Les maladies infectieuses constituent le principal groupe de maladies humaines communément considérées comme étant d’origine environnementale. Cependant, une question fondamentale dans ce domaine est la variabilité interindividuelle : pourquoi, au sein d’une même population exposée aux mêmes pathogènes, seule une minorité des individus infectés par un pathogène donné va développer une maladie dont l’expression clinique peut varier de l’état asymptomatique à la mort pour les formes les plus sévères. Le microbe est donc nécessaire mais non suffisant pour expliquer ces divergences. Selon la théorie génétique des maladies infectieuses, une proportion d’enfants ayant une ou plusieurs infections sévères mais étant par ailleurs sains, présenterait une immunodéficience primaire Mendélienne à l’origine d’une réponse immunitaire altérée spécifique du pathogène responsable. En considérant la susceptibilité accrue à des infections sévères par des bactéries pyogènes, cette hypothèse a conduit à la découverte, dans les années 2000, de plusieurs immunodéficiences primaires dans la voie de signalisation NF-kB, avec des mutations dans les gènes NEMO/IKBKG, IKBA, IRAK4 et MyD88 chez des enfants présentant des infections sévères par bactéries pyogènes, notamment Streptococcus pneumoniae et Staphylococcus aureus, et conduisant à une altération des voies Toll-interleukine-1 récepteur (TIR)-NF-kB. Mon travail de thèse a principalement porté sur l’étude d’une patiente aujourd’hui âgée de 5 ans. Elle est issue d’une famille consanguine et a souffert d’une pneumonie sévère à l’âge de 3 mois à la suite d’une infection par une souche PVL+ de S. aureus. .J’ai identifié chez elle un défaut autosomique récessif complet en TIRAP. Cependant, sept autres membres de la famille âgés entre 16 et 50 ans sont homozygotes pour la même mutation et n’ont jamais souffert d’infection sévère. TIRAP est un adaptateur des récepteurs TLR2 et TLR4 et la mutation rare R121W affecte un acide aminé très conservé dans son domaine TIR. L’allèle mutant de TIRAP induit une expression normale de l’ARN messager ainsi que de la protéine mais demeure non fonctionnel. Les réponses après stimulation par différents agonistes du TLR2 tels que le PAM2CSK4, le PAM3CSK4, et le FSL-1 ainsi que par le LPS, agoniste du TLR4 sont altérées dans les fibroblastes, les granulocytes et les monocytes des individus homozygotes pour la mutation R121W. Cependant, la réponse des cellules sanguines totales à l’acide lipoteichoïque (LTA) purifié de S. aureus, un autre agoniste du TLR2 est altérée uniquement chez la patiente. J’ai pu montrer que ce défaut est dû à une absence d’anticorps dirigés contre le LTA dans le plasma de la patiente. L’effet combiné de la mutation du gène TIRAP et de l’absence d’anticorps anti-LTA pourrait expliquer la survenue de l’infection sévère par S. aureus chez le cas index. L’ensemble de ce travail décrit pour la première fois un défaut héréditaire en TIRAP chez l’homme et fournit ainsi une meilleure compréhension du rôle de cette protéine dans les réponses en aval des TLRs. Il suggère également que, chez l’homme, la voie dépendante de TIRAP en aval du TLR2 est importante pour le contrôle des infections par S. aureus, au moins chez les enfants présentant un défaut de production d’anticorps anti-LTA ; cependant, TIRAP serait un gène en partie redondant dans l’immunité antibactérienne. / We describe a kindred comprising eight individuals with autosomal recessive complete deficiency of TIRAP (also called MAL), an adaptor downstream of TLR2 and TLR4. The 4-year-old proband suffered at three month of age from a life-threatening pneumonia caused by Staphylococcus aureus. Seven adult relatives, aged between 16 and 50 years, homozygous for the same TIRAP mutation never suffered from any serious infections. The rare missense R121W mutation affects a highly conserved amino acid in the TIR domain of TIRAP. The mutant TIRAP allele is expressed but displays loss of function. Responses to a variety of TLR2 agonists, including PAM2CSK4, PAM3CSK4, and FSL-1, and to the TLR4 agonist lipopolysaccharide (LPS), were impaired in fibroblasts, granulocytes, and monocytes of all TIRAP R121W homozygous individuals tested. Interestingly, the whole blood response to staphylococcal lipoteichoic acid (LTA), another TLR2 agonist, was impaired only in the index case. This defective response was due to a lack of anti-LTA antibodies in the patient’s plasma. The combined effect of the TIRAP R121W mutation and the absence of anti-LTA antibody provide an explanation for severe staphylococcal disease in the index case. These results provide the first description of human inherited TIRAP deficiency and help to delineate the role of human TIRAP in TLR responses. They suggest that human TIRAP-dependent TLR2 immunity is important for the control of S. aureus infection, at least in children lacking anti-LTA antibodies, but that TIRAP is otherwise redundant in host defense.

