De nombreuses espèces de rongeurs montrent des variations cycliques de leurs densités. Ces cycles ont un rôle important dans l'émergence de zoonoses en augmentant les contacts entre l'Homme et l'animal. Cette thèse s'inscrit dans le domaine de l'écologie de la santé qui étudie les interactions entre santé humaine, santé animale et dynamique des écosystèmes. Dans ce cadre, j'ai étudié la communauté de parasites d'une communauté de rongeurs à dynamique cyclique afin d'identifier les réservoirs d'agents de zoonoses et les parasites potentiellement impliqués dans les cycles de cette communauté. Je me suis intéressée à trois espèces de campagnols et à deux espèces de mulots en Franche-Comté. Les résultats et les suivis épizootiologiques réalisés permettent d'inférer les facteurs de risques biotiques et abiotiques associés à l'émergence de ces zoonoses.<br />Trois agents de zoonoses sont présents : deux hantavirus (virus Puumala et Tula) et le virus Cowpox. La dispersion et le comportement social des rongeurs sont importants pour la transmission de ces virus spécifiques (hantavirus) et non spécifique (virus Cowpox). Ces virus sont majoritairement trouvés en milieu forestier. Les communautés de parasites détectées en forêt et en prairie sont différentes. Les infestations par des helminthes sont plus nombreuses en prairie qu'en forêt. Une étude immunogénétique montre l'existence d'allèles de susceptibilité et de résistance aux agents de zoonoses étudiés. Des helminthes ou des acariens pourraient aussi intervenir dans l'infection par ces virus. Un de ces helminthes pourrait être impliqué dans la dynamique de ses hôtes. Mes travaux expérimentaux et de modélisation montrent l'impact du nématode non spécifique Trichuris arvicolae sur la reproduction du campagnol des champs et son rôle régulateur pour les populations d'arvicolinés. <br />Cette thèse contribue à montrer l'importance de la biodiversité et de l'écologie des communautés pour évaluer et gérer les risques pour l'Homme vis-à-vis de zoonoses.

L’idée qu’une cellule puisse effectuer la cytolyse de cellules transformées, comme une cellule Natural Killer (NK), tout en ayant la capacité de présenter des antigènes, comme une cellule dendritique (DC), peut sembler fantaisiste. Cependant, de telles cellules furent bel et bien identifiées chez la souris en 2006. Ces cellules, nommées Interferon-producing Killer Dendritic Cells (IKDC), furent l’objet d’une caractérisation extensive qui révéla leur énorme potentiel immunologique. La combinaison de fonctions associées à des cellules NK et à des DC a doté les IKDC d’un pouvoir antitumoral remarquable. D’ailleurs, il a été démontré que les IKDC sont plus efficaces que les cellules NK pour limiter la croissance tumorale. Ainsi, suite à leur découverte, les IKDC ont suscité beaucoup d’intérêt. Cependant, une controverse émergea sur la nature des IKDC. Plusieurs groupes indépendants tentèrent de reproduire les expériences attestant les fonctions de DC des IKDC, sans y parvenir. De plus, des études additionnelles révélèrent que les IKDC possèdent des similitudes très importantes avec les cellules NK. Ces observations ont mené la communauté scientifique à suggérer que les IKDC sont des cellules NK en état d’activation (aNK). Malgré cette controverse, les caractéristiques antitumorales des IKDC sont si uniques et considérables qu’il est primordial de poursuivre l’étude de ces cellules. Pour y arriver, il est essentiel de déterminer la nature des IKDC et de mettre fin à ce débat. Par la suite, il sera important d’identifier des façons de cibler spécifiquement les IKDC pour permettre leur usage dans le cadre de thérapies antitumorales. Ainsi, l’objectif de cette thèse est de définir l’identité des IKDC, puis de déterminer les facteurs génétiques responsables de la régulation de ces cellules. Nous avons démontré que les IKDC ne sont pas des cellules aNK, contrairement à ce qui avait été suggéré. Nous avons constaté que les IKDC prolifèrent activement et possèdent un phénotype unique, des caractéristiques associées à des cellules