No description available.

No description available.

Introduits au début des années 1990, les systèmes immunitaires artificiels visent à adapter les propriétés du système immunitaire biologique, telles que sa scalabilité et son adaptivité, à des problèmes informatiques : sécurité, mais également optimisation et classification. Cette thèse explore une nouvelle direction en se concentrant non sur les processus biologiques et les cellules elles-mêmes, mais sur les interactions entre les sous-systèmes. Ces modes d’interaction engendrent les propriétés reconnues du système immunitaire : détection d’anomalies, reconnaissance des pathogènes connus, réaction rapide après une exposition secondaire et tolérance à des organismes symbiotiques étrangers. Un ensemble de systèmes en interaction formant un écosystème, cette nouvelle approche porte le nom d’Écosystème Immunitaire Artificiel. Ce modèle est mis à l’épreuve dans un contexte particulièrement sensible à la scalabilité et à la performance : la supervision de réseaux, qui nécessite l’analyse de séries temporelles en temps réel avec un expert dans la boucle, c’est-à-dire en utilisant un apprentissage actif plutôt que supervisé. / Since the early 1990s, immune-inspired algorithms have tried to adapt the properties of the biological immune system to various computer science problems, not only in computer security but also in optimization and classification. This work explores a different direction for artificial immune systems, focussing on the interaction between subsystems rather than the biological processes involved in each one. These patterns of interaction in turn create the properties expected from immune systems, namely their ability to detect anomalies, memorize their signature to react quickly upon secondary exposure, and remain tolerant to symbiotic foreign organisms such as the intestinal fauna. We refer to a set of interacting systems as an ecosystem, thus this new approach has called the Artificial Immune Ecosystem. We demonstrate this model in the context of a real-world problem where scalability and performance are essential: network monitoring. This entails time series analysis in real time with an expert in the loop, i.e. active learning instead of supervised learning.

Pour beaucoup d’entre nous, y compris pour de nombreux immunologistes, le rôle du système immunitaire est restreint à un rôle de défense contre différents pathogènes, tels que les bactéries et les virus. Pourtant, il devient de plus en plus incontestable que le système immunitaire est impliqué dans de nombreux autres phénomènes que peuvent être le cancer, l’obésité et la réparation tissulaire. Au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés à l’implication des cellules immunitaires, et plus particulièrement des cellules immunitaires innées, dans le mécanisme de réparation tissulaire. Par la suite, nous avons approfondi ce travail en nous focalisant sur les dérégulations de la réparation tissulaire. Ces dérégulations peuvent donner lieu notamment à des phénomènes de « sur-réparation » telle que la fibrose. La fibrose est définie comme un dépôt excessif de matrice extracellulaire par les fibroblastes en réponse à des molécules profibrotiques tels que le TGFβ ou l’IL-13. Nous nous sommes donc intéressés au rôle de la réponse immunitaire innée dans la fibrose en nous concentrant sur deux types de cellules immunitaires innées : les macrophages et les cellules lymphoïdes innées de type 2 (type 2 innate lymphoïde cells, ou « ILC2 »). Nous avons choisi comme modèle d’étude la sclérodermie systémique, maladie auto-immune caractérisée principalement par la fibrose pouvant toucher la peau et/ou les organes internes. Outre la fibrose, cette pathologie est également associée à des anomalies vasculaires et immunitaires. Les mécanismes liant ces trois caractéristiques sont encore mal définis et mal connus. Il est donc nécessaire de comprendre la physiopathologie de cette maladie et d’établir précisément l’implication de la réponse immunitaire dans la fibrose afin d’offrir un traitement thérapeutique pour les patients sclérodermiques et plus généralement pour toutes les maladies fibrotiques. Dans un premier temps, nous