxyde, dégranulation, phagocytose, chimiotaxie) en réponse à une stimulation subséquente. Le WPE possède également des effets directs retardés sur les neutrophiles en stimulant la synthèse sélective de cytokines (IL-1β, IL-IRa, TNF-α, IL-6) et de chimiokines (IL-8, MIP-lα, MIP-1β). La quantité d'IL-IRa stimulée par le WPE est suffisante pour bloquer 60% de l'activité biologique de l'IL-1β. Les mécanismes par lesquels le WPE ou ses composants actifs (β-LG, α-LA) prédisposent et augmentent la production des médiateurs impliquent la translocation à la membrane plasmique de la sous-unité p47PHOX de l'oxydase à NADPH et l'activation des voies p38- et ERK1/ERK2- MAPK et NF-kB. Par ailleurs, β-LG agit sur les neutrophiles via un récepteur couplé aux protéines Gαi, par lequel elle provoque la mobilisation du Ca2+ intracellulaire. In vivo, le WPE diminue l'inflammation provoquée par le TNBS, les doses efficaces variant entre 8 et 240 mg/kg/j. Les résultats de ces travaux ont permis de mieux comprendre les effets et le mécanisme d'action des protéines du lactosérum bovin sur le système immunitaire innée, en particulier sur les neutrophiles. A plus long terme la mise en evidence d'un récepteur pour la β-LG, pourrait constituer une cible thérapeutique potentielle pour améliorer la capacité de défense de l'organisme.

La sclérose en plaques (SP) est une maladie auto-immune chronique du système nerveux central (SNC) caractérisée par une neurodégénérescence et une invalidité croissante avec le temps. Au Canada, plus de 100 000 personnes sont atteintes de SP. Plusieurs facteurs peuvent contribuer à l’aggravation de la maladie, mais la cause exacte n’est toujours pas connue. Il est largement admis que les lymphocytes T et B franchissent la barrière hémato-encéphalique et invoquent une attaque inflammatoire contre la myéline du SNC. Le rôle des cellules T et B dans l'auto-immunité du SNC peut être étudié à l'aide d'un modèle animal appelé encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE). Dans la première partie de la thèse, j'ai utilisé une souris transgénique sur un fond de diabète non obèse (DNO) appelé 1C6, dont les cellules T réagissent spécifiquement à un peptide de la myéline, la glycoprotéine de la myéline provenant des oligodendrocytes 35-55 (MOG[35-55]). Les cellules T CD4 de souris 1C6 mâles et femelles sont différenciées en cellules Th17 et sont transférées de manière adoptive à des souris DNOscid déficientes en lymphocytes. Les cellules 1C6 Th17 mâles sont devenues très pathogéniques par rapport aux femelles et ont induit une maladie évolutive sévère chez les receveurs. Les cellules Th17 des deux sexes présentaient une plasticité phénotypique telle que mesurée par leur expression de la cytokine Th1 classique IFN-©. Cependant, les Th17 mâles affichent une production accrue d’ IFN-© par les cellules Th17 mâles, ce qui est corrélé à la gravité de la maladie chez les souris receveuses. L'utilisation d'un modèle de génotype à quatre noyaux nous a permis de séparer l'effet des hormones sexuelles et des chromosomes sexuels dans l'EAE. Nous avons découvert qu'un gène de régulation immunitaire dans le chromosome X, appelé Jarid1c, s'est avéré être régulé négativement dans les cellules Th17 mâles ayant causé une plus grande sévérité, ainsi que dans les cellules T CD4+ provenant du sang périphérique d'hommes atteints de SP. Dans la deuxième partie de la thèse, j'ai utilisé une souris transgénique appelée IgH[MOG] sur un fond DNO dont les cellules B sont spécifiques de la protéine MOG. Lors de l'immunisation avec MOG[35-55], les souris IgH[MOG] ont présenté une EAE rapide et létale, qui est corrélée à l'inflammation et à la démyélinisation du système nerveux central de ces souris. Ceci est accompagné par l'infiltration de cellules B et de cellules T dans le système nerveux central. Chez les souris IgH[MOG], les cellules T CD4+ infiltrantes dans le SNC sont devenues très pro-inflammatoires, comme le montre leur production d'IL-17 et de GM-CSF dans le SNC. Par conséquent, nos données fournissent un aperçu des contributions des réponses des cellules T Th17, du sexe masculin et des cellules B dans l'auto-immunité chronique du SNC. À l’avenir, ces travaux pourraient nous permettre d’identifier des molécules et des voies pouvant être ciblées pour le traitement de la SP. / Multiple sclerosis (MS) is a chronic autoimmune disease of the central nervous system (CNS) marked by neurodegeneration and accumulating disability over time. Over 100,000 people in Canada are affected by MS. Multiple factors could contribute to the worsening of the disease and yet the exact cause is still unknown. It is widely accepted that T and B lymphocytes cross the blood-brain barrier and invoke an inflammatory attack against CNS myelin. The role of T and B cells in CNS autoimmunity can be studied using an animal model called experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE). In the first part of this thesis, I have used a transgenic mouse on a non-obese diabetic (NOD) background called 1C6 whose T cells possess specificity for a myelin-derived peptide, myelin oligodendrocyte glycoprotein 35-55 (MOG[35-55]). 