Mycobacterium avium ssp. paratuberculosis (MAP) est l’agent pathogène responsable de la maladie de Johne qui est aussi connue sous le nom de paratuberculose. Cette maladie affecte principalement les ruminants, mais également d’autres animaux d’élevages et sauvages. Les mécanismes de pathogenèse de la paratuberculose sont toujours peu compris, mais il est connu que MAP est capable de s’évader du système immunitaire de son hôte pendant plusieurs années en utilisant les macrophages comme réservoir principal. L’effet de MAP dans l’infection des macrophages est souvent étudié en utilisant des vaches saines ou encore infectées de façon expérimentale, mais les études sur l’effet à long terme de la paratuberculose en étudiant les macrophages de vaches atteintes sont manquantes. Dans mon projet, le transcriptome de macrophages primaires dérivés des monocytes circulants infectés in vitro par MAP a été analysé par séquençage haut débit de l’ARN (RNA-seq). Des différences importantes dans les interactions hôtes-pathogènes ont été observées dans les signatures d’expression génique des vaches diagnostiquées comme négatives ou positives. Ces modifications mettent en lumière la mise en place de processus durables dans l’établissement de la paratuberculose. Les modifications clés observées lors de mon projet sont un débalancement immunométabolique, un changement dans l’homéostasie du cholestérol et des lipides intracellulaires, ainsi qu’un patron d’expression génique associé à l’établissement d’une tolérance mémoire chez les macrophages. En effet, les résultats obtenus lors de ce projet consolident l’hypothèse selon laquelle MAP pourrait induire un état de type tolérance dans les monocytes sanguins périphériques circulants lorsqu’ils se différencient en macrophages. De ce fait, MAP pourrait promouvoir davantage la persistance de la maladie en influençant le comportement des macrophages à long terme. Cette étude contribue à une meilleure compréhension du contrôle de MAP sur les cellules immunitaires et de ses mécanismes de survie.

Les protéines APOBEC3 (A3A-A3H) catalysent la désamination des cytidines (C) présentes sur l'ADN simple brin en thymidine (T). Cette activité cytidines désaminase a initialement été décrite comme impliquée dans la restriction des rétrovirus et de certains virus à ADN par leur capacité à induire de nombreuses mutations C->T, ou hypermutations, sur les génomes viraux. Il apparait néanmoins que leur activité n'est pas restreinte aux génomes viraux et que certaines A3 peuvent induire des mutations sur l'ADN mitochondrial (A3A, C, F, G et H) et nucléaire (A3A et A3B). Ainsi, l'impact somatique des A3 est désormais établi dans la formation de certains cancers, dont la majorité des mutations, portent signatures des APOBEC3. Aux vues de ces observations, nous nous sommes intéressés à la façon dont sont régulées ces enzymes dans le contexte du stress cellulaire viro-induit ou endogène. La première partie de nos travaux a porté sur la protéine A3DE, seul membre de la famille APOBEC3 ne possédant pas d'activité cytidine désaminase. De façon intéressante, il apparait qu'A3DE est surexprimée dans les cirrhoses infectées par le VHB, VHC ou co-infectées par le VHC et le VHB. Nous avons pu mettre en évidence qu'A3DE interagit et module l'activité d'A3F et d'A3G, deux cytidines désaminases exprimées dans le foie et impliquées dans la restriction du VHB. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés à la caractérisation du potentiel génotoxique de la protéine A3B. Cette protéine, de par sa localisation strictement nucléaire, constitue la seule A3 à double domaine n'interagissant pas avec A3DE. Contrairement à A3A, A3B est faiblement active sur l’ADN nucléaire et n’induit pas de cassures de l’ADN double brin. Nous avons pu mettre en évidence par mutagénèse les régions de la protéine impliquées dans l’atténuation de la génotoxicité d’A3B par rapport à A3A et que cette atténuation est conservée chez les primates. Enfin, nous avons étudié le rôle et la régulation d’A3A dans le catabolisme. Nous avons mis en évidence que l’ADN mitochondrial cytoplasmique (ADNcymt) active la voie RIG-I/ARN polymérase III ce qui a pour effet d’induire la production d’IFN qui va activer l’expression d’A3A. A3A va ainsi jouer un rôle dans le catabolisme de l’ADNcymt et contribue à l'élimination de cette source de stress cellulaire, mais occasionnant par la même des dommages sur l’ADN nucléaire. Les A3 sont des enzymes fondamentales de la défense immunitaire innée et du catabolisme de l’ADN. Nous montrons qu’A3DE a pour fonction de moduler l’activité d’A3F et d’A3G tandis qu’A3B, possède un phénotype atténué chez tous les primates et s’avère moins génotoxique que’A3A. Cette dernière participe à la dégradation de l’ADN cytoplasmique, limitant ainsi l’inflammation. Néanmoins, A3A peut s’avérer dangereuse pour l’intégrité génomique et contribuer à l’émergence de cancers, notamment en cas d’inflammation chronique. / APOBEC3 proteins (A3A-A3H) catalyse the deamination of cytosine (C) to thymidine (T) on single stranded DNA. This activity, called cytidine deaminase, has initially been described as a mechanism involved in restriction against retroviruses and DNA viruses by massively inducing C->T mutations on viral genome : this phenomenon is called "hypermutations". Nevertheless, this activity is not virus-specific and some A3 can induce mutations on mitochondrial DNA (A3A, C, F, G, H) and nuclear DNA (A3A and A3B). Thus, the impact of those proteins on cancer formation is now established in cancers where mutations mostly show an APOBEC3 signature. In view of those considerations, we decided to study how those enzymes are regulated in the context of a viral cellular stress or an endogenous cellular stress. The first part of our work is focused on A3DE, the only APOBEC3 lacking a cytidine deaminase activity. Interestingly, A3DE is upregulated in cirrhotic livers infected by HBV, HCV or coinfected with HBV & HCV. We show that A3DE inhibits A3F & A3G activity by interacting with those HBV restriction involved A3. Then, we studied the attributes of the genotoxicity potential of A3B. This protein, by his strictly nuclear localization, constitutes the only double domain A3 which is not regulated by A3DE. Unlike A3A, A3B is weakly active on nuclear DNA and does not induce double strand breaks. We determine by directed mutagenesis the clusters of A3B involved in genotoxicity attenuation compared with A3A. We also show that this attenuation is conserved among primates. Finally, we investigated the role and regulation of A3A in the context of DNA catabolism. We proved that mitochondrial cytoplasmic DNA (mtcyDNA) triggers the RIG-I/DNA polymerase III pathway, which induces IFN production leading to A3A expression. So A3A will be involved in mtcyDNA catabolism and contribute to the clearance of this stress signal, but will also induce double strand breaks on nuclear DNA. A3 are major enzymes of the innate immune response and DNA catabolism. We show that A3DE modulates A3F and A3G activity while A3B is attenuated among primates and is less genotoxic than A3A. A3A participates to cytoplasmic DNA catabolism and limits inflammation. Nevertheless, A3A could be dangerous for the genomic integrity and contributes to cancer, especially in cases of chronic inflammation.