montrons, en cytométrie de flux, une diminution des ILC2 dans le sang des patients sclérodermiques par rapport aux témoins (0,007 ± 0,007% vs. 0,01 ± 0,01%, p=0,001). Chez les sujets sclérodermiques, cette baisse de la fréquence des ILC2 circulantes est inversement corrélée à l’atteinte de la fibrose cutanée définie par le score de Rodnan (R=-0,35, p=0,0062). Nous observons une augmentation de ces cellules dans la peau sclérodermique comparé à celle des contrôles (5,015 ± 2,8% vs. 2,816 ± 1,8%). Ce résultat est positivement corrélé au score de Rodnan (r=0,58, p=0,01). Nous obtenons des résultats similaires en immunofluorescence. Un phénotypage des ILC2 dermales nous a permis d’observer une diminution de l’expression de KLRG1 dans la peau des malades. En collaboration avec l’équipe du Pr. Batteux, nous avons étudié le rôle des ILC2 dans un modèle murin de sclérodermie. Nous observons une augmentation cutanée des ILC2 et cela même avant l’établissement de la fibrose au niveau de la peau des souris sclérodermiques (16677 ± 3068 vs. 9091 ± 474). Puis, nous montrons, in vitro, que les ILC2 stimulées par le TGFb perdent l’expression de KLRG1. Au contact des ILC2 stimulées par le TGFb, les fibroblastes deviennent pro-fibrotique en comparaison à l’incubation avec des ILC2 non stimulées. Ces résultats apportent de nouvelles connaissances dans la physiopathologie de la sclérodermie systémique et plus particulièrement dans la fibrose caractérisant cette maladie, ce qui offre des perspectives thérapeutiques potentielles. L’approche conceptuelle du rôle du système immunitaire dans la réparation tissulaire proposée dans cette thèse renouvelle notre vision de l’immunité et ouvre potentiellement un nouveau champ, encore sous-estimé, de thérapies ciblant le système immunitaire. / For many of us, including many immunologists, the role of the immune system is limited to a defense role against different pathogens such as bacteria and viruses. Yet it is becoming increasingly clear that the immune system is involved in many other phenomena such as cancer, obesity and tissue repair.During this thesis, we were interested in the involvement of immune cells, and more particularly innate immune cells, in the tissue repair mechanism. Subsequently, we deepened this work by focusing on the deregulations of tissue repair. These deregulations can lead to "over-repair" phenomena such as fibrosis. Fibrosis is defined as an excessive deposition of extracellular matrix by fibroblasts in response to profibrotic molecules such as TGFβ or IL-13. We therefore focused on the role of the innate immune response in fibrosis by focusing on two types of innate immune cells macrophages and innate lymphoid cells of type 2 (ILC2). We chose systemic scleroderma, an autoimmune disease characterized mainly by fibrosis that can affect the skin and/or internal organs, as our study model. In addition to fibrosis, this pathology is also associated with vascular and immune abnormalities. The mechanisms linking these three characteristics are still poorly defined and poorly understood.It is necessary to understand the physiopathology of this disease and to establish precisely the involvement of the immune response in fibrosis in order to offer therapeutic treatment for scleroderma patients and more generally for all fibrotic diseases.First, we show, in flow cytometry, a decrease of ILC2 in the blood of scleroderma patients compared to controls (0.007 ± 0.007% vs. 0.01 ± 0.01%, p=0.001). In scleroderma subjects, this decrease in the frequency of circulating ILC2 is inversely correlated with skin fibrosis defined by Rodnan's score (R=-0.35, p=0.0062). We observe an increase in these cells in the scleroderma skin compared to controls (5.015 ± 2.8% vs. 2.816 ± 1.8%). This result is positively correlated to Rodnan's score (r=0.58, p=0.01). We obtain similar results in immunofluorescence. In collaboration with Prof. Batteux's team, we studied the role of ILC2 in a mouse model of scleroderma. We observe an increase in cutaneous ILC2 even before fibrosis is established in the skin of scleroderma mice (16677 ± 3068 vs. 9091 ± 474). Then, we show, in vitro, that ILC2 stimulated by TGFb lose the expression of KLRG1. Upon contact with TGFb-stimulated ILC2, fibroblasts become pro-fibrotic compared to incubation with unstimulated ILC2.These results bring new knowledge in the physiopathology of systemic scleroderma and more particularly in the fibrosis characterizing this disease, which offers potential therapeutic prospects.The conceptual approach to the role of the immune system in tissue repair proposed in this thesis renews our vision of immunity and potentially opens up a new and still underestimated field of therapies targeting the immune system.STAR