NK très immatures. Afin de déterminer si les IKDC peuvent acquérir un phénotype mature, nous avons effectué des expériences de transfert adoptif. Suite à leur injection in vivo, les IKDC acquièrent un phénotype de cellules matures, mais étonnamment, elles se différencient aussi en cellules NK. Ainsi, nous avons révélé que les IKDC sont un intermédiaire dans la différenciation des cellules NK. En parallèle, nous avons démontré que la proportion d’IKDC varie grandement entre des souris de fond génétique différent, indiquant que des facteurs génétiques sont impliqués dans la régulation de ces cellules. Nous avons alors effectué une analyse génétique qui a révélé que les IKDC sont régulées par des facteurs génétiques compris dans une région distale du chromosome 7. Les résultats présentés dans cette thèse constituent une avancée importante pour la recherche sur les IKDC. Ils ont permis de définir la nature des IKDC et d’identifier un intervalle génétique impliqué dans la régulation de ces cellules. Ces découvertes sont des connaissances précieuses pour l’identification des IKDC chez l’Homme et la création de nouvelles thérapies dans la lutte contre le cancer. / The idea that a cell could kill transformed cells, like a Natural Killer (NK) cell, all the while exhibiting also the capacity to present antigens to T cells, like a Dendritic Cell (DC), may seem farfetched. However, in mice, a cell presenting these specific properties was identified in 2006. These cells were named Interferon-producing Killer Dendritic Cells (IKDC) and extensive studies revealed that they were endowed with an important immunological potential. Indeed, the fact that IKDCs exhibit properties of both DC and NK cells conferred them with an exceptional anti-tumor potential. Notably, on a per cell basis, the in vivo anti-tumor activity of IKDCs is more efficient than NK cells. Therefore, following their identification, IKDCs showed great therapeutic promise. However, a debate on the cell lineage origin of IKDCs emerged. Several independent groups could not replicate the finding that IKDCs showed functional antigen-presentation properties similar to DCs. Also, additional studies revealed that IKDCs are very similar to NK cells. These and other observations led the scientific community to believe that IKDCs were activated NK cells. Despite this controversy, IKDCs clearly exhibit a unique and outstanding anti-tumor potential, highlighting the relevance to further explore these cells. We must first close the debate regarding the lineage origin of IKDCs. We subsequently need to identify a means to specifically target IKDCs to facilitate their use in novel anti-tumor therapies. Thus, the objective of my thesis is first, to define the identity of IKDCs and second, to determine the genetic factors implicated in the regulation of these cells. For the first objective, we demonstrated that IKDCs do not represent activated NK cells, as previously suggested. We show that IKDCs are highly proliferative and exhibit a unique phenotype associated with very immature NK cells. In an attempt to verify if IKDCs could acquire a mature phenotype, we conducted an adoptive transfer experiment. We found that, after adoptive transfer, IKDCs adopt a mature phenotype, but also surprisingly differentiate into NK cells. These findings indicate that IKDCs represent an intermediate in NK-cell differentiation. For the second objective, we demonstrated that the IKDC proportion was highly variable between strains of different background origins, indicating that these cells are regulated by genetic factors. A genetic study revealed that genetic factors in distal arm of chromosome 7 associate with the proportion of IKDCs. The results presented in this thesis represent an important breakthrough for the research on IKDCs. They allowed to define the cell lineage origin of IKDCs and to identify a genetic region involved in the regulation of this cell type. These discoveries are valuable knowledge for the identification of human IKDCs and the development of novel anti-tumor therapies.

