Nous avons mis en évidence la présence des phagocytes exprimant le lysozyme dans les Plaque de Peyer chez l’Homme et montré que, comme chez la souris, elles sont principalement localisées dans le SED et sont distinctes des cDC. Dans un deuxième temps, nous avons étudié dans les PP de souris la fonction des différentes populations de phagocytes nouvellement caractérisées. Nous avons en particulier étudié l’impact de la détection d’un acide nucléique d’origine virale par les phagocytes en utilisant un agoniste synthétique du TLR7 : le R848. Bien que TLR7 soit exprimé par les cellules dérivées de monocytes et les DC plasmacytoïdes mais pas par les cDC, nous avons mis en évidence un processus d’activation rapide des cDC impliquant le TNF. Celui-ci conduit à une migration des cDC depuis les villosités adjacentes au dôme vers les IFR et à une forte augmentation de l’expression du CMH-II, des molécules co-stimulatrices ainsi que des gènes dépendants de l’interféron. L’activation du TLR7 induit également une forte expression de la sous unité p40 de l’IL-12 par les LysoDC et certains macrophages. De manière intéressante, nous avons également observé une forte expression d’IL-12 p40 par les LysoDC et certains macrophages peu de temps après le sevrage. Cela nous a conduits à étudier le rôle de cette cytokine dans la mise en place de la réponse immunitaire mucosale. Notre étude a donc des répercussions sur la compréhension des mécanismes conduisant à la mise en place de la réponse immunitaire mucosale en réponse à l’implantation du microbiote intestinal peu de temps après la naissance. / In this study, we first showed that lysozyme expressing cells are found in human PP and share features with their mouse counterpart, such as location and origin. Then, we investigated the behaviour of mouse PP phagocytes upon TLR7 stimulation, using the small synthetic agonist, R848. In PP TLR7 is expressed by monocyte derived cells and plasmacytoid DC, but not by cDC. Nevertheless, TLR7 stimulation triggers a quick activation of cDC. This activation relies on TNF secretion and leads to a massive migration of cDC from the dome associated villi to the IFR and to an increase of MHCII, co-stimulatory molecules and interferon-stimulated gene expression. Stimulation by TLR7 also induces a massive production of IL12p40 by LysoDC and some macrophages. Interestingly, we observed a similar increase of IL-12 p40 production by LysoDC and macrophages shortly after weaning. We thus investigated the impact of Il-12 p40 secretion on the development of the mucosal immune response. Therefore, our study provides clues on the mechanisms involved in the establishment of the mucosal immune response following microbiota colonization.

De études récentes suggèrent une forte relation entre susceptibilité au paludisme et réponse allergique. Des niveaux élevés d’histamine plasmatique et tissulaire ont été associés à la sévérité de la maladie chez l’homme infecté par P. falciparum et dans de nombreux modèles animaux. Histamine releasing factor (HRF), une protéine pro-inflammatoire libérant l'histamine au cours des processus allergiques, est produite par le parasite au cours des infections palustres modérées et sévères, suggérant l’implication du HRF dans l’altération des réponses immunitaires et dans la pathogenèse. Les objectifs de ce travail consistaient à évaluer le rôle de la protéine parasitaire HRF dans le développement de la réponse immunitaire et à déterminer si son expression est associée à la sévérité de la maladie en étudiant deux parasites murins, PbANKA et PbNK65, déficients pour la protéine HRF (hrfΔ). Les souris infectées avec des sporozoïtes PbANKA-hrfΔ ont montré une diminution de la fréquence du neuropaludisme associée à un déficit du développement des parasites mutants au cours du stade hépatique et à une augmentation précoce systémique d’IL-6. En outre, l'infection par les parasites PbNK65-hrfΔ est caractérisée par l’élimination du parasite conduisant à une protection durable et au développement d’une mémoire immunitaire caractérisée par une augmentation d’IL-6, une diminution de l’expression de PD-1 sur les cellules T et une amélioration de la phagocytose dépendante des anticorps, confirmant l'importance de la protéine HRF dans la virulence du parasite. HRF est le premier gène de parasite Plasmodium dont l’effet direct sur la réponse immunitaire de l’hôte est démontré. / Recent findings have raised the hypothesis that clinical susceptibility to malaria may be related to allergy-type response. In human infection with P. falciparum, as well as in murine models of malaria, increased levels of histamine have been shown to be associated with disease severity. Histamine releasing factor (HRF), shown to be implicated in the release of pro-inflammatory histamine during late-phase allergy, was demonstrated to be produced by the parasite during mild and severe malaria infections suggesting that Plasmodium HRF may affect host immune responses and contributes to the pathogenesis. The objectives of this work were to evaluate the role of Plasmodium HRF in the development of the immune response and to determine whether its expression is associated with the severity of malaria disease by studying two HRF-deficient (hrfΔ) murine parasites (PbANKA and PbNK65). Infection with PbANKA-hrfΔ sporozoites showed a decrease in the frequency of ECM due to the impairment of the development of the mutant parasites in liver stages as a consequence of the up-regulation of IL-6. Infection with PbNK65-hrfΔ parasites confirmed the importance of HRF in enhancing the virulence of the parasite. Indeed, PbNK65-hrfΔ infection results in parasite clearance leading to a long-lasting protection and immune memory as reflected by an up-regulation of IL-6, a down-regulation of PD-1 expression on T cells and in the enhancement of Ab-mediated phagocytosis. HRF is the first parasite gene which directly modulates the host immune response.