Le VIH, comme tous les virus, nécessite la coopération de nombreuses protéines cellulaires pour réaliser son cycle viral. Néanmoins, un panel de protéines est spécifiquement dédié à la protection des cellules et ce, de façon autonome. Ces protéines sont nommées facteurs de restriction. Jusqu’à présent, un grand nombre de protéines ayant une action antivirale plus ou moins importante contre le VIH a été identifié. Seules quelques-Unes sont bien étudiées telles que APOBEC3G, Tétherine, TRIM5α ou SamHD1. Toutefois, ces facteurs de restriction ne permettent pas à eux seuls d’expliquer la permissivité de tous les types cellulaires. Notre étude a donc pour objet la découverte de nouvelles protéines agissant contre le VIH. Parmi un grand nombre de candidats, nous avons identifié une famille de protéines agissant contre le VIH : les IFITMs. Il a été précédemment décrit que l’expression des IFITMs protège les cellules de l’infection par le VIH mais aussi par de nombreux autres virus, filovirus, coronavirus, flavivirus ou encore paramyxovirus. Nous décrivons ici un nouveau mécanisme antiviral mis en place par les IFITMs. L’expression des IFITMs dans les cellules productrices de virus affecte la production de particules infectieuses. D’une part, moins de particules sont produites et d’autre part les particules sont moins infectieuses. Nous nous sommes focalisés sur le défaut d’infection et celui-Ci corrèle avec l’incorporation des IFITMs à la membrane des virions. Les virus produits et portant les IFITMs présentent un défaut lors du processus d’entrée dans la cellule cible au cours de l’étape de fusion. Ceci n’est pas dû à un défaut d’incorporation de l’enveloppe virale, mais le mécanisme précis n’est pas encore compris. Il apparaît donc que les IFITMs peuvent jouer un double rôle restrictif, protégeant les cellules où ils sont exprimés et diminuant la production de particules infectieuses. / HIV, as all viruses, hijacks the cellular machinery to its benefits. Nevertheless, a range of proteins protects cells by an autonomous way, they are called restriction factor and belong to a system called “the intrinsic immunity”. Up to now, a certain number of cellular proteins, most of which belong to this defense system, have been described to be more or less detrimental for HIV replication, as for example, APOBEC3G, Tetherin, TRIM5α and SamHD1. Given that a large number of cellular restriction factors are likely to be discovered, we started to screen to look for new ones. Among a lot of candidates, we have identified a family of proteins interfering with HIV: the IFITMs. Previously, studies described IFITMs as proteins protecting cell against viral entry and fighting a lot of viruses, including HIV. In this thesis, we described a new antiviral mechanism mediated by IFITMs against retroviruses. When IFITMs are expressed in cells producing new virions, there is a high defect of infectious particle release due to a defect of particle release and a defect of the infectivity of particles. We focus on the intrinsic defect of infectivity and we show that particles cannot anymore enter into target cells and this observation is correlated with the incorporation of IFITMs in viral membranes. The defect is located at the fusion step and is not explained by a defect of envelope incorporation.To conclude, IFITMs have a double restrictive effect, protecting cells from incoming viruses and decreasing the production of infectious particles.

La SUMOylation est une modification post-traductionnelle réversible permettant de diversifier les fonctions de centaines de substrats. Elle est impliquée dans des processus essentiels à la cellule et à l'organisme, tels que la réparation de l'ADN, la mitose, la transcription. A l'aide de modèles murins génétiquement modifiés déficients pour l'unique enzyme E2 de SUMOylation, UBC9, nous avons caractérisé les conséquences de la réduction de la SUMOylation sur l'immunité innée et l'oncogenèse.Nous révélons un rôle majeur de la SUMOylation dans la régulation négative du gène codant pour l'IFN- . La dérégulation de ce gène par l'absence d'Ubc9 a des conséquences importantes sur l'immunité innée, avec une augmentation de l'expression du programme transcriptionnel inflammatoire, une hypersensibilité au choc endotoxique, et une protection contre les infections virales. L'étude du profil chromatinien de SUMO autour du gène Ifnb1 a révélé trois nouveaux domaines à potentiel régulateur. Enfin, la SUMOylation régule l'expression de rétrovirus endogènes, potentiellement déclencheurs d'une réponse interféron.Le second axe de recherche a permis de caractériser les conséquences de la réduction de la SUMOylation sur la transformation cellulaire et l'oncogenèse colorectale. Nous montrons une sensibilité accrue des cellules transformées à la perte de SUMOylation comparées aux cellules primaires. De plus, les souris hétérozygotes pour Ubc9 présentent une réduction du nombre de polypes intestinaux dans un modèle d'oncogenèse colorectale.Ces résultats permettent d'affiner nos connaissances sur le rôle de la SUMOylation dans l'oncogenèse et l'immunité innée. / SUMOylation is a reversible post-translational modification modifying the functions of hundreds ofproteins. It is implicated in essential cellular and organismal processes, such as nuclear shuttling, DNArepair, mitosis, transcription. Using genetically modified models, deficient for the uniqueSUMOylation E2 enzyme UBC9, we characterized the consequences of a decrease in globalSUMOylation in two processes: innate immunity and oncogenesis.We reveal a major role for SUMOylation in the negative regulation of the gene coding for IFN-.Deregulation of this gene in the absence of Ubc9 has dramatic consequences on innate immunity, withincreased inflammatory transcriptional program expression, endotoxic shock hypersensitivity, andprotection against viral infection. Chromatin binding profile analysis of SUMO surrounding the Ifnb1gene revealed three new putative regulatory domains. Finally, SUMOylation regulates endogenousretroviruses expression, potential triggers for interferon response.Our second research axis allowed the characterization of the consequences of global SUMOylationdecrease on cellular transformation and colorectal oncogenesis. Our results show increased sensitivityof transformed cells to SUMOylation loss, when compared to primary cells. Furthermore, decreasingUBC9 levels by half causes a two-fold decrease in intestinal polyp numbers developing in the colon ofmice, in a chemically-induced model of colorectal oncogenesis.Altogether, these results helped increasing our knowledge of the role of SUMOylation in majorcellular processes implicated in oncogenesis and innate immunity.