L'exoenzyme S, une toxine de type III, de Pseudomonas aeruginosa possède un domaine GAP (GTPase Activating Protein) (ExoSGAP) inhibant les Rho GTPases (Rho, Rac, Cdc42) et la phagocytose dans les cellules de Mammifères en culture. J'ai utilisé une approche de transgenèse chez Drosophila melanogaster en utilisant un système d'expression tissu-spécifique inductible (UAS-Gal4) afin d'exprimer ExoSGAP. Nous avons montré qu'ExoSGAP cible in vivo les Rho GTPases Rho, Rac1, Rac2 et Cdc42. ExoSGAP affecte la résistance des mouches aux infections en inhibant la phagocytose des bactéries par les plasmatocytes, des cellules de type macrophage, mais n'a pas d'effet sur les voies NF-kB. Une approche génétique a permis d'identifier de nouvelles cibles de la toxine, en recherchant des gènes dont la dérégulation modifie le phénotype d'œil ou d'aile induit par l'expression d'ExoSGAP. Nous avons identifié plusieurs gènes pouvant avoir un rôle dans les voies des JNK et NF-kB Ces résultats valident une stratégie d'étude des toxines de type III par transgenèse chez la drosophile.J'ai parallèlement montré la spécificité de la GTPase Rac2 dans la résistance des mouches aux infections bactériennes. Rac2 participe notamment à la phagocytose.<br />Les travaux du Dr. H. Tricoire ont permis d'identifier 180 gènes dont la dérégulation modifie la réponse des mouches à un stress oxydant. J'ai testé 105 de ces lignées pour leur résistance aux infections, afin d'étudier une corrélation possible entre la réponse aux stress oxydant et infectieux. Ce crible a permis de montrer l'implication d'une protéine à domaine lectine PSLR (Pseudomonas Sensitive Lectin Receptor) dans la réponse immunitaire de la drosophile.

L'hormone de croissance (GH) est une hormone paradoxale. Historiquement reconnue comme responsable de la croissance post-natale, elle est actuellement considérée comme une véritable cytokine, synthétisée en de nombreux sites extra-hypophysaires et impliquée, lorsque dérégulée, dans les processus de tumorigénèse. Le travail présenté dans cette thèse a permis de caractériser et localiser par RT-PCR in situ, les cellules capables de synthétiser la GH dans le système immunitaire du fœtus et du rat adulte, puis dans les différents systèmes de prolifération cellulaire du carcinome canalaire mammaire humain montrant ainsi que la GH, par son action autocrine / paracrine est non seulement impliquée dans le développement embryonnaire mais participe à la progression tumorale. Nos travaux in vitro montrent que l'internalisation et la translocation nucléaire de la GH complexée à son récepteur sont indépendantes de l'activation de JAK2 « Janus Kinase 2 », cependant indispensable à son exportation hors du noyau. L'étude du système de régulation négative du signal induit par la GH nous a permis de mettre en évidence une surexpression de la protéine CIS « Cytokine-Inducible SH2-containing protein », dans les zones de prolifération tumorale des différents carcinomes étudiés et dans 8 lignées tumorales mammaires. La surexpression de CIS, in vitro, inhibe la voie de signalisation JAK/STAT « Signal Transducer and Activator of Transcription » et active la voie des MAPK « Mitogen Activated Protein Kinases ». Nous avons pour finir, corrélé l'activation prédominante de CIS à la synthèse de GH « autocrine » dans les cellules tumorales mammaires MCF-hGH. La localisation tant nucléaire que cytoplasmique de la GH et de toutes les molécules informatives laisse entrevoir des mécanismes de régulation encore inconnus. Les travaux futurs tenteront de répondre à la question maintenant cruciale : la GH, hormone de jouvence ou véritable oncogène ?