1C6 CD4+ T cells from both male and female mice are differentiated into Th17 cells and are adoptively transferred into lymphocyte deficient NOD.Scid mice. Male 1C6 Th17 cells became highly pathogenic compared to the females and induced a severe progressive disease in the recipients. Th17 cells from both sexes exhibited phenotypic plasticity as measured by their expression of the classic Th1 cytokine IFN-©. However, male Th17 display increased production of IFN-© by male Th17 cells and this is correlated with disease severity in recipient mice. The use of four core genotype model has allowed us to segregate the effect of sex hormones and sex chromosomes in EAE. We uncovered an immune regulatory gene in the X chromosome called Jarid1c is found to be downregulated in both male Th17 cells that caused greater severity as well as in CD4+ T cells from the peripheral blood of men with MS. In the second part of the thesis, I utilized a transgenic mouse called IgH[MOG] on a NOD background whose B cells are specific for MOG protein. Upon immunization with MOG[35-55], IgH[MOG] mice displayed a rapid and lethal EAE, which is correlated to the inflammation and demyelination in the CNS of these mice. This is accompanied by the infiltration of B cells and T cells into the CNS. In IgH[MOG] mice, CNSinfiltrating CD4+ T cells became highly proinflammatory as measured by their production of IL-17 and GM-CSF in the CNS. Hence, our data provide insight into the contributions of Th17 T cell responses, male sex and B cells in chronic CNS autoimmunity. In the future, this work may permit us to identify targetable molecules and pathways for the treatment of MS.

La maladie d'Alzheimer (MA) constitue la cause de démence la plus répandue à travers le monde, pour laquelle il n’existe aucun traitement à ce jour. La MA est une maladie neurodégénérative associée à une détérioration progressive de la mémoire et au déclin cognitif, menant ultimement à la perte des fonctions exécutives. Cette maladie se caractérise principalement par l'accumulation et l'agrégation de la protéine neurotoxique bêta-amyloïde (Aβ) dans la neurovasculature et le parenchyme cérébral, coïncidant avec la dysfonction et la dégénérescence des neurones. Malheureusement, les causes exactes de la maladie demeurent inconnues. Toutefois, des études ont souligné le dysfonctionnement de la vasculature cérébrale et de l’immunité innée dans la pathophysiologie de la MA, soit deux systèmes biologiques cruciaux pour le maintien de l’homéostasie au cerveau. Afin d’étudier leurs rôles dans les cascades neurodégénératives observées dans la MA, nous avons réalisé trois études distinctes visant à moduler la fonctionnalité de ces deux systèmes biologiques importants. Pour ce faire, nous avons employé diverses approches, d’abord chirurgicale pour induire la défaillance de la vasculature cérébrale, ensuite pharmacologique dans le but de réguler la réponse immunitaire au cerveau, et enfin, en modélisant deux facteurs de risques majeurs associés à la MA, soit l’âge et la diète riche en gras, afin d’identifier les mécanismes régissant la dysfonction de ces systèmes. Les résultats de ces trois études constituant cette thèse soulignent le rôle crucial de la vasculature cérébrale et de l’immunité innée dans le maintien de l’homéostasie au cerveau, impliquant non seulement l’élimination de l’Aβ, mais également la régulation de la réponse inflammatoire, favorisant ainsi un environnement sain pour les neurones. En ce sens, nos résultats suggèrent que leur défaillance contribuent inévitablement à l’initiation des cascades neurodégénératives observées dans la MA. Les retombées de ces travaux auront sans nul doute approfondi notre compréhension de cette terrible maladie. / Alzheimer's disease (AD) constitutes the most common cause of dementia worldwide, for which there is no curative treatment to date. AD is a neurodegenerative disease associated with progressive memory impairment and cognitive decline, which ultimately leads to the loss of executive functions. The main pathological hallmark is the accumulation and aggregation of the neurotoxic amyloid-beta (Aß) peptide within the neurovasculature and the brain parenchyma, coinciding with the dysfunction and degeneration of neurons. Unfortunately, the exact causes of AD remain unknown. However, several studies have highlighted the dysfunction of the cerebral vasculature and innate immunity in the pathophysiology of AD, which are two crucial biological systems for homeostasis in the brain. To investigate their implications in neurodegenerative cascades observed in AD, we conducted three separate studies to modulate the function of these important biological systems. To this end, we used various