Notre laboratoire a développé un prototype de vaccin unique contre le VIH-1 / SIDA. C'est un un lentivecteur ADN non-intégratif qui a été testé dans une étude pilote utilisant des modèles animaux. L'étude a montré la protection de tous les macaques (6/6) vaccinés et la réponse était composée de cellules effectrices (EM) et des cellules T mémoire centrale (CM). Plus important encore, elle contenait également des cellules antigène spécifique à haute capacité de prolifération contenant des cellules T mémoire de type cellule souche (TSCM). Durant le travail de cette thèse, le génome vaccinal a été encore amélioré en commutant son enveloppe dotée de tropisme CXCR4 contre des enveloppes à tropisme CCR5 de virus de clade B (WARO) obtenu à partir d'un patient infecté de façon chronique et de trois souches de VIH-1 de Clade C transmetteur foundateur (T/F) de patients Zambiens. Une deuxième amélioration du vaccin a été réalisée en modifiant le génome afin qu’il puisse incorporer des adjuvants moléculaires capables d'améliorer d’avantage son immunogénicité.Etant donné que le lentivirus humain VIH-1 a développé plusieurs stratégies complexes pour persister, l’autre partie de la thèse a été consacrée à développer un outil pour comprendre la latence dans les cellules T CD4 + de la mémoire infectée. Les cellules latentes ont des génomes d'ADN viral intégrés non exprimés. Un des principaux mécanismes de cette latence est l'absence de transactivation du promoteur LTR par Tat. Les développements récents de la thérapie antivirale hautement active (HAART) efficace pour contrôler les cellules infectées circulantes et dans les tissus reste inefficaces contre les cellules du réservoir composé de cellules infectées latentes. Un des obstacles pour ce type d'études est l'absence de prototypes de lentivirus de primates appropriés incapables de d’effectuer la latence pour s’en servir comme modèle d'infection extrême dans l'évaluation. Nous avons émis l'hypothèse qu'un génome SHIV réplicatifdont l’expression est sous le contrôle de LTR du CAEV, Tat-indépendant doté de promoteur constitutif constituera un outil précieux pour de telles études. Nous avons conçu des LTRs chimères de CAEV portant les séquences d'attachement de celles du SIV à leurs extrémités et nous les ont utilisés pour contrôler l’expression du génome complet de SHIV-KU2. La construction résultante est SHIV-YCC qui devrait générer un virus qui ne n’effectue pas de latence en absence de Tat. Nous avons observé que les cellules transfectées avec le génome SHIV-YCC produisent des protéines SHIV qui s’assemblent en particules infectieuses excrétées des cellules. Les virions sont capables d'infecter les lymphocytes T CD4 + cibles tant dans les PBMC primaires que dans les lignées cellulaires. Le passage en série du virus dans les PBMC de macaques augmente la réplication et l'infectiosité du virus. SHIV-YCC est le premier lentivirus chimérique réplicatif de primates qui exprime de manière constitutive toutes les protéines virales. Ce nouveau modèle offre la possibilité d'étudier les événements précoces par lesquels le provirus subit une latence, en particulier lorsque le gène de l'enveloppe sera remplacé par celui du T / F CCR5 tropique VIH-1. / Our lab has previously described the generation of a unique vaccine prototype against HIV-1/AIDS. It is a non-integrative DNA lentivector vaccine tested in pilot studies in animal models of HIV vaccine. The non-human primate study showed protection of all 6/6 macaques and immune response correlates were composed of a variety of effector (EM) and central memory (CM) T cells. More importantly, they also contained high proliferating antigen specific cells containing a type of stem cell-like memory T cells (TSCM). In this thesis the vaccine was enhanced further by switching the CXCR4 envelope of the vaccine to CCR5 tropic envelopes such as the clade B WARO obtained from a chronically infected patient and a series of three transmitted/founder (T/F) HIV Clade C strains from Zambia. To improve further the vaccine we developed new strategies to incorporate molecular adjuvants able to enhance and sustain the newly elicited immune responses.Since the human lentivirus HIV-1 has developed multiple complex strategies to persist, the focus of the next part of my thesis was to develop a tool to ease and better understand the underlying mechanisms of latency in infected memory CD4+ T cells. Latently-infected cells have non-expressed integrated viral DNA genomes. One of the main mechanisms of this latency is absence of Tat transactivation of the LTR promoter. The recent focus post development of efficient highly active antiviral therapy (HAART), is the cure of the reservoir of latently infected cells. One of the obstacles for this type of studies is the lack of proper primate lentivirus prototypes incapable of undergoing latency as extreme infection model in the evaluation. We hypothesized that a replication-competent SHIV genome driven by the Tat-independent constitutive-expression LTRs of CAEV will be