Cette étude nous a permis tout d'abord de décrire et de comparer la gamétogenèse chez R. decussatus, en milieu naturel (sud tunisien) et en milieu contrôlé, de définir les critères d'évaluation de leur maturité et de mettre en évidence le rôle positif du conditionnement dans la réussite de la reproduction artificielle. Afin de répondre à ces objectifs, des approches qualitatives (analyse histologique) et semi-quantitatives (suivi d'un indice de condition et analyse d'images) sont utilisées. Les résultats obtenus montrent que le cycle sexuel est continu. En janvier et février, les individus débutent leur gamétogenèse. De mars à novembre – décembre, l'activité gonadique est importante. La période d'émissions gamétiques s'étale de juin à décembre avec un intervalle de temps irrégulier entre les émissions. En conditionnement d'hiver, les palourdes produisent des ovocytes matures à partir de mars et les émissions gamétiques commencent en avril. Le cycle est alors accéléré grâce à l'élévation de température et l'abondance de nourriture, les reproducteurs produisent alors des gamètes matures plutôt dans l'année, en avance de trois mois par rapport au milieu naturel. Quant au conditionnement d'été, l'évolution du cycle sexuel est la même qu'en milieu naturel et les périodes de maturation et d'émissions gamétiques coïncident parfaitement. Ainsi, cette étude nous a permis de fournir des résultats essentiels pour la maîtrise du conditionnement de la palourde R. decussatus, permettant aux écloseurs d'évaluer l'état de maturité des géniteurs, de concentrer leurs efforts sur le conditionnement uniquement à certaines périodes de l'année allant de février à mai, ce qui leur permet de gagner autant en temps qu'en coût de production. Par ailleurs, afin de maîtriser d'avantage l'élevage de la palourde et perfectionner les techniques de production en écloserie, nous avons tenté de trouver une technique alternative aux chocs thermiques qui nous permet d'obtenir plus facilement et plus rapidement des gamètes matures pour la conduite d'un élevage larvaire. La méthode proposée est celle de la dissection de la gonade (stripping). Cette étude étant la première à s'intéresser à la maturation ovocytaire pouvant être induite par la sérotonine chez cette espèce de bivalve en milieu contrôlé. Nous avons ainsi montré que l'ajout de 20 µM de sérotonine au milieu extérieur permet la reprise de la méiose des ovocytes strippés en environ 90 minutes à 20°C. Le maximum de réussite étant de 67%. Par ailleurs, nous avons aussi pu évaluer la compétence des ovocytes débloqués à la fécondation. En effet, plus les géniteurs entrent en maturation plus le pourcentage des ovocytes fécondables augmente. A partir d'un seuil estimé à 53%, les géniteurs placés en milieu contrôlé, répondent positivement aux chocs thermiques subis. Ceci nous permet d'estimer ce pourcentage comme un critère d'évaluation de la compétence des ovocytes à la fécondation et ainsi de choisir le moment propice pour la réalisation d'un élevage larvaire. En 3ème et dernière partie, nous avons recherché si des variations des paramètres immunitaires (cellulaires et biochimiques de l'hémolymphe) pouvaient être associées à des changements physiologiques liés à la reproduction, ceci dans le but d'approfondir notre étude, de mieux comprendre le comportement hémocytaire pendant le cycle de reproduction et de chercher de nouveaux critères de maturation en moyennant de nouvelles approches autres que celles couramment utilisées (histologie et analyse d'image) dans la littérature. Ainsi les mécanismes physiologiques liés à la reproduction entraînent des changements profonds dans les paramètres de défense de R. decussatus en milieu naturel ou en milieu contrôlé. En période de reproduction, on assiste à une migration des hémocytes des tissus vers le compartiment circulatoire pour le transport de métabolites pour l'approvisionnement des gonades d'où l'augmentation de la concentration hémocytaire observée pendant cette période. En période d'émissions gamétiques, on assiste à une diminution de la concentration hémocytaire, liée à la mobilisation des hémocytes vers la gonade. Dans le cas de la résorption complète de la gonade, une forte augmentation de la concentration hémocytaire est signalée, ceci nous permet d'attribuer aux hémocytes un rôle potentiel de nettoyage après atrésie. Outre les paramètres cellulaires, les paramètres biochimiques de l'hémolymphe peuvent aussi témoigner des changements cycliques liés à la reproduction, en particulier en période de maturation gamétique où une forte synthèse d'enzymes lysosomales dans le sérum est observée, liée à leur rôle dans le transport de réserve. Ainsi afin de préciser le rôle des hémocytes et approfondir les liens entre la reproduction et l'immunité chez les bivalves, des dosages plus précis des activités fonctionnelles des hémocytes sont préconisés ; d'une part des tests fonctionnels tels que l'évaluation de la phagocytose pourraient être inclus dans le protocole, en association avec les activités microbicides afin de mieux préciser le rôle des hémocytes dans la défense, d'autre part des activités biochimiques tel que des mesures de métabolites comme les lipides dans l'hémolymphe afin d'évaluer l'activité hémocytaire dans la reproduction.