approaches, first surgical to induce cerebral vasculature dysfunction, then pharmacological in order to regulate the immune response in the brain, and finally, we modeled two major risk factors associated with AD, namely age and high fat diet, in order to identify mechanisms underlying the dysfunction of these systems. Our results obtained from these studies that constitute this thesis emphasize the crucial role of the cerebral vasculature and innate immunity in the maintenance of homeostasis in the brain, involving, on one hand, the elimination of Aß and, on the other hand, the regulation of the inflammatory response, thus promoting a healthy environment for neurons. As such, our results suggest that their dysfunction will inevitably contribute to the initiation of neurodegenerative cascades observed in AD. The impact of this work will undoubtedly deepen our understanding of this terrible disease.

L’hépatite auto-immune (HAI) est une maladie auto-immune multifactorielle du foie de pathogenèse inconnue. Cette maladie est caractérisée par une perte de la tolérance immunologique envers des antigènes du soi hépatiques entraînant une destruction progressive du parenchyme hépatique en absence de traitements. La prednisone avec l’azathioprine est le traitement de première ligne pour les patients atteints d’HAI. Cette combinaison d’immunosuppresseurs permet de réduire l’inflammation du foie et permet d’induire une rémission chez environ 80 à 90% des patients. Bien que la majorité des patients atteints d’HAI répondent bien à long terme aux traitements disponibles, 10 à 20% de ceux-ci ne répondront pas aux traitements, développeront une cirrhose et pourront nécessiter éventuellement d’une greffe hépatique. Puisqu’à l’heure actuelle aucun test clinique, biologique ou histologique n’est capable de prédire s’il y aura réponse aux traitements et rémission chez les patients atteints d’HAI, il est important d'identifier des biomarqueurs capables de prédire la réponse au traitement et l'activité de la maladie chez ces patients. L’hypothèse de ce projet est que la rémission clinique et une réponse favorable au traitement chez les patients HAI sont influencées par des médiateurs immunologiques (cellules et/ou cytokines) qui, lorsqu’identifiés, pourraient être utilisés pour évaluer la réponse au traitement. Le but de ce projet est donc d’identifier un ou plusieurs biomarqueurs de l'activité de la maladie et de la réponse au traitement chez les patients HAI. Selon les résultats obtenus, il est possible de suggérer que l’IL-16 pourrait influencer l’activité de l’HAI en affectant à la fois les voies pro-inflammatoires et anti-inflammatoires. Les résultats obtenus suggèrent aussi que l’IL-10, l’IL-16 et certaines sous-populations de lymphocytes T CD4 effecteurs et régulateurs pourraient être des biomarqueurs potentiels de l'activité de la maladie et de la réponse au traitement chez les patients HAI. Cependant, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour valider l'utilité de ces biomarqueurs dans la prédiction de la réponse au traitement et de l'activité de la maladie chez les patients atteints d’HAI. / Autoimmune hepatitis (AIH) is a multifactorial autoimmune liver disease of unknown pathogenesis characterized by a loss of immunological tolerance towards hepatic self-antigens leading to progressive destruction of the liver parenchyma in the absence of treatment. Prednisone with azathioprine is the first-line treatment for AIH patients. This combination of immunosuppressants helps reduce liver inflammation and induces remission in approximately 80 to 90% of patients. Although most AIH patients respond to available treatments, 10 to 20% will not respond to treatment and will develop cirrhosis and may eventually require a liver transplant. Currently, no clinical, biological, or histological parameters can predict the initial response to treatment or long-term remission of patients with AIH. Therefore, there is a crying need for reliable biomarkers capable of predicting response to treatment and disease activity in these patients. The hypothesis of this project is that clinical remission and a favorable response to treatment in AIH patients are influenced by immunological mediators (cells and/or cytokines) which, when identified, could be used to evaluate the response to treatment. The aim of this project is therefore to identify biomarker(s) of disease activity and treatment response in AIH patients. According to our results, we believe that IL-16 could influence AIH activity by affecting both proinflammatory and anti-inflammatory pathways. Our results also suggest that IL-10, IL-16 and subpopulations of effector and regulatory CD4 T cells could be putative biomarkers of disease activity and response to treatment in AIH patients. However, further research is needed to validate the usefulness of these biomarkers in predicting treatment response and disease activity in AIH patients.