a valuable tool for such studies. We designed chimeric CAEV LTRs bearing the attachment sequences of SIV at their extremities and used them to drive the complete genome of SHIV-KU2. The resulting construct is SHIV-YCC which is expected to generate virus that will not undergo latency due to absence of Tat. We found that cells transfected with SHIV-YCC genome produce SHIV proteins that are assembled into infectious particles released out of the cells. Virions are able to infect target CD4+ T cells both in primary PBMCs and cell lines. Passaged virus in macaques PBMCs increased virus replication and infectivity. SHIV-YCC is the first chimeric primate replication-competent lentivirus that constitutively expresses all viral proteins. This new model offers the possibility of studying the early events by which provirus undergoes latency particularly when the envelop gene will be replaced with that of the T/F CCR5 tropic HIV-1.

Le lipopolysaccharide (LPS), un composant de la membrane des bactéries à Gram-négatif, active l’inflammasome non-canonique constitué chez l’homme des caspase-4/5 et chez la souris de la caspase-11 ainsi que de la protéine effectrice GasderminD. Chez l’homme nous ne savons toujours pas si il y a d’autres acteurs impliqués dans cette voie de signalisation. Notre équipe a précédemment démontré que le LPS sous-acylé de Francisella novicida active la caspase-4 humaine mais pas la caspase-11 murine. Cette différence inexpliquée nous a fait émettre l’hypothèse qu’un cofacteur pourrait faciliter la détection du LPS de F. novicida dans les cellules humaines. Afin de tester notre hypothèse, et de manière générale d'identifier de nouvelles protéines impliquées dans cette voie de signalisation, nous avons réalisé un crible CRISPR/Cas9 pan-génomique sur la base de la survie de monocytes humains de la lignée U937 après transfection de LPS. Notre crible a identifié IRF2 comme étant l’unique protéine impliquée en plus de GasderminD et caspase-4. Les monocytes IRF2-/- étaient complètement résistants à la transfection de LPS et affichaient un niveau de caspase-4 très diminué. Nos résultats démontrent qu’IRF2 est le principal régulateur de l’expression de caspase-4 à l’état basal. De manière intéressante, après un traitement par l’interféron ou une différentiation en macrophages IRF2 n’est plus requis pour la pyroptose. A la place IRF1 et IRF2 coopèrent pour réguler le niveau de caspase-4 et donc la sensibilité au LPS dans le cytosol. Nos travaux ont permis d’identifier les mécanismes de régulation de caspase-4 à l’état basal, en présence d’interféron, et dans des macrophages différenciés. Nous avons montré que IRF1/IRF2 sont des régulateurs clés de la détection du LPS cytosolique et donc du choc septique TLR-4 indépendant / Lipopolysaccharide (LPS), a component of Gram-negative bacteria membrane activates the non-canonical inflammasome involving human caspase-4/5 or its murine ortholog caspase-11 and the cell death effector GasderminD. It is still unclear whether other players act in this cascade especially in human cells. Our lab previously demonstrated that the under-acylated LPS from Francisella novicida activates human caspase-4 but not caspase-11. This difference remains unexplained and led us to hypothesize that a co-factor could assist caspase-4 in the sensing of F. novicida LPS in human cells. To test this hypothesis, and in a more general manner identify new proteins involved in this pathway, we performed a genome wide CRISPR/Cas9 screen based on the survival of human U937 monocytes after LPS delivery into the cytosol. Our screen identified interferon regulatory factor 2 (IRF2) as the only protein beside caspase-4 and GasderminD involved in cell death following under-acylated or E. coli LPS transfection. IRF2-/- monocytes were fully resistant to LPS transfection-mediated death and displayed a large reduction in caspase-4 levels. Our results demonstrate that IRF2 is the master transcriptional regulator of caspase-4 at steady state. Interestingly, upon IFN treatment or macrophage differentiation, IRF2 is no longer fully required for pyroptosis. Instead, IRF1 and IRF2 cooperate to regulate caspase-4 level and LPS susceptibility. Our work identified the caspase-4 regulatory network at steady state and during IFN exposure or macrophage differentiation and IRF1/2 as key regulators of the cytosolic detection of LPS, which plays a role in TLR4-independent endotoxic shock