L’idée qu’une cellule puisse effectuer la cytolyse de cellules transformées, comme une cellule Natural Killer (NK), tout en ayant la capacité de présenter des antigènes, comme une cellule dendritique (DC), peut sembler fantaisiste. Cependant, de telles cellules furent bel et bien identifiées chez la souris en 2006. Ces cellules, nommées Interferon-producing Killer Dendritic Cells (IKDC), furent l’objet d’une caractérisation extensive qui révéla leur énorme potentiel immunologique. La combinaison de fonctions associées à des cellules NK et à des DC a doté les IKDC d’un pouvoir antitumoral remarquable. D’ailleurs, il a été démontré que les IKDC sont plus efficaces que les cellules NK pour limiter la croissance tumorale. Ainsi, suite à leur découverte, les IKDC ont suscité beaucoup d’intérêt. Cependant, une controverse émergea sur la nature des IKDC. Plusieurs groupes indépendants tentèrent de reproduire les expériences attestant les fonctions de DC des IKDC, sans y parvenir. De plus, des études additionnelles révélèrent que les IKDC possèdent des similitudes très importantes avec les cellules NK. Ces observations ont mené la communauté scientifique à suggérer que les IKDC sont des cellules NK en état d’activation (aNK). Malgré cette controverse, les caractéristiques antitumorales des IKDC sont si uniques et considérables qu’il est primordial de poursuivre l’étude de ces cellules. Pour y arriver, il est essentiel de déterminer la nature des IKDC et de mettre fin à ce débat. Par la suite, il sera important d’identifier des façons de cibler spécifiquement les IKDC pour permettre leur usage dans le cadre de thérapies antitumorales. Ainsi, l’objectif de cette thèse est de définir l’identité des IKDC, puis de déterminer les facteurs génétiques responsables de la régulation de ces cellules. Nous avons démontré que les IKDC ne sont pas des cellules aNK, contrairement à ce qui avait été suggéré. Nous avons constaté que les IKDC prolifèrent activement et possèdent un phénotype unique, des caractéristiques associées à des cellules NK très immatures. Afin de déterminer si les IKDC peuvent acquérir un phénotype mature, nous avons effectué des expériences de transfert adoptif. Suite à leur injection in vivo, les IKDC acquièrent un phénotype de cellules matures, mais étonnamment, elles se différencient aussi en cellules NK. Ainsi, nous avons révélé que les IKDC sont un intermédiaire dans la différenciation des cellules NK. En parallèle, nous avons démontré que la proportion d’IKDC varie grandement entre des souris de fond génétique différent, indiquant que des facteurs génétiques sont impliqués dans la régulation de ces cellules. Nous avons alors effectué une analyse génétique qui a révélé que les IKDC sont régulées par des facteurs génétiques compris dans une région distale du chromosome 7. Les résultats présentés dans cette thèse constituent une avancée importante pour la recherche sur les IKDC. Ils ont permis de définir la nature des IKDC et d’identifier un intervalle génétique impliqué dans la régulation de ces cellules. Ces découvertes sont des connaissances précieuses pour l’identification des IKDC chez l’Homme et la création de nouvelles thérapies dans la lutte contre le cancer. / The idea that a cell could kill transformed cells, like a Natural Killer (NK) cell, all the while exhibiting also the capacity to present antigens to T cells, like a Dendritic Cell (DC), may seem farfetched. However, in mice, a cell presenting these specific properties was identified in 2006. These cells were named Interferon-producing Killer Dendritic Cells (IKDC) and extensive studies revealed that they were endowed with an important immunological potential. Indeed, the fact that IKDCs exhibit properties of both DC and NK cells conferred them with an exceptional anti-tumor potential. Notably, on a per cell basis, the in vivo anti-tumor activity of IKDCs is more efficient than NK cells. Therefore, following their identification, IKDCs showed great therapeutic promise. However, a debate on the cell lineage origin of IKDCs emerged. Several independent groups could not replicate the finding that IKDCs showed functional antigen-presentation properties similar to DCs. Also, additional studies revealed that IKDCs are very similar to NK cells. These and other observations led the scientific community to believe that IKDCs were activated NK cells. Despite this controversy, IKDCs clearly exhibit a unique and outstanding anti-tumor potential, highlighting the relevance to further explore these cells. We must first close the debate regarding the lineage origin of IKDCs. We subsequently need to identify a means to specifically target IKDCs to facilitate their use in novel anti-tumor therapies. Thus, the objective of my thesis is first, to define the identity of IKDCs and second, to determine the genetic factors implicated in the regulation of these cells. For the first objective, we demonstrated that IKDCs do not represent activated NK cells, as previously suggested. We show that IKDCs are highly proliferative and exhibit a unique phenotype associated with very immature NK cells. In an attempt to verify if IKDCs could acquire a mature phenotype, we conducted an adoptive transfer experiment. We found that, after adoptive transfer, IKDCs adopt a mature phenotype, but also surprisingly differentiate into NK cells. These findings indicate that IKDCs represent an intermediate in NK-cell differentiation. For the second objective, we demonstrated that the IKDC proportion was highly variable between strains of different background origins, indicating that these cells are regulated by genetic factors. A genetic study revealed that genetic factors in distal arm of chromosome 7 associate with the proportion of IKDCs. The results presented in this thesis represent an important breakthrough for the research on IKDCs. They allowed to define the cell lineage origin of IKDCs and to identify a genetic region involved in the regulation of this cell type. These discoveries are valuable knowledge for the identification of human IKDCs and the development of novel anti-tumor therapies.