Mitochondria are intracellular organelles in control of numerous biological functions (e.g.,from energy supply to steroidogenesis and programmed cell death by apoptosis). Evolutively, mitochondria are considered as derived from the endosymbiosis between an α-proteobacterium and a primitive eukaryotic cell. Due to its origin, the organelle displays prokaryotic motifs such as a circular double-stranded hypomethylated DNA (i.e., mtDNA) and N-formylated peptides. Intact or damaged mitochondria, as well as mitochondrial components may be extruded in the extracellular space upon cell activation or death. These features, as well as several biomolecules localized within the mitochondrion (e.g.,ATP, cytochrome C) are able to be recognized by the innate immune system as mitochondrial damage-associated molecular patterns, thus eliciting a proinflammatory response. A humoral immune response comprising anti-mitochondrial antibodies (AMA) is also described in various autoimmune conditions, such as AMA-M2 in primary biliary cirrhosis (i.e., PBC). Systemic lupus erythematosus (SLE) is an autoimmune disease characterized by the alternance of flares and phases of remission, due to the deposition of antibody-antigen scaffolds (i.e., immune complexes) within tissues, leading to various clinical manifestations (e.g., neuropsychiatric, hematological or dermatological disorders). The antiphospholipid syndrome (i.e., APS) is an autoimmune disease, with thromboembolic and/or obstetrical manifestations, that can either be found alone or along with SLE. While the immunogenicity of cardiolipin (i.e., a phospholipid uniquely synthetized by mitochondria In humans) is well described in SLE and APS (i.e., anticardiolipins), mitochondrial proteins targeted by autoantibodies are still poorly known. The present doctoral thesis follows my masters' project during which I developed ELISAs allowing for the detection of AMA targeting intact mitochondria (i.e., AwMA) or mtDNA (i.e., AmtDNA)¹. The present project aims aims to characterize the mitochondrial immunogenicity in SLE and APS. The University of Toronto Lupus Clinic cohort comprise sera from patients with SLE or APS (n=175 and n=12 respectively). AwMA and AmtDNA levels were assessed in these samples, as well as in sera from healthy volunteers (n=43) or patients with PBC (n=12). I observed that all patients had increased AwMA, compared to healthy individuals. AmtDNA were only increased in SLE patients and were associated with increased past reports of lupus nephritis (p=0.01). These results were published in March 2019 in Scientific Reports². During the acquisition of these data, I observed that patients' sera also presented immunoreactivity against mitochondrial RNA (i.e., mtRNA). I thus adapted my assays to detect autoantibodies against mtRNA (i.e., AmtRNA), and assessed their levels in sera from patients includes in the systemic autoimmune rheumatic disease biobank and data repository (i.e., SARD-BDB. Healthy:n=30, SLE:n=87). AmtRNA were significantly elevated in SLE (IgG: p<0.0001, IgM:p=0.0493). Surprisingly, AmtRNA-IgG were associated with decreased reports of past lupus nephritis (p=0.03) and carotid plaque (p=0.04). This study was published in Frontiers in Immunology in May 2019³. As each AMA assessed displayed biostatistical associations with antiphospholipids, I replicated these protocols, using sera from patients with APS, included in the SARD-BDB (n=27). AmtRNA (IgG:p=0.0005, IgM:p=0.01) and AmtDNA-IgM were increased in APS (p=0.009). However, only AmtDNA-IgM were associated with reports of arterial thromboses (p=0.047). This pilot study was published in Lupus in August 2020⁴. In a a recent study, accepted in Arthritis & Rheumatology in January 2022⁵, we identified by mass spectrometry 1345 proteins associated with AwMA, 431 of with were assigned to the mitochondrial proteome. These results allowed to identify two candidates: C1qBP and Mfn-1. IgGs to C1qBP were