Les peptides antimicrobiens sont des éléments clés des mécanismes d'immunité innée développés pour combattre les microorganismes. Parmi ceux-ci, il y a les peptides antifongiques dont l'un, la mytimycine (MytM), avait été partiellement décrite chez la moule Mytilus edulis. Les buts de cette thèse consistaient en la caractérisation complète de la MytM chez M. edulis et chez M. galloprovincialis, ainsi qu'en la compréhension du rôle de ce peptide dans l'immunité de la moule. Les résultats montrent (i) une diversité des séquences nucléotides et en acides aminés en fonction de l'origine géographique des moules, résultant probablement d'une adaptation aux conditions environnementales; (ii) que 2 gènes différents codant la MytM sont simultanément présents dans le génome d'une même moule; (iii) que le niveau d'expression du gène de la MytM dépend de la nature du stimulus, suggérant l'existence de processus de reconnaissance spécifiques; et (iv) que le niveau d'expression du gène de la MytM varie d'une moule à l'autre. En conclusion, la MytM joue un rôle essentiel et spécifique chez la moule. Les données apportées par cette thèse enrichissent notre connaissance sur l'immunité innée des invertébrés. / Antimicrobial peptides are crucial elements of the innate immune mechanisms developed to fight microorganisms. Among them are antifungal peptides from which one, named mytimycin (MytM), had been partially reported in the blue mussel, Mytilus edulis. The purposes of this thesis were to fully characterize MytM in M. edulis and M. galloprovincialis and to understand how this peptide participates in mussel immunity. Results showed (i) the diversity of MytM mRNA and translated amino acid sequences according to geographic origin of mussels, probably resulting from adaptation to their environments; (ii) that 2 different MytM genes are simultaneously present in the genome of the same individual mussel; (iii) that expression level of MytM gene depends on the nature of the challenge, suggesting specific recognition processes; and (iv) MytM expression level was different from one mussel to another. In conclusion, MytM appeared to play a prominent and specific role in mussels. The advancement of our works added new data to the knowledge of innate immunity in invertebrates.

Les plaquettes jouent un rôle majeur dans l’hémostase primaire ainsi que dans l’inflammation. Elles contiennent et sécrètent une grande variété de facteurs solubles et parmi les nombreux récepteurs qu’elles expriment à leur surface, les plaquettes expriment les « Toll-Like Receptor » (TLR), récepteurs clés de l’interaction entre l’immunité innée et adaptative. En réponse à un stimulus infectieux, comme le lipopolysaccharide (LPS) des bactéries Gram-négative, ligand naturel du TLR4, ou des peptides issus d’une partie de la protéine d’enveloppe du VIH (gp41), les plaquettes vont s’activer de manière différentielle. L’activation plaquettaire est variable en fonction de leur activation par à un stimulus hémostatique (exemple : la thrombine) vs. infectieux (exemple : le LPS) ; le panel de cytokines libérées dans le surnageant plaquettaire semble en fait finement régulé. De plus, nous avons démontré la présence intra-plaquettaire de la majorité des protéines composant les voies de signalisation du TLR4 eucaryote. Nous avons ensuite montré que ces voies pouvaient être modulées. L’engagement du TLR4 plaquettaire par deux types biochimiques de LPS entraîne un relargage différentiel des facteurs solubles immunomodulateurs dans le surnageant de culture et que ce surnageant dernier génère une activation différentielle des cellules cibles, comme les cellules mononucléées du sang circulant. Ces travaux montrent que la réponse inflammatoire plaquettaire est régulée en fonction du stimulus. Ainsi, mes travaux s’inscrivent dans la ré-exploration de la fonction inflammatoire des plaquettes sanguines et l’étude du rôle des plaquettes comme cellules de l’immunité innée et inflammatoire / Blood platelets are anucleated cells which play a major role on primary hemostasis and well demonstrated other functions in inflammation. Platelets store and secrete a great variety of soluble factors, with immunomodulatory functions. They also contain transcription factors that exert non-genomic activities. Among numerous receptors expressed at