Le virus de l'hépatite B (HBV) infecte chroniquement près de 240 millions d'individus dans le monde. L'infection chronique par HBV est un souci de santé publique majeur puisque l'infection peut évoluer au cours du temps vers la cirrhose et/ou l'hépatocarcinome (CHC). Malgré l'existence de traitements efficaces à base d'analogues de nucléos(t)ides permettant de diminuer la charge virale chez les patients, ceux-ci nécessitent une prise médicamenteuse à vie. En effet, malgré la diminution importante du risque de développer un cancer du foie, ces traitements ne permettent pas l'élimination définitive du virus. Les cellules infectées par HBV sont les hépatocytes du foie, qui remplissent la majorité des rôles vitaux de cet organe. La formation d'un minichromosome viral au sein de ces cellules infectées appelés ADNccc (pour ADN circulaire-covalemment-clos), est majoritairement responsable de la persistance du HBV. Les traitements actuels utilisés sont principalement des analogues de nucléos(t)ides et ceux-ci n'ont pas ou peu d'effets sur l'ADNccc. La nécessité de développer de nouvelles stratégies antivirales visant à éliminer définitivement HBV a donc conduit de nombreux laboratoires, dont le nôtre, à étudier l'utilisation de stratégies immuno-thérapeutiques incluant des stimulateurs de l'immunité innée (agonistes de TLR7, TLR8, RIG-1.) dans le cadre d'infections chroniques. De nombreuses études ont démontré que l'utilisation de ligands stimulant les récepteurs de l'immunité innée promouvait un fort effet antiviral, médié par la production endogène et locale de cytokines pro-inflammatoires et l'induction de gènes régulés par l'interféron (1SG). Dans ce but, nous nous sommes intéressés plus particulièrement aux potentiels effets antiviraux de l'agonisation des senseurs de l'immunité innée les plus connus, les Toll-like récepteurs (TLR), dans le cadre de l'infection par HBV dans les cellules hépatiques. La stratégie immuno-thérapeutique envisagée, vise à stimuler aussi bien les cellules immunitaires que les hépatocytes infectés. La caractérisation de l'expression de différents senseurs de l'immunité innée, d'une part dans les cellules primaires isolées du foie et d'autre part dans certaines lignées cellulaires correspondantes, nous a permis d'avoir une vue d'ensemble 1) des récepteurs exprimés par les différentes cellules du foie notamment dans les hépatocytes (TLR2/TLR3/TLR4/TLR5) ; 2) d'évaluer la fonctionnalité de ceux-ci pour la production de cytokines (IL-6 ; IP-10) lors de leur agonisation 3) d'évaluer les modèles disponibles parmi les lignées cellulaires les plus proches immunologiquement des cellules hépatiques. Les cellules HepaRG et une nouvelle lignée dérivée des macrophages du foie les iKC par exemple sont plus proches respectivement des hépatocytes et des macrophages primaires hépatiques et sont donc des modèles relevant pour les études immuno-thérapeutiques. L'utilisation de ligands de TLR2 et TLR3 sur des hépatocytes infectés chroniquement par HBV, a montré le plus fort effet antiviral (incluant une médiation par la sécrétion de cytokines et l'induction d'1SG) aussi bien sur la réplication d'HBV que sur l'ADNccc. De plus, cet effet semble stable au cours du temps sans résurgence massive de productions virales. Cette stratégie cible non seulement les hépatocytes infectés, mais également les cellules immunitaires dont les productions cytokiniques ont également un fort effet antiviral. Bien que l'effet in vivo, dans un modèle murin, ait été plus modeste, un ajustement des doses d'agonistes utilisées ainsi qu'un meilleur moyen de délivrance au foie de ligands de TLR2 ou TLR3 pourraient être une stratégie immuno-thérapeutique intéressante. Enfin nous nous sommes intéressés au cas particulier de l'agonisation du TLR9 en présence d'HBV… [etc] / HBV chronically infects 240 million peoples around the world. HBV chronic infection is a major public health problem and can lead to cirrhosis or/and hepatocarcinoma (HCC). Even if some efficient treatments are already available, based in particular on the use of nucleos(t)ides analogues that induce a decrease of viral load in patients, these drugs do not lead to a definitive HBV cure They enable an important decrease of liver cancer risk but need to be taken life-long. HBV infects hepatocytes the major liver cells which are involve in many vital mechanisms into the organism. The HBV minichromosome, which is formed into infected cells also called cccDNA (i.e., covalently-closed-circular DNA), is not affected by nucleos(t)ides treatments and thus is responsible for HBV persistence. The use of immune receptors (e.g. Toll-like receptors/TLR) agonists can lead to 1) an important cytokines/interferon (IFN) secretion; 2) promote immune cells activation/recruitment and 3) induction of many Interferon-Stimulated Genes (ISG). These mechanisms could lead to a greater viral clearance by cccDNA degradation or silencing. The need for new strategies to permanently eliminate HBV infection led many laboratories, including ours, to explore the use of immunotherapeutic treatments in a context of chronic infection, including innate immune stimulators (e.g. TLR7, TLR8 or RIG-I agonist are under clinical trials). To this end, we got interested on the potential anti-HBV effects of many TLR agonists in liver cells. Our strategy is to stimulate both infected hepatocytes and immune cells. We first characterized the expression of innate immune sensors in primary liver cells as well as in some liver cell lines. This allowed us to: 1) identify which sensors are expressed by liver cells, especially in hepatocytes (TLR2, TLR3, TLR4, TLR5); 