increased in (p=0.0167) and associated with positivity to the lupus anticoagulant (p=0.049) in SLE. IgGs against Mfn-1 are interesting candidates for the prediction of the disease (p=0.0052) and are associated with positivity to antiphospholipids (p=0.011) and antibodies against double-stranded DNA (p = 0.0005). These results highlight the immunogenicity of the organelle in SLE and APS. Mitochondrial antigens are interesting candidates for the development of novel clinical assays allowing improved prognosis, diagnosis, or disease stratification, ultimately contributing to the improvement of medical care for people with autoimmune conditions. / Les mitochondries sont des organelles intracellulaires considérées comme issues de l'endosymbiose entre une α-protéobactérie et une cellule eucaryote primitive. L'organelle exprime ainsi des motifs moléculaires en lien avec son origine procaryote tels qu'un ADN hypométhylés (i.e., mtDNA) ou des peptides N-formylés. Des mitochondries ou bien des composantes mitochondriales pourront être libérées dans le milieu extracellulaire lors de différents évènements d'activation ou de mort cellulaire. Ces caractéristiques ainsi que certaines biomolécules, spécifiquement localisées dans la mitochondrie (e.g.,ATP, cytochrome C) auront la capacité d'être reconnues comme des motifs de dangers et de stimuler une réponse proinflammatoire de la part des cellules du système immunitaire inné. Une réponse humorale constituée d'anticorps anti-mitochondriaux (AMA) est connue dans différents troubles auto-immuns tels que les AMA-M2 dans la cirrhose biliaire primitive (PBC). Le lupus érythémateux disséminé (SLE) est une maladie auto-immune caractérisée par une succession de phases d'exacerbation et de rémission dues au dépôt d'enchevêtrements d'autoanticorps et de leurs antigènes dans les tissus, aboutissant à une grande variété de manifestations cliniques (e.g.,manifestations neuropsychiatriques, hématologiques, dermatologiques). Le syndrome des antiphospholipides (APS) est une maladie qui peut être distincte ou associée au SLE et présente des manifestations thromboemboliques et/ou obstétriques. Bien que l'immunogénicité de la cardiolipine (i.e., phospholipide uniquement synthétisée dans la mitochondrie chez l'humain) soit connue dans le cadre du SLE et de l'APS (i.e., anticardiolipines), l'antigénicité des protéines mitochondriales reste encore méconnue. Cette thèse de doctorat fait suite à mes travaux de maîtrise au cours desquels, j'ai développé des ELISAs permettant de mesurer des niveaux des IgGs dirigés contre les mitochondries intactes (i.e., AwMA) et le mtDNA (i.e., AmtDNA)¹. Mon projet de thèse vise à caractériser l'immunogénicité mitochondriale dans l'auto-immunité. La cohorte de la University of Toronto Lupus Clinic regroupe des échantillons d'échantillons de séra de patients souffrant de SLE ou d'APS (n=175 et n=12, respectivement). Les AwMA, et AmtDNA ont été mesurés au sein de ces échantillons ainsi que d'échantillons de volontaires sains (n=43) et de donneurs souffrant de PBC (n=12). Les patients souffrant des trois conditions présentaient une augmentation significative des AwMA par rapport aux contrôles sains. Les AmtDNA, uniquement augmentés chez les patients SLE (p=0.0004) ont été associés à des antécédents accrus de néphrite lupique (p=0.01). Ces résultats ont été publiés en mars 2019 dans le journal Scientific Reports² . Durant ces mesures, j'ai observé que les séra de patients présentaient aussi une immunoréactivité dirigée contre l'ARN mitochondrial (mtRNA). J'ai, par la suite, adapté mes tests pour détecter les AMA dirigés contre le mtRNA (i.e., AmtRNA) et les ai mesurés à l'aide de séra inclus dans la cohorte des maladies rhumatismales auto-immunes systémiques (MRAS. Sains:n=30, SLE:n=87). Les d'AmtRNA sont significativement élevés dans le SLE (IgG:p<0.0001 , IgM:p=0.0493). De façon surprenante, les AmtRNA-IgG sont associés avec des historiques réduits