the surface of platelets, they display Toll-Like Receptors (TLR) that are key molecules for the interaction between innate and adaptive immunity. Platelets can be activated in response to infectious stimulation, such as with a bacterial gram-negative Lipopolysaccharide (LPS) - the natural ligand of the TLR4, or peptides from the gp41, part of the HIV envelope. Moreover, stimulation with hemostatic or infectious agonists results in the differential secretion of panels of immunomodulatory products, that seems to be finely regulated. To further understand this regulatory process, we have studied the presence in the platelet cytosol of the majority of eukaryotic TLR4 pathways proteins. The engagement of the platelet TLR4 with two biochemically distinct LPS (smooth vs. rough) leads to a differential release of immunomodulatory products in platelet supernatants; those supernatants can then differently activate target cells such as peripheral blood mononuclear cells. These results demonstrate that the inflammatory response of human platelets is regulated by the nature of the stimulus, showing new evidence on the sentry role of these cells. Thus, my work is part of a novel study of the inflammatory function of blood platelets and the role of these cells as immune cells, essentially in the innate and inflammatory branch

Notre système immunitaire détecte les microorganismes via des molécules absentes de l’hôte appelées MAMPs. Mais étant donné que les MAMPs sont exprimés par tous les microorganismes indépendamment de leur potentiel pathogène, ce mécanisme n’explique pas comment le système immunitaire distingue les microorganismes pathogènes des non-pathogènes. De récents travaux ont mis en évidence un mécanisme de détection de l’activité des facteurs de virulence bactériens. En utilisant la drosophile, notre laboratoire a précédemment démontré que l’activation de la Rho GTPase Rac2 par la toxine CNF1 d’Escherichia coli induisait une réponse immunitaire innée conservée au cours de l’évolution chez le mammifère et similaire à l’immunité induite par les effecteurs chez la plante. Par la suite, nous avons évalué l’importance de cette réponse immunitaire au cours de la bactériémie chez la souris et démontré le rôle central de la cytokine IL-1β dans l’élimination des bactéries en réponse à la détection de CNF1. Des expériences in vitro nous ont permis d’identifier les mécanismes moléculaires mis en jeu et l’inflammasome responsable de l’activation de la caspase-1 et du clivage de l’IL-1β. De manière intéressante, CNF1 est toujours co-exprimée avec la toxine hémolysine-α (HlyA) dans les souches pathogènes d’E. coli. En outre, nous avons découvert que l’HlyA bloquait l’élimination des bactéries induite par CNF1 au cours de la bactériémie et inhibait la sécrétion de l’IL-1β. Ici, nous avons rapporté le premier exemple d’immunité induite par une toxine (CNF1) et contrecarrée par une autre (HlyA). / Our immune system detects microorganisms via molecules absent from the host called MAMPs. Since MAMPs are shared by all microorganisms regardless of their pathogenic potential, this mechanism does not explain how the immune system distinguishes between pathogenic and non pathogenic microorganisms. The detection of the activities of pathogen-encoded virulence factors has emerged as a new paradigm of pathogen recognition. Using Drosophila we previously demonstrated that the Escherichia coli CNF1 toxin-induced activation of the Rho GTPase Rac2 is sufficient to initiate a defense signal evolutionarily conserved from flies to mammals and similar to Effector-Triggered Immunity in plants. We further addressed the importance of this innate immune mechanism during bacteremia in mice and demonstrated the central role of the IL-1β cytokine in the clearance of bacteria in response to the detection of CNF1. In vitro experiments allowed us to identify the involved molecular mechanisms and the inflammasome responsible of caspase-1 activation and IL-1β maturation. Interestingly, CNF1 is always co-expressed with α-hemolysin toxin in pathogenic E. coli. In addition, we found that HlyA blocked the elimination of bacteria induced by CNF1 during bacteremia and inhibited the secretion of IL-1β. Here, we have reported the first example of immunity induced by a toxin (CNF1) and counteracted by another (HlyA).

Le Sepsis et le choc septique, associés à une inflammation systémique sévère et incontrôlée, sont les principales causes de mortalité dans les unités de soins intensifs. Les macrophages jouent un rôle central dans ces pathologies. Ils participent à l'initiation et à la régulation de l'inflammation. Lors d'une infection bactérienne, ils reconnaissent le LPS de la paroi bactérienne par l’intermédiaire du TLR4 ce qui déclenche l’activation des MAPK, des facteurs de transcription NF-kB et AP1 et, in fine, la production des cytokines pro-inflammatoires dont le TNF et l'IL6. L’expression de la protéine GILZ dans les macrophages limite, in vitro, la production d'IL6 et de TNF en réponse au LPS. Cet effet est attribué à une inactivation de NF-kB. D’autre part, l'expression de GILZ décroît dans les macrophages humains et murins après une stimulation par du LPS.Compte tenu des effets régulateurs de GILZ dans les macrophages, les objectifs de notre étude sont 1) de déterminer si l’expression de GILZ est altérée dans les monocytes/macrophages (M/M) au cours du Sepsis, 2) de déterminer si une modulation de l’expression de GILZ dans les M/M est suffisante pour influencer l’inflammation systémique, et 3) d’identifier le mécanisme d'action de GILZ dans les M/M humains.Nous avons mesuré l’expression de GILZ dans les M/M de patients atteints de choc septique ou de syndrome de détresse respiratoire aiguë, et dans un modèle murin d’endotoxémie. Nous avons observé une diminution significative de GILZ dans ces contextes pathologiques chez l’homme et la souris. L'impact de cette altération a été exploré dans des souris transgéniques uniques dont les macrophages surexpriment GILZ de façon non régulable. Nous avons confirmé que la surexpression de GILZ limite la production de TNF et favorise celle de l'IL-10 dans les macrophages stimulés in vitro par du LPS. Nous avons ensuite étudié la réponse inflammatoire et la survie de ces souris dans un modèle d’endotoxémie et de choc septique, et montré que cette surexpression de GILZ restreinte aux macrophages limite la production sérique de cytokines pro-inflammatoires et, par conséquent, l'inflammation systémique en améliorant significativement la survie des souris. Ces résultats mettent en évidence les conséquences, au niveau systémique, de la régulation des macrophages par GILZ.Dans l’optique d’élucider les mécanismes impliqués dans la régulation des macrophages par GILZ, nous avons confirmé que GILZ inhibe NF-kB dans les macrophages humains sans toutefois retrouver l’interaction directe décrite entre GILZ murin et la sous-unité p65 de NF-kB.Ce résultat nous a conforté dans la nécessité de caractériser l’interactome de GILZ dans les macrophages humains. Deux approches complémentaires ont été utilisées. La première est un criblage pan-génomique des interactants de GILZ humain par la technique du double-hybride. La seconde méthode consiste en une purification d'affinité en tandem (TAP-TAG) de la protéine GILZ et de ses interactants, suivie d'une identification de ces protéines par spectrométrie de masse. Ce complexe a été isolé à partir d'extraits nucléaires ou cytoplasmiques de cellules humaines différenciées en macrophages et génétiquement modifiées afin d’exprimer la protéine GILZ flanquée des deux étiquettes nécessaires à sa purification. Ces deux approches ont mis en évidence des interactions nouvelles entre GILZ et des protéines clés de la signalisation du TLR4 dans les macrophages humains ainsi qu'un rôle probable de GILZ comme facteur régulateur de la transcription.Ces résultats montrent que la régulation de la réponse anti-inflammatoire des macrophages par GILZ a un impact sur l’inflammation systémique in vivo et améliore la survie dans un modèle de choc septique sévère. De plus, ces travaux identifient pour la première fois les partenaires cytoplasmiques et nucléaires de GILZ dans les macrophages humains et devraient permettre dans le futur, une meilleure compréhension de cette protéine. / Sepsis and septic shock, associated with a severe and uncontrolled systemic inflammation, are the main causes of death in intensive care units. Macrophages play a central role in these pathologies. They are involved in the initiation and regulation of inflammation. They recognize LPS from the bacterial cell wall via TLR4, which triggers the activation of MAPK signaling pathway and transcription factors such as NF-KB and AP1 and ultimately, the production of pro-inflammatory cytokines including TNF and IL6. The expression of the protein GILZ in macrophages limits in vitro the production of IL6 and TNF in response to LPS. This effect is attributed to inactivation of NF-kB. Moreover, GILZ expression decreases in human and mouse macrophages exposed to LPS.Given the regulatory effects of GILZ in macrophages, the objectives of our study were 1) to determine