L’immunité cellulaire T est probablement la plus affectée par le vieillissement de l’être humain avec un retentissement sur les déficiences immunitaires au niveau humoral comme au niveau cellulaire. Elle contribue à une augmentation de la susceptibilité des sujets âgés aux maladies infectieuses, à l’auto-immunité, au cancer et à la baisse de la réponse vaccinale mais son intrication avec les pathologies notamment chroniques est mal connue.Notre travail s’est intéressé aux temps précoces de l’activation cellulaire T et à la mise au point d’un modèle permettant l’évaluation de la capacité d’activation des lymphocytes T vis-à-vis de surfaces recouvertes d’anticorps activateurs (Ac antiCD3) ou non (Ac antiHLA-ABC), observés en microscopie IRM.Ce modèle nous permet de montrer que l’étalement des lymphocytes T sur les surfaces est précédé d’ondulations verticales de la membrane générant des contacts transitoires durant environ 1 minute et que la cinétique d’étalement est ensuite sept à huit fois plus rapide sur les surfaces supposées activatrices. D’autre part, avec des dilutions successives des Ac antiCD3 sur les lamelles, l’aire moyenne de la zone de contact des lymphocytes T est fortement corrélée aux réponses prolifératives mesurées avec le test de prolifération lymphocytaire standard au CFSE.Ce modèle permet également l’observation en microscopie à fluorescence de différentes protéines phosphorylées des cascades de signalisation. L’étude de la fluorescence des cellules T purifiées, fixées et marquées par l’Ac anti-phospho-Erk en fonction des dilutions d’Ac antiCD3 sur la lamelle permet d’objectiver une décroissance de la moyenne de fluorescence avec les dilutions.Notre modèle a l’avantage d’étudier les temps précoces de l’activation. Il pourrait s’appliquer à l’étude de l’immunosénescence. Ainsi l’étude du contact entre une cellule T et des surfaces activatrices pourrait s’avérer être une méthode simple et utile d’exploration précoce de l’activation de lymphocytes T en pratique clinique.L’application de notre modèle à l’étude de l’immunité du sujet âgé est en cours dans le cadre d’une étude prospective comparative de sujets âgés malades et de sujets âgés « sains » recrutés selon les critères du « senieur protocole ».En conclusion, il s’agit d’un travail d’approche mixte à la fois fondamentale et clinique permettant d’étudier les phénomènes d’immunosénescence et leur lien avec la pathologie. / Our work was focused on early events in T cell activation and has proposed a model system for the Interference reflection microscopy-based monitoring of T lymphocytes activation by antibodies coated-surfaces, either with activating anti-CD3 or control anti-HLA-ABC.Our system has allowed to observe that T cell spreading on surfaces is preceded by vertical membrane undulations, generating transient contacts with the underlying surface for approximately 1 minute, and that spreading kinetics of are seven to eight times faster when activating antibodies are involved. At increasing dilutions of antiCD3 Ab on surfaces, the contact area formed between T lymphocytes and activating surfaces is linearly correlated to proliferative responses, as measured by CFSE labelling. Our system allowed also the direct observation, by fluorescent microscopy, of signaling-dependent protein phosphorylation. T cells exposed to decreasing concentrations of antiCD3 had lower phospho-Erk levels, as shown upon fixation and anti-phospho-Erk labeling. Allowing the study early events in T cell activation, our model could be applied to the study of immunosenescence. To monitor contacts between T cells and activating surfaces could be a simple and useful method for early exploration of T lymphocytes activation in clinical practice.We are currently carrying out a comparative prospective study on old sick and healthy subjects, recruited according to " senior protocol " criteria. In conclusion, our work represents a fundamental and clinical mixed approach for the study of immunosenescence-related phenomena and their link with pathologies.

Notre équipe a précédemment rapporté que l'utilisation d'un traitement d'induction lympho-déplétant [les globulines anti-lymphocytaires polyclonales (GALP)], peut entrainer une lymphopénie T CD4 persistante chez certains transplantés rénaux. Celle-ci est associée à certaines anomalies biologiques telles que la présence d'un syndrome inflammatoire chronique. Ce travail de thèse s'intéresse aux facteurs impliqués dans l'induction de ces anomalies puisqu'elles sont associées à une augmentation de l'incidence d'infections, de maladies cardiovasculaires et de décès, habituellement retrouvés chez les personnes âgées. Nous avons montré que les GALP entrainent une diminution de la fonction thymique et une expansion de lymphocytes T à un stade avancé de différenciation pouvant traduire une immunosénescence prématurée. Par ailleurs, une rupture de la barrière intestinale semble favoriser la translocation bactérienne digestive et l'activation d'une inflammation chronique observée en transplantation, via les lipopolysaccharides libérés dans la circulation périphérique. La composition du rnicrobiote intestinal pourrait jouer un rôle dans l'initiation, le maintien et la sévérité de l'inflammation. Nous avons observé des modifications du microbiote après transplantation et après l' antibioprophylaxie utilisée en transplantation. Les mécanismes à l'origine de toutes ces observations restent à élucider mais ce travail permet d'améliorer la compréhension des facteurs impliqués dans le développement de l'immunosénescence et de l'inflammation chronique en transplantation rénale, ouvrant potentiellement la voie à d'intéressantes perspectives thérapeutiques. / We bave previously described that polyclonal anti-lymphocytic globulins (GALP) may contribute to prolonged CD4 T­cell lymphopenia in some renal transplant recipients, associated with some biological abnormalities, such as a chronic inflammatory syndrome. Our work focuses on the factors involved in the induction of tbese abnormalities and susceptible to increase the incidence of infections, cardiovascular diseases and deatb, comparable to the incidence observed in the elderly. We showed that GALP are implicated in the decrease in thymie output and the expansion ofT cells at an advanced stage of differentiation. Both are hallmarks of premature immune senescence. Moreover, the dysfunction of the gut epithelial barrier is responsible for gut bacterial translocation (GBT) and the activation of chronic inflammation observed in chronic kidney disease as well as in renal transplant recipients. The composition of the intestinal microbiota may play a role in the initiation, maintenance and severity of GBT and systernic inflammation. We reported the existence of a dysbiosis a.fier transplantation. The mechanisms involved remain to be elucidated, yet, this work contributes to the understanding of the potential factors involved. in the progression of immune senescence and the persistence of chronic inflammation after kidney transplantation paving the way to new fields of therapeutic research in transplantation