Cette thèse s'intéresse à la diversité génétique de six races locales de poulet à Taiwan. Le premier objectif est de combiner les données de performances d'élevage (croissance, réponse immunitaire) et les données moléculaires (marqueurs microsatellites, ADN mitochondrial, gène MC1R, marqueur LEI0258 pour le CMH) pour analyser la diversité génétique de six races de poules conservées à l'Université nationale de Chung-Hsing depuis 1982. Une méthode d'analyse multivariée est proposée pour combiner les variables continues (performances) et les fréquences alléliques (données moléculaires). L'analyse combinée discrimine clairement toutes les races à l'exception des races Ju-chi et Quemoy qui apparaissent très semblables sauf pour la réponse immunitaire. Un processus de sélection est mis en évidence sur le gène MC1R, contrôlant la couleur du plumage. Le second objectif cible le polymorphisme du complexe majeur d'histocompatibilité, décrit par le marqueur hypervariable LEI0258, et ses effets sur la réponse immunitaire. Sur un total de dix-sept allèles, sept allèles sont nouveaux. Le polymorphisme du CMH peut être un indicateur utile pour la surveillance de la diversité génétique de petites populations. Une épreuve d'infection expérimentale par un virus d'influenza aviaire faiblement pathogène a montré des différences significatives entre races, avec une réponse immunitaire plus rapide pour la race Quemoy, qui montre un effet significatif du CMH, et une sensibilité relativement plus forte à l'infection pour la race Hsin-Yi. Les races différaient aussi pour la réponse secondaire à plusieurs vaccins, avec une réponse généralement plus forte dans la race Quemoy. Une caractérisation des allèles du CMH avec une puce SNP dédiée est recommandée.

Weaning is one of the most critical periods in pig production due to a high susceptibility to gut disorders and infections induced by psychological, social, environmental and dietary stresses interfering with gut development and adaptation. This period was managed for decades by incorporating antibiotics in the diet. However, the European Union implemented a full ban on in-feed antibiotics since 1 January 2006. In this context, many alternatives are studied. We chose to study bovine colostrum for its richness in essential nutrients but also in bioactive peptides known for their growth promoting and antimicrobial properties in the calf but also in other species (poultry, pig, human). It was also selected for its high disponibility (Banque de colostrum, CER, Marloie, Belgium). The objective of this thesis is to investigate the potential of the use of bovine colostrum in the newly-weaned piglet diet and its mechanism of action. This thesis is composed of two parts : In the first part, the effects of bovine colostrum on growth performances, feed intake and physiological parameters were studied in two experiments. In the first experiment, 24 newly weaned piglets were fed daily a diet supplemented with 0, 1 or 5 g of defatted bovine colostrum. Our measures on the immune system showed that bovine colostrum could influence the development of the IgA response by potentiating a Th2 response in the ileal Peyer patch. In the digestive tract, no effects were shown on the morphology of the intestinal wall but a local anti-colostral immunisation was observed. In a second experiment, we demonstrated the efficiency of a 2 % bovine colostrum whey supplementation in weaning piglet diet to reduce the post-weaning growth check and undernutrition. The blood parameters showed a systemic IgA response, confirming previous results, and a higher IGF-I level in the colostrum-fed piglets the first week post-weaning. No effects on the faecal E. coli population were recorded. In the second part of this thesis, different ways to make the use of bovine colostrum more cost-effective for pig production were studied. It was shown that it was possible to maintain the same efficiency while reducing the dose of supplementation from 2 to 1 % and the period of administration from 28 to 10 days and replacing bovine colostrum whey by defatted bovine colostrum, a product 50 % less expensive to