de néphrite lupique (p=0.03) et de plaque carotidienne (p=0.04). Ces travaux ont été publiés dans le journal Frontiers in Immunology en mai 2019³. L'ensemble des AMA mesurés présentant des associations biostatistiques avec différents anticorps antiphospholipides. J'ai répliqué mon protocole sur des échantillons de patients souffrant d'APS, inclus dans la cohorte MRAS (n=27). Les AmtRNA (IgG:p=0.0005, IgM:p=0.01) et les AmtDNA-IgM sont augmentés dans l'APS (p=0.009). Seuls les AmtRNA-IgM sont associées avec une diminution des antécédents de thromboses artérielles (p=0.047). Ce projet a fait l'objet d'un article, publié dans Lupus en aout 2020⁴. Dans une autre étude, acceptée dans le journal Arthritis & Rheumatology en janvier 2022⁵, nous avons identifié, par spectrométrie de masse, 1345 protéines associées aux AwMA dont 431 sont associées avec le protéome mitochondrial. Ces résultats m'ont permis d'identifier deux candidats d'intérêts : C1qBP et Mfn-1. Les anti-C1qBP sont significativement augmentés chez les patients lupiques (p=0.0167) et sont associés avec la positivité pour l'anticoagulant lupique (p=0.049). Les anti-Mfn1 constituent de potentiels candidats pour prédire la maladie (p=0.0052). Ils sont, par ailleurs, associés avec la positivité aux antiphospholipides (p=0.011) et aux anti-ADN double brins (p=0.0005). Ces résultats soulignent l'immunogénicité de la mitochondrie dans le SLE et l'APS. Les AMA et leurs cibles constituent de nouvelles avenues d'intérêt dans la mise au point de nouveaux tests cliniques permettant le diagnostic, le pronostic ou la classification de la maladie afin d'améliorer la prise en charge des patients lupiques.

Les cellules T spécifiques d'antigène dans la peau participent au contrôle des infections cutanées. Toutefois, leurs mécanismes d'induction après infection ou vaccination ainsi que leur rôle dans la protection et leur maintenance restent à étudier. Nous avons émis l'hypothèse que l'infection cutanée ou la vaccination cutanée pouvaient programmer une réponse cellulaire T spécifique d'antigène cutanée. Notre premier objectif était le développement de modèle d'étude de la peau humaine, des cellules T cutanées et de la vaccination par la peau. Un modèle de greffes de peau humaine à des souris immunodéficientes, a permis de montrer un maintien et la fonctionnalité des cellules présentatrices d'antigènes et cellules T cutanées plusieurs semaines après greffe. J'ai ainsi mis en place un modèle d'étude in vivo des cellules humaines cutanées.Dans un deuxième temps, un essai clinique randomisé chez le volontaire sain, a étudié l'impact de la voie d'administration - intradermique, transcutanée ou intramusculaire - du vaccin antigrippal sur les réponses immunitaires. Cette étude de longue durée et multiparamétrique n'étant pas terminée, nous aborderons les résultats de l'impact de l'inflammation, en particulier CXCL-10, dans l'induction des réponses adaptatives.Enfin, le rôle des lymphocytes T cutanés dans la protection contre les herpesvirus - VZV, HSV-1, HSV-2 - restant méconnus et notamment la potentielle réactivité croisée des cellules T cutanées contre ces 3 virus, j'ai mis en place un modèle murin préclinique permettant d'étudier les réponses T spécifiques cutanées et systémiques à la varicelle après vaccination. Une étude clinique est maintenant en cours de montage. En conclusion, au cours de mon doctorat, j’ai pu mettre en évidence l’importance des LT cutanés notamment mémoires dans la mise en place de la réponse immunitaire après vaccination et/ou infection. Ces données sont importantes pour l’amélioration des stratégies vaccinales. / Antigen -specific T cells in the skin represents a considerable advantage. It has been proposed that these cells may participate in the control of skin infections. However, further investigation is needed to understand their mechanism of induction after infection or vaccination, their maintenance in the skin tissue and their