2) evaluate their ability to produce cytokines (IL-6, IP-10) upon agonisation; 3) evaluation of cell lines model which are immunologically closed to the primary liver cells. HepaRG and a new liver macrophage cell line call iKC are immunologically close to their primary cells and appear to be relevant models for immune-therapeutics studies. The use of TLR2 and TLR3 agonists on HBV chronically infected hepatocytes showed a strong antiviral effect (i.e., decrease of HBV replication and cccDNA level) mediated directly by NF- kB-inducible and ISG genes activation and indirectly by cytokines secretion. Furthermore, this effect was shown stable over time without any viral replication rebound. This strategy targets not only infected hepatocytes but also immune cells, whose cytokines production also has a strong antiviral effect. Despite a weak in vivo effect in mice, a tuning in agonist doses used and better liver delivery could be an interesting immune-therapeutic strategy. Finally, we were investigated the particular case of TLR9 agonisation in presence of HBV. We showed an interaction between synthetic or not DNA ligands such as CpG ODN and HBV particles. This interaction leads in one hand, to HBV entry inhibition in hepatocytes, on the other hand, to a blockage of ligand delivery to TLR9 in pDC, which is not due to an inhibition of the TLR9 pathway, but to a lack of access of the ligand to its receptor. These two mechanisms are responsible for a decrease of viral infection during its establishment and a decrease in IFN synthesis by pDC, respectively. A decrease in IFN production, which this time was linked to a bona fide inhibition of the TLR9 pathway, in the presence of the sub-viral particles HBsAg was still observed, without retention of TLR9 ligand of the latter. It would seem, therefore, that use of TLR agonists represent an interesting strategy in setting up new anti-HBV immune-therapeutic approaches. However, their improvement will depend on the evaluation of viro-induced inhibitory mechanisms as well as better ways of in vivo delivering these ligands

La mort cellulaire par apoptose est un processus biologique fondamental, nécessitant des interactions fines avec le système immunitaire pour une reconnaissance et une élimination efficace des cellules mortes. C'est ainsi que C1q, une molécule du complément, essentielle dans le système immunitaire inné, a été mise en évidence comme fortement impliquée dans le mécanisme de reconnaissance et d'élimination des cellules apoptotiques, notamment via sa région globulaire (C1qGR). Récemment, la translocation de la calréticuline (CRT) au niveau externe de la membrane plasmique des cellules cancéreuses a été identifiée comme un signal « eat-me » pouvant être immunogène. Initialement, l'interaction entre la CRT et C1q a été caractérisée à la surface des phagocytes et la CRT a été considérée comme un récepteur pour les queues collagènes de C1q (C1qCLF). L'ensemble de ces observations est en faveur d'un double rôle de la CRT, à la surface des phagocytes et des cellules apoptotiques. Dans un premier temps, l'élaboration d'une stratégie de FRET a permis de détecter une interaction directe entre la CRT et C1qGR à la surface de la cellule HeLa en apoptose précoce. Dans un second temps, la mise en place de tests de phagocytose a permis de montrer que la calréticuline exposée à la surface des cellules apoptotiques peut moduler la phagocytose : des effets opposés ont été observés selon le modèle cellulaire utilisé (HeLa traitées par des ARNi ou MEF CRT-/-) et dans certaines conditions, une modulation combinée de la calréticuline et de C1q a été observée sur la réponse inflammatoire (production de cytokines). / Cell death by apoptosis is a fundamental biological process, requiring fine interactions with the immune system for the effective recognition and removal of the apoptotic cells. C1q, a complement molecule, essential in the innate immune system, has been shown to be strongly involved in the mechanism of recognition and elimination of apoptotic cells, mainly through its globular region (C1qGR). Recently, the translocation of calreticulin (CRT) at the surface of cancer cells has been identified as an eat-me signal, which can be immunogenic. Initially, the interaction between CRT and C1q was characterized on phagocytes surface and CRT was described as a receptor for the collagenous tails of C1q (C1qCLF). All these observations support a dual role of CRT at the surface of phagocytes and their targets. At first, using a FRET strategy we achieve to detect a direct interaction between CRT and C1qGR at the surface of early apoptotic HeLa cells. Second, the establishment of phagocytosis assays showed that calreticulin exposed at the surface of apoptotic cells could modulate phagocytosis: opposite effects were observed depending on the cellular model used (RNAi treated HeLa or MEF CRT-/-) and under certain conditions, a combined modulation of calreticulin and C1q was observed on the inflammatory response (cytokine production).