Les objectifs de cette thèse étaient d'explorer les mécanismes moléculaires et les bases génétiques impliquées dans la survie des huîtres Crassostrea gigas à des maladies infectieuses, en considérant deux souches de Vibrio pathogènes pour l'huître (V. splendidus LGP32 et V. aestuarianus LPi 02/41) qui ont été associées aux phénomènes de mortalités massives d'huîtres en France. Par l'approche transcriptomique de « Digital Gene Expression », nous avons identifié des composants génétiques d'une réponse efficace à des infections par des Vibrio virulents. La capacité de survie des huîtres se traduit par l'expression basale d'une combinaison de 14 gènes hémocytaires, une signature de survie, et par l'induction de différentes fonctions cellulaires au cours de la réponse immunitaire. Une analyse transcriptomique détaillée au niveau individuel a révélé un extraordinaire polymorphisme d'expression basale des gènes, incluant des cas où chez certaines huîtres des transcrits sont absents. Afin de comprendre ce polymorphisme, nous nous sommes intéressés à la caractérisation d'une nouvelle famille de peptides antimicrobiens (PAMs), les big défensines (Cg-BigDef). Nous avons montré que Cg-BigDef est une famille de PAMs composée de trois membres et diversifiée en termes de séquences, d'organisation génomique et de régulation de l'expression des gènes. Les Cg-BigDefs sont codées par des gènes distincts dont l'expression est régulée suivant différents modes en réponse à une infection. Chose intéressante, certaines huîtres n'expriment pas simultanément les trois formes de Cg-BigDef ou dans certains cas, n'en expriment aucune. Nous avons démontré que l'absence d'expression basale de Cg-BigDef est liée à l'absence de gène correspondant dans le génome des huîtres. C'est la première mise en évidence chez un invertébré de variation de présence/absence (PAV) de gènes, un phénomène qui pourrait contribuer à une susceptibilité accrue aux maladies infectieuses. / The objectives of this thesis were to explore the molecular mechanisms and genetic bases involved in Crassostrea gigas oyster survival to infectious diseases, considering two Vibrio strains (V. splendidus LGP32 and V. aestuarianus LPi 02/41) pathogenic for oysters which have been shown to be involved in C. gigas mass mortalities in France. By the Digital Gene Expression transcriptomic approach, we have identified some genetic components implicated in a successful response and survival to virulent Vibrio infections. Oyster survival capacity is reflected by the basal expression of a selected combination of hemocyte genes, a 14-gene survival signature, and by the induction of some cellular functions during the oyster immune response. A detailed transcriptomic analysis at individual level revealed an extraordinary interindividual polymorphism in basal gene expression, including cases where some transcripts are fully absent. In order to understand this striking variability in gene expression, we have focused on the characterization of a novel family of antimicrobial peptides (AMP) in C. gigas oysters, the big defensins (Cg-BigDef). We have shown that Cg-BigDef is an AMP family, composed of three members, and diversified in terms of sequences but also in terms of genomic organization and regulation of gene expression. Each Cg-BigDef form is encoded by a distinct gene that follows different patterns of gene regulation upon Vibrio infection. Interestingly, some oysters were shown do not express simultaneously the three Cg-BigDef forms or any Cg-BigDef. We demonstrated that the absence of Cg-BigDef basal gene expression is likely due to the absence of the Cg-bigdef gene in oyster genome. This is the first evidence in an invertebrate of a presence/absence variation (PAV) of genes, a phenomenon that could be associated to a susceptibility to infectious diseases.