role in the protection upon re-infection. We hypothesized that the skin vaccination or infection can program a cutaneous population of antigen-specific T cell response. In order to study T cell populations in the skin, we set up different in vivo and clinical models of study of human skin T cells. A model of human skin grafts in immunodeficient mice, allowed us to show the persistance of antigen-presenting cells as well as antigen-specific effector T skin cells in human skin engrafted explants. We have demonstrated their functionality several weeks after skin transplantation. This study provides an in vivo model for studying in vivo human skin T cells upon infection or vaccination. In a second part, we performed a randomized clinical trial of healthy volunteers, to study the impact of routes of immunization using trivalent-influenza vaccine (TIV) by intradermal, transcutaneous (hair follicular targeting) or intramuscular routes on immune responses. This long-term study is not completed yet. However, we will discuss the first results of the impact of inflammation including cytokine, CXCL10 on vaccination local side effects and in the induction of adaptive responses. In a third part, we asked the role of T lymphocytes in human skin infections or mucous membranes against herpèsviruses (VZV, HSV-1, and HSV-2). We hypothesized cross-reactive T cell skin against these three viruses. A preclinical mouse model for studying cutaneous and systemic T cell specific responses to varicella after vaccination has been developed. A clinical study is in progress.

Les nouveau-nés (enfants, ruminants) sont particulièrement sensibles à l’infection intestinale par le parasite Cryptosporidium parvum car leur système immunitaire est encore en cours de développement. Peu de solutions de contrôle existent à ce jour. Il n’existe pas de vaccin et seule une molécule l’Halocur™ possède une AMM pour les veaux mais l’utilisation du traitement est contraignante et il peut présenter une toxicité pour l’animal. Le développement de nouvelles alternatives immunoprophylactiques requiert de mieux comprendre les mécanismes immunitaires mis en jeux lors de l’infection. L’immunité innée joue un rôle prépondérant pour le contrôle de la phase aigüe de l’infection et nous avions montré au laboratoire que les phagocytes mononucléés CD11c+ sont des acteurs déterminant dans le processus protection. Lors de cette thèse nous avons confirmé le rôle des cellules dendritiques (DC) CD103+ en utilisant des souriceaux BatF3-/- chez qui le développement des deux sous-populations CD103+CD11b+ et CD103+CD11b- est altéré au niveau intestinal ce qui rend les animaux beaucoup plus sensibles à l’infection. / Newborns (children, ruminants) are particularly susceptible to intestinal infection by the parasite Cryptosporidium parvum because their immune system is still developing. To date, parasite control methods are limited. There is no vaccine and the only molecule which possess a marketing authorization for calves, Halocur ™, presents toxicity at 2 times the therapeutic dose. The development of new immunoprophylactic methods requires better understanding of the immune mechanisms occurring during infection. Innate immunity plays a major role in controlling the acute phase of infection and we previously demonstrated in the laboratory that intestinal mononuclear phagocytes CD11c+ are key players in the protection process. In this thesis, we confirmed the role of dendritic cells (DC) CD103+ using mice BatF3-/- in which the development of the two DC subsets CD103+CD11b+ and CD103+CD11b- is altered in the intestine making these animals more susceptible to infection. This high susceptibility can be partially mitigated by preventive administration of IL-12 to Batf3-/- neonatal mice. Batf3-/- adult mice which are only deficient for the CD103+CD11b- DC subset were transiently susceptible to infection in contrast to conventional mice that are highly resistant.