Cette thèse s’insère dans le cadre général de l’étude de la dynamique des populations. La population prise en compte étant constituée de cellules souches normales et/ou cancéreuses. Nous proposons et analysons trois modèles mathématiques décrivant la dynamique de cellules souches. Le premier modèle proposé est un modèle d’équations aux dérivées partielles structurées en âge que nous transformons, via la méthode des caractéristiques, en un système d'équations différentielles à retard pour lequel on étudie l'existence et la stabilité des points d'équilibres. On effectue, après, des simulations numériques permettant d'illustrer le comportement des états d'équilibres. Dans le deuxième modèle, on considère que la durée du cycle cellulaire dépend de la population totale de cellules quiescentes. La méthode des caractéristiques nous permet de réduire notre modèle structuré en âge à un système d'équations différentielles avec un retard dépendant de l'état pour lequel on effectue une analyse détaillée de la stabilité. Nous confirmons, ensuite, les résultas analytiquement obtenus par des simulations numériques. Pour le troisième et dernier modèle de cette thèse, on propose un système d'équations différentielles ordinaires décrivant la dynamique de cellules souches saines et cancéreuses et prenant en compte leurs interactions avec les réponses immunitaires. Ce modèle nous a permis de souligner l'ampleur de l'impact que peuvent avoir différentes infections sur la prolifération tumoral que ce soit par le biais de leurs fréquences, leurs durées ou la façon dont ils agissent sur le système immunitaire. / This thesis fits into the general framework of the study of population dynamics. The population particularly considered in this work is comprised of stem cells with both cases of healthy and cancerous cells being investigated. We propose and analyze three mathematical models describing stem cells dynamics. The first model is an age-structured partial differential model that we reduce to a delay differential system using the characteristics method. We investigate the existence and stability of the steady states of the reduced delay differential system. We, then, conduct some numerical simulations to illustrate the behavior of the steady states. In the second model, the duration of the cell cycle is considered to depend upon the total population of quiescent cells. The method of characteristics reduces the age-structured model to a system of differentialequations with a state-dependent delay. We perform a detailed stability analysis of the resulting delay differential system. We confirm the analytical results by numerical simulations. The third and final model, proposed in this thesis, is an ordinary differential equations model describing healthy and cancerous stem cells dynamics and their interactions with immune system responses. Through this model, we show that the frequency, the duration of infections and their action (positive or negative) on immune responses may impact significantly tumor proliferation.

Le vieillissement s’accompagne d’une altération globale des fonctions physiologiques notamment celles de l’immunité :on parle « d’immunosénescence ». Ce processus se traduit entre autre par l’installation d’un état inflammatoire chronique caractérisé par une augmentation des taux sériques de cytokines telles que l’interleukine(IL)-6 et des protéines de la phase aigüe. Cet état proinflammatoire serait incriminé dans le déclin des fonctions physiologiques, la fragilité et les syndromes gériatriques. Par ailleurs, les maladies cardiovasculaires, la dépression et l’infection chronique par le Cytomégalovirus (CMV) sont également associés à un état inflammatoire chronique. La prévalence de ces comorbidités étant importante chez les patients gériatriques, ces maladies pourraient donc contribuer à l’association observée entre marqueurs de l’inflammation et les syndromes gériatriques.<p>Les infections représentent un problème majeur en gériatrie. Les cellules du système immunitaire inné jouent un rôle important dans les défenses contre les agents pathogènes. La reconnaissance de ceux-ci par les cellules dendritiques, les macrophages ou les monocytes fait intervenir une série de molécules telles que les récepteurs de la famille Toll (TLR). Certains travaux suggèrent que la fonction des cellules de l’immunité innée pourrait être perturbée chez les individus âgés mais ces données restent controversées.<p>Dans ce travail, nous souhaitons aborder les hypothèses suivantes :<p>•\ / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L’atteinte de l’âge sur les populations lymphocytaires T conventionnelles CD4 et CD8 avec l’avancée en âge est relativement bien décrite en périphérie lymphoïde secondaire chez la souris, et dans le sang périphérique chez l’homme. Deux paramètres sont observés : réduction du nombre de ces cellules et altération du ratio naïve/mémoire. À l’inverse, l’évaluation des tissus lymphoïdes tertiaires et des tissus extra lymphoïdes dans les réponses immunes, reste à affiner. Notre étude au cours du vieillissement physiologique du compartiment T fut menée dans des tissus lymphoïdes et non lymphoïdes de souris C57BL/6 wild-type, âgées entre 2 et 6 mois, entre 10 et 14 mois et entre 22 et 26 mois. Nous avons démontré que la lymphopénie T classiquement décrite liée au vieillissement dans les organes lymphoïdes secondaires ne s’