whether GILZ expression is down-regulated in monocytes / macrophages (M/M) in the sepsis, 2) to determine whether the modulation of GILZ expression in M/M is sufficient to influence systemic inflammation, and 3) to identify GILZ mechanism of action in human M/M.GILZ expression was measured in the M/M of patients with septic shock or acute respiratory distress syndrome, and in a murine model of endotoxemia. We observed a significant reduced expression of GILZ in these pathological contexts in human and mice. The impact of this alteration was explored in unique transgenic mouse model in which macrophages stably overexpress GILZ (CD68-GILZ).We confirmed that GILZ overexpression limits TNF production and promotes IL-10 production in in vitro LPS-stimulated macrophages. We further studied the inflammatory response and survival of these mice in models of endotoxemia and septic shock. We showed that GILZ overexpression restricted to macrophages, limits serum pro-inflammatory cytokines production, therefore decreases systemic inflammation and significantly improves mice survival. These results highlight the effects of macrophage polarization by GILZ at a systemic level.This result confirmed the need to characterize GILZ interactome in human macrophages. Two complementary approaches have been used. The first one consists of a pan-genomic double hybrid screening of human GILZ partners. The second method consists of a tandem affinity purification (TAP-TAG) of GILZ protein and its associated partners, followed by the identification of these partners by mass spectrometry. Analyses have been performed independently on nuclear and cytoplasmic extracts from human macrophage cells, genetically engineered to express GILZ protein with the two tags required for purification. This dual approach led us to identify new direct and indirect interactions between GILZ and other key proteins of TLR4 signaling pathway in human macrophages and highlight a likely role of GILZ as a transcription regulatory factor.These results confirm the anti-inflammatory role of GILZ on systemic inflammation and enhancement of lifetime in murine models of endotoxemia and septic shock. Furthermore, this work identifies for the first time the cytoplasmic and nuclear GILZ partners in human macrophages and would allow in the future, a better understanding of GILZ mechanism of action.

L'inflammation du tissu adipeux, le stress oxydatif ou encore les modifications du microbiote intestinal semblent constituer des facteurs essentiels dans l'initiation, l'aggravation, voire même la "chronicisation" du syndrome métabolique et de l'insulinorésistance. La lectine Reg3a (également appelée HIP/PAP) est un composant de l'immunité innée qui déploie des activités anti-bactérienne, anti-oxydante et anti-inflammatoire. Dans ces conditions, Reg3a pourrait jouer un rôle clé en tant que modulateur du dialogue moléculaire entre le foie, le tissu adipeux et le tube digestif. Via son expression dans le foie de souris transgéniques, ou bien son administration par voie sous-cutanée, nous montrons que la protéine humaine Reg3a présente des effets bénéfiques sur le phénotype des animaux, en contribuant à leur capacité à mieux gérer les troubles du métabolisme d’origine à la fois glucidique et lipidique liés au vieillissement, à un régime alimentaire hyperlipidique ou une obésité et une insulinorésistance génétiquement acquises. Elle permet une diminution de la proportion de masse grasse et une meilleure régulation de la glycémie. Les mécanismes moléculaires sous-jacents restent à déterminer mais pourraient d’une part impliquer le régulateur énergétique AMPK, d’autre part être en lien avec le phénomène de brunissement du tissu adipeux. / Inflammation of adipose tissue, oxidative stress or modifications of intestinal microbiota seem to stand among crucial factors contributing to the initiation, worsening or even "chronification" of metabolic syndrome and insulin resistance. The lectin Reg3a (also called HIP/PAP) is a component of innate immunity with antibacterial, antioxidant and anti-inflammatory activities. In these conditions, Reg3a could play a key role as a modulator of the molecular dialogue between the liver, the adipose tissue and the gut. Through its expression in the liver of transgenic mice or its subcutaneous administration, we show that the human protein Reg3a has a positive impact on animals’ phenotype and contribute to their capacity to better manage both glucose and lipid metabolic disorders related to ageing, a high fat diet or genetically acquired obesity and insulin resistance. Notably it leads to a decrease in the proportion of fat and allows a better control of glycaemia. The associated molecular mechanisms remain to be determined but they could involve the energy sensor AMPK and the phenomenon of adipose tissue browning.