L'instillation intravésicale de bacilles de Calmette et Guérin (BCG) comme traitement adjuvant du cancer de la vessie non invasif du muscle est l'un des seuls exemples de réussite d'une immunothérapie à la clinique, avec des taux de réponse de 50-70 %. S'il est établi que le succès de la thérapie repose sur des injections répétées de BCG vivant, administré peu après la résection chirurgicale de la tumeur, ses mécanismes d'action n'ont pas été définis précisément. Au cours de ma thèse, j'ai établi un modèle expérimental de souris pour étudier la dynamique de la réponse immune induite par l'administration intravésicale de BCG. Au vu d'un certain nombre de travaux chez l'homme, j'ai concentré mon attention sur l'établissement du processus inflammatoire aigu, ainsi que sur l'activation et le recrutement des lymphocytes T. Je démontre qu'une seule instillation de BCG est suffisante pour induire la dissémination du BCG dans les ganglions lymphatiques drainant la vessie et l'activation de lymphocytes T produisant de l'interféron gamma. Cependant, des instillations répétées de BCG vivant sont nécessaires pour obtenir une robuste infiltration de lymphocytes T dans la vessie. Toutefois, je montre qu'une immunisation préalable des souris par voie sous-cutanée conduit à un processus inflammatoire aigu accentué dès la première instillation et accélère le recrutement des lymphocytes T dans la vessie, par rapport au protocole standard. En outre, l'immunisation préalable des souris par voie sous-cutanée améliore de façon substantielle leur réponse à la BCG-thérapie, dans un modèle d'implantation orthotopique de cellules tumorales. Enfin, l'analyse de données cliniques révèle un avantage statistiquement significatif pour les patients qui ont la signature d'une réponse immune au BCG préalablement à la thérapie intravésicale. Par ailleurs, utilisant des données cliniques et expérimentales, j'ai contribué à la construction et au paramétrage d'un modèle mathématique stochastique décrivant les interactions entre le BCG, le système immunitaire, la vessie et les cellules tumorales. Nous avons tout d'abord montré qu'il était très improbable que l'extinction tumorale puisse être médiée seulement par l'immunité innée, car cela exigerait une capacité de tuer par effet bystander bien plus élevée que celle observée expérimentalement chez les cellules effectrices de l'immunité innée. Nous avons ensuite raffiné notre modèle pour qu'il prenne aussi en compte l'immunité adaptative. Nous avons alors utilisé ce deuxième modèle pour évaluer les paramètres cliniques optimaux pour la BCG thérapie, et parmi eux (i) le délai entre la résection chirurgicale et la première instillation, (ii) la dose de BCG, (iii) le temps de contact du BCG avec la vessie et (iv) l'intervalle de temps entre deux injections répétées de BCG. Tous ces paramètres ont un impact sur la probabilité d'extinction tumorale, et, notablement, la multiplication par deux du délai entre deux instillations améliorerait très favorablement le taux de réponse au traitement. L'ensemble de ces données contribue à éclairer sous un jour nouveau une immunothérapie utilisée en clinique depuis longtemps et prédit des stratégies qui pourraient contribuer à améliorer le soin des patients. Notamment, je suggère que la pratique d'un test tuberculinique sur les patients préalablement à la thérapie intravésicale, suivie de l'immunisation parentérale par le BCG des patients négatifs pour le test, pourrait être une méthode sûre et efficace pour améliorer la réponse clinique induite par les instillations intravésicales de BCG.

Chikungunya est un alphavirus transmis par les moustiques (Aedes) et qui provoque de la fièvre, des éruptions cutanées, des myalgies et des arthralgies. La maladie (CHIKVD) est transitoire, mais des formes sévères menant à des arthrites chroniques incapacitantes ont été signalées. Nous avons dans un premier temps étudié prospectivement les paramètres cliniques et immunologiques associés à la maladie chez des patients hospitalisés et identifiés comme étant 'guéris' ou 'chronique' à M12 après l'infection. Dans la deuxième partie, nous avons observé in vitro les mécanismes et le rôle de l'apoptose dans le processus infectieux permettant au virus de persister dans les sanctuaires tissulaires. En phase aiguë, une forte réponse immune dominée par une activation des cellules NK/dendritique/cellules T, la production d'anticorps spécifiques et une faible production de cytokines Th1 > Th2 a été observée mais sans aucune différence significative entre les deux groupes. Cependant, la virémie initiale s'est révélée beaucoup plus élevée dans le groupe chronique est nous avons pu identifier du matériel viral dans les macrophages du tissu synovial d'un patient chronique post-CHIKVD (M18). Dans la deuxième partie de l'étude, nous avons constaté que CHIKV est capable d'induire l'apoptose par la voie intrinsèque et extrinsèque et également par un mécanisme 'bystander'. De plus, nous avons observé que le CHIKV présent dans des corps (blebs) apoptotiques était capable d'infecter les cellules voisines (Hela et macrophage MM6). Notre étude a permis de mettre en évidence pour la première fois que CHIKV contrôle et détourne à son profit les mécanismes de défense anti-infectieux.