Les cellules Natural Killer (NK), un sous-type de lymphocytes, sont cruciales dans l’immunité innée de par leur cytotoxicité directe envers les tumeurs, les cellules infectées et les cellules stressées. Elles contribuent également à l’orchestration de la réponse immunitaire adaptative de par leur capacité à produire des cytokines immunorégulatrices. Pour développer ces fonctions effectrices, les cellules NK requièrent l’intégration d’une multitude de signaux. De là, les cellules NK matures (mNK) sont considérées comme appartenant à quatre sous-types conséquents et concordants avec la polarisation vers la prolifération, la production de cytokines ou les propriétés cytotoxiques. Dans certaines maladies auto-immunes, tel le diabète de type 1 (T1D), un bloc dans leur maturation, et conséquemment des défauts en nombre et en fonctions, peut être observé. Ainsi, afin de découvrir la régulation génétique derrière la proportion et la maturation des cellules NK, des études de liaison génétique ont été produites sur des souris F2 (B10.BR x NOD.H2k) et F2.Rag (B6.Rag1-/- x NOD.Rag1-/-), où le fond génétique NOD est un modèle de T1D. Ces analyses ont révélé des locus potentiellement impliqués dans la régulation de la proportion, des nombres absolus ainsi que dans la maturation fonctionnelle des cellules mNK. Les chromosomes 8, 9 et 17 ont été liés à la proportion des cellules mNK tandis que les chromosomes 2, 4, 7, 10, 11 et 18 ont été liés aux sous-types fonctionnels de ces mêmes cellules. De là, nous avons validé l’influence du locus du chromosome 9 sur la proportion des cellules mNK en générant des souris sous-congéniques avec des insertions de segment génétique B10.BR dans des souris de fond génétique NOD. La proportion et le nombre absolu de cellules mNK ont ensuite été analysés par cytométrie en flux et comparés à ceux de souris contrôles. Pour la maturation fonctionnelle, nous avons retenus certains gènes candidats, et régulateurs associés, liés à un ou plusieurs sous-types de mNK, dont Tbx21, Zeb2, c-Myb, Trp53 et Pmaip1. Par association de voies de signalisation, nous sommes également allés vérifier certaines protéines associées, dont Bim et Eomesodermin. Nous avons alors validé leur implication par l’utilisation de modèles murins knock-out, qPCR, essais de prolifération et d’apoptose. Enfin, nos résultats supportent un rôle pour le locus du chromosome 9 dans la régulation de la proportion de cellules mNK ainsi qu’un rôle pour Trp53, Bim et Pmaip1 dans la maturation fonctionnelle de celles-ci. Nos études révèlent donc de nouveaux gènes candidats potentiels dans la régulation des cellules NK, dont les mécanismes pourront être approfondis dans la perspective de développement de thérapies cellulaires et génétiques dans le combat contre les cancers et les infections chroniques. / Natural Killer (NK) cells, a subset of lymphocytes, are crucial in innate immunity due to their direct cytotoxicity towards tumors, viral infected cells and stressed cells. NK cells also contribute to the orchestration of the adaptive response by their ability to produce immunoregulatory cytokines. To develop those effector functions, NK cells require the integration of multiple signals. As of now, mature NK cells (mNK) can be separated into a four-stage model of functional maturation that concords with a polarization either toward proliferation and cytokine production or cytotoxic functional properties. In autoimmune diseases, like type 1 diabetes (T1D), a block in their maturation, and consequently an impaired functionality and diminished numbers, can be observed. Thus, in order to uncover the genetic regulation behind the proportion and functional maturation of NK cells, a linkage analysis was performed by our lab on F2 (B10.BR x NOD.H2k) and F2.Rag (B6.Rag1-/- x NOD.Rag1-/- intercross) mice, where the NOD genetic background is a model of T1D. This analysis revealed loci that were potentially involved in the regulation of mNK cells proportion, absolute numbers or functional maturation. Loci on chromosomes 8, 9 and 17 were linked to the proportion of mNK cells while loci on chromosomes 2, 4, 7, 10, 11 and 18 were linked to different subsets of functional mNK cells. Hence, we validated the influence of the chromosome 9 locus on the proportion of mNK cells by generating congenic sub-strains of mice with insertion of B10.BR genetic segments and NOD genetic background. The proportion and absolute numbers of mNK cells were assessed by flow cytometry and compared to those of wild-type mice. Regarding the functional maturation of mNK cells, we considered potential candidate genes, and their upstream regulators, that were linked to one or more mNK subsets, namely Tbx21, Zeb2, Myb, Trp53 and Pmaip1. From those, we also looked further their associated pathway with proteins such as Bim and Eomesodermin. We proceeded to the in vivo validation of their implication by qPCR, proliferation and apoptosis assays and the use of knock-out mice. Indeed, our results support a role for a locus on chromosome 9 in the regulation of mNK cells proportion and for Trp53, Bim and Pmaip1 in NK cell functional maturation. As such, our study has revealed new candidate genes in NK cell regulation. Further explorations of the mechanisms by which those genes act could lead to the development of cellular and genetic therapies for cancers and chronic infections.