Pseudomonas aeruginosa est responsable d'infections persistantes chez les patients atteints de mucoviscidose, suggérant une capacité à mettre en échec les défenses immunitaires innées. Par ailleurs, nous savons que les cellules de l'hôte produisent de la kynurénine, exerçant un contrôle sur l'homéostasie du système immunitaire. Or, la bactérie elle-même produit de la kynurénine. Des résultats préliminaires de notre équipe ont montré que lors d'une infection pulmonaire aiguë chez la souris par une souche de P. aeruginosa ne produisant pas de kynurénine, il y a une perte de virulence (diminution de la mortalité des souris et de la charge bactérienne pulmonaire). Le but de notre travail est donc d'examiner le rôle du métabolisme de la kynurénine durant l'interaction entre P. aeruginosa et les cellules de système immunitaire, en particulier les neutrophiles et les macrophages. Nous avons montré que la plupart des souches de P. aeruginosa isolées de patients atteints de mucoviscidose produisent un niveau élevé de kynurénine. De plus, une forte activation transcriptionnelle de kynA (le premier gène de la voie des kynurénines de P. aeruginosa) a été observée lors du contact avec les cellules de l'immunité, en particulier les neutrophiles et les macrophages. Durant la coculture des neutrophiles humains avec différentes souches mutantes de P. aeruginosa, produisant des niveaux variables de kynurénine, nous avons démontré que la kynurénine favorise la survie des bactéries. De plus la production de formes réactives de l'oxygène (FRO) par la NADPH oxydase des neutrophiles activés (évaluée par chimiluminescence en présence de luminol ou d'isoluminol ou par test de réduction du cytochrome c sensible à la superoxyde dismutase) est inhibée par des doses croissantes de kynurénine synthétique. Cette inhibition n'est due ni à un défaut de phagocytose ni à une inhibition directe de la NADPH oxydase. En utilisant des systèmes de production in vitro de FRO, nous avons montré que la kynurénine est un « scavenger » du peroxyde d'hydrogène et, dans une moindre mesure, des anions superoxydes. Ce « scavenging » a lieu principalement en intracellulaire lors de la stimulation par les bactéries, probablement dans le phagosome. Nous avons également confirmé que les neutrophiles n'expriment pas le récepteur de la kynurénine, le récepteur d'aryl-hydrocarbone (AhR). A l'inverse, les macrophages expriment ce récepteur et son expression est induite par la kynurénine 48h après activation par P. aeruginosa ou par du LPS (lipopolysaccharide). La kynurénine a également un impact sur la polarisation des macrophages, étudiée par cytométrie en flux, en stabilisant le phénotype immunosuppresseur M2c. Enfin, la première enzyme de la voie des kynurénines de P. aeruginosa a été produite, purifiée et caractérisée. Nous avons démontré que KynA est une enzyme allostérique, avec un K' pour le L-tryptophane de 10,8 mM, une Vm de 2862 nM/min, et un Kcat de 4,09 M de N-formylkynurénine/min/M d'enzyme, indiquant une possible régulation au niveau enzymatique de la voie des kynurénines. Par ailleurs, l'analogue du substrat (le L-1-methyl-tryptophane) inhibe légèrement l'enzyme pure, mais n'a pas d'effet sur une culture bactérienne. Pour conclure, nous avons montré au cours de ce projet que la voie des kynurénines de P. aeruginosa est un des mécanismes qui permet à cette bactérie d'échapper au système immunitaire inné. La voie des kynurénines de P. aeruginosa pourrait donc être une nouvelle cible thérapeutique. L'enzyme recombinante KynA purifiée est un nouvel outil qui pourrait permettre de cribler des inhibiteurs spécifiques. / Pseudomonas aeruginosa is responsible for persistent infections in cystic fibrosis patients, suggesting an ability to circumvent innate immune defenses. Many host cells produce kynurenine, which is known to control immune system homeostasis. Interestingly this bacterium uses the kynurenine pathway to catabolize tryptophan. In addition, preliminary results of our laboratory showed that during acute pulmonary infection in mice with a strain of P. aeruginosa which does not produce kynurenine, there is a loss of virulence (reduction of mice mortality and pulmonary bacterial burden). The aim of this study is to investigate the role of kynurenine metabolism in the interaction between P. aeruginosa and immune system cells, in particular neutrophils and macrophages. We showed that most strains of P. aeruginosa isolated from cystic fibrosis patients produce a high level of kynurenine. Moreover, a strong transcriptional activation of kynA (the first gene involved in