produce. Le sevrage est une des périodes les plus critiques en production porcine à cause d'une plus forte sensibilité des animaux aux problèmes intestinaux et aux infections suite aux stress psychologique, social, environnemental et alimentaire interférant avec le développement du tube digestif. Cette période délicate a été maîtrisée durant des décennies par l'incorporation d'antibiotiques dans l'aliment. Cependant, depuis le 1er Janvier 2006, cette pratique est totalement interdite dans l'Union Européenne. Dans ce contexte, de nombreuses alternatives sont étudiées. Nous avons choisi le colostrum bovin pour sa richesse en éléments essentiels et surtout en peptides bioactifs connus pour leurs propriétés promotrices de croissance et antimicrobiennes chez le bovin mais également chez d'autres espèces (poulet, porc, homme). Il a également été retenu pour sa grande disponibilité (banque de colostrum, CER, Marloie, Belgique). L'objectif de cette thèse est d'évaluer l'intérêt d'utiliser du colostrum bovin dans l'alimentation du porcelet au sevrage et d'étudier son mécanisme d'action. La thèse se compose de deux parties : Dans la première partie, les effets d'une supplémentation en colostrum bovin sur les performances, l'ingestion et certains paramètres physiologiques ont été étudiés au cours de deux expériences. Au cours d'une première expérience, un aliment supplémenté quotidiennement avec 0, 1 ou 5 g de colostrum bovin dégraissé a été testé. Au niveau immunitaire, nos mesures ont montré une influence du colostrum bovin sur le développement de la réponse en IgA en induisant une réponse de type Th2 au niveau de la plaque de Peyer iléale. Dans le tube digestif, aucun effet n'a été observé sur la morphologie de la paroi intestinale, mais une immunisation locale anti-colostrale a été mise en évidence. Une seconde expérience a démontré l'efficacité d'une supplémentation de 2 % de sérum de colostrum dans l'aliment pour réduire la perte de poids et la sous-alimentation provoquées par le sevrage. Les paramètres sanguins ont montré une augmentation des IgA, confirmant nos résultats précédents, et un taux en IGF-I plus important chez les porcelets recevant le colostrum. Par contre, aucun effet n'a été observé sur la population d'E. Coli fécale. Dans la seconde partie de la thèse, différents moyens de réduire le coût de la supplémentation en colostrum bovin ont été étudiés. Il a été démontré qu'il était possible de maintenir l'efficacité du colostrum tout en réduisant la dose (de 2 % à 1 %) et la durée de supplémentation (de 28 à 10 jours) et en remplaçant le sérum de colostrum par du colostrum dégraissé, un produit 50 % moins cher.

La réponse immunitaire se produit en réaction à une infection, c'est- à-dire à l'introduction d'un pathogène dans l'organisme. Nous nous intéressons à une population de cellules spécifique de la réponse, les lymphocytes T CD8. Nous avons développé un modèle non linéaire structuré en âge des dynamiques de cette réponse, à l' échelle cellulaire. Nous avons étudié l'existence et la stabilité des états d' équilibre, et obtenu des propriétés mettant en évidence, sous certaines conditions, des dynamiques à long terme correspondant à la situation biologiquement attendue. Nous avons ensuite réalisé une estimation systématique des valeurs de paramètres du modèle, afin de déterminer un ensemble de valeurs pour chaque paramètre qui permet de reproduire convenablement des données expérimentales. Cette démarche permet d'obtenir des informations sur l'influence des paramètres dans le modèle, et sur leurs variations selon la nature du pathogène. Enfin, nous nous sommes intéressés aux dynamiques de la réponse à l'échelle moléculaire, en écrivant un réseau des événements de signalisation clés depuis l'activation de la cellule en présence d'un antigène, jusqu'à l'entrée en cycle ou l'apoptose de la cellule. Nous avons déterminé un sous-modèle centré sur les choix entre survie et apoptose, que nous avons étudié mathématiquement et numériquement. Ce modèle a permis d' étudier les dynamiques de concentrations des protéines impliquées dans la signalisation intra-cellulaire de la réponse T CD8.