the kynurenine pathway in P. aeruginosa) was observed upon contact with immune cells and particularly with neutrophils and macrophages. In addition, using coculture of human neutrophils with various mutant strains of P. aeruginosa producing variable levels of kynurenine, we demonstrated that kynurenine promotes bacterial survival. Increasing amounts of synthetic kynurenine inhibits reactive oxygen species (ROS) production by the NADPH oxidase of activated neutrophils, as evaluated by chemiluminescence with luminol or isoluminol or superoxide dismutase-sensitive cytochrome c reduction assay. This inhibition is due neither to a phagocytosis defect nor to direct NADPH oxidase inhibition. Using in vitro ROS-producing systems, we showed that kynurenine scavenges hydrogen peroxide and, to a lesser extent, superoxide anions. Kynurenine's scavenging effect occurs mainly intracellularly after bacterial stimulation, probably in the phagosome. We also confirmed that neutrophils do not express the kynurenine receptor, the arylhydrocarbon receptor (AhR). Conversely, macrophages express this receptor and the kynurenine induces its expression after 48h of activation by P. aeruginosa or LPS (lipopolysaccharide). After activation, kynurenine impacts also macrophage polarization, analysed by flow cytomerty, by stabilizing immunosuppressive phenotype M2c. Finally, the first enzyme of the kynurenine pathway of P. aeruginosa was produced, purified and characterized. We demonstrated that KynA is an allosteric enzyme, with a K' of 10,8 mM of L-tryptophan, a Vm of 2862 nM/min and a Kcat of de 4,09 M of N-formylkynurenine/min/M of enzyme, indicating a possible regulation at the enzymatic level of the kynurenine pathway. Furthermore, the substrate analogue (L-1-methyl-tryptophan) inhibits slightly the pure enzyme, but has no effect on bacterial culture. In conclusion, the kynurenine pathway allows P. aeruginosa to circumvent the innate immune response. The kynurenine pathway of P. aeruginosa could be a new therapeutic target. Purified recombinant enzyme KynA is a new tool that could help to screen specific inhibitors.

Les lymphocytes T CD4+FoxP3+ régulateurs (Tregs) jouent un rôle majeur dans l'homéostasie du système immunitaire et la prévention des maladies auto-immunes en régulant les réponses immunitaires. Aussi bien chez la souris que chez l'homme, il est établi que des mutations de Foxp3 entraînent une déficience en Tregs qui induit un syndrome auto-immun conduisant à la mort. Bien que Foxp3 soit essentiel à la différenciation, la fonction et la stabilité des Tregs, ce n'est pas le seul facteur de transcription impliqué dans ces processus. De plus en plus d'études suggèrent notamment un rôle important de NF- B dans le développement et la fonction des Tregs mais celui-ci reste mal défini. Nous avons donc généré des souris ayant une délétion spécifique des sous-unités RelA ou RelB de NF- KB dans les Tregs. L'invalidation de RelA dans les Tregs conduit au développement d'un syndrome auto-immun sévère qui s'explique par un défaut fonctionnel et de stabilité des Tregs. L'invalidation de RelB dans les Tregs semble, quant à elle, augmenter leur fonction suppressive. Nous montrons ainsi un rôle majeur de NF- KB dans la fonction des Tregs ouvrant la voie à de nouveaux traitements qui stimuleraient ou inhiberaient les Tregs en modulant l'activation de NF- KB. / CD4+ Foxp3+ regulatory T cells (Tregs) play a critical role in immune homeostasis and in the prevention of autoimmune diseases by regulating immune responses. In humans and mice, it is well established that Foxp3 deficiency conducts to the development of an autoimmune syndrome leading to early death. Although Foxp3 plays a critical role in differentiation, suppressive function and stability of Tregs, other transcription factors are also involved in different aspects of their biology. Even though increasing evidence shows an important role of NF-KB transcription factors in Treg cells development and function, their role is still poorly defined. To address this question we have generated conditional knock-out mice for RelA or RelB subunits of NF-KB only in Tregs. We show that the deficiency of RelA in Tregs leads to the development of a spontaneous severe autoimmune syndrome that could be explained by a defect in Tregs activation and stability. However, the deficiency of RelB seems to increase their suppressive function. Altogether, our data show a major role of NF-KB in Treg biology. This work could lead to new treatments that would stimulate or inhibit Tregs through the modulation of NF-KB activation.

. / In mammals, both sterile wounding and infection induce inflammation and activate the innate immune system, and combining both challenges can lead to severe health defects, revealing that the balance between the intensity and resolution of the inflammatory response is central for the organism's fitness. The underlying mechanisms remain however elusive. Using Drosophila as a model, we show that a sterile wounding induces a reduced resistance to a bacterial challenge and is accompanied by an increased host mortality upon infection. We further investigate the underlying molecular mechanisms of flies susceptibility to bacterial infection by comparing the transcriptome landscape of SH flies (Simple Hit: infection only), DH flies (Double Hit: trauma + infection) and control flies (sterile trauma alone) during the early steps. We observed that genes with increased expression in DH flies compared to SH ones are significantly enriched for stress related annotations, including members of the JNK pathway and demonstrate that the JNK pathway plays a central role in the DH phenotype. In addition, the CrebA/Creb3-like transcription factor and its targets are up regulated in SH flies and we show that CrebA is required for mounting the innate immune response. We also investigated the potential role of the TNF receptor grnd in SH and DH flies. Our results reveal its function in innate immune response since flies with reduced grnd function display reduced viability upon infection. Drosophila thus appears as a relevant model to investigate the complex interactions between inflammation and infection and allows to unravel key pathways involved in the acquisition of a hyper-inflammatory state.

La méthylation et déméthylation de l'ADN jouent un rôle majeur dans la stabilité des génomes, l'empreinte génomique, la paramutation et le développement. En revanche, le rôle de cette régulation épigénétique a été peu étudiée dans les interactions hôtes-pathogènes. Dans ce projet de thèse, nous avons tout d'abord montré que la méthylation de l'ADN régule négativement la résistance d'Arabidopsis thaliana à une souche de Pseudomonas syringae pathogène. Nous avons également identifié un grand nombre de gènes de l'immunité ciblés directement par la méthylation de l'ADN dirigée par petits ARN dans leurs régions promotrices. Nous proposons que cette régulation génique permettrait de maintenir une faible expression basale de ces gènes et d'éviter ainsi des effets délétères qui seraient causés par une expression constitutive de la réponse immunitaire. De plus, nous montrons que la déméthylase active REPRESSOR OF SILENCING 1 (ROS1) facilite l'activation transcriptionnelle de gènes de l'immunité en laissant potentiellement des éléments de régulation en cis accessibles à des facteurs de transcription. Nous avons également démontré que ce facteur contribue à la résistance à P. syringae chez Arabidopsis, caractérisant ainsi la première déméthylase eucaryote dans la résistance antibactérienne. Sur la base de ces résultats, nous proposons que la méthylation de l'ADN maintient une faible expression basale de gènes de l'immunité en absence de pathogène, tandis que la déméthylation active assure une induction rapide de ces gènes au cours de la réponse immunitaire en favorisant potentiellement le recrutement de facteurs de transcription sur la chromatine. / DNA methylation and demethylation are regulatory processes involved in genome stability, genomic imprinting, paramutation and development. Until recently, very little was known about the role of these epigenetic processes in plant disease resistance and in the transcriptional control of immune-responsive genes. Here we provide evidence that DNA methylation negatively regulates antibacterial resistance against a virulent Pseudomonas syringae strain in Arabidopsis. Accordingly, we have identified a subset of defense genes that are targeted and repressed by RNA-directed DNA methylation (RdDM), presumably to prevent trade-off effects that would be caused by their constitutive expression and/or sustained induction. In addition, we found that the active DNA demethylase facilitates the transcriptional activation of some of these defense genes by pruning DNA methylation at their promoter regions and leaving cis-elements accessible for transcription factor binding. In addition, we show that the active demethylase REPRESSOR OF SILENCING 1 (ROS1) positively regulates late immune responses including Pathogen Associated Molecular Pattern (PAMP)-triggered callose deposition and salicylic acid (SA)-dependent defense response. We also demonstrate that ROS1 restricts Pto DC3000 propagation in Arabidopsis leaf secondary veins, providing the first example for a role of an active DNA demethylase in antibacterial resistance. Based on these findings we propose that DNA methylation maintains a low basal expression of some immune-responsive genes in normal growth condition, while active DNA demethylation ensures a rapid and pervasive induction of these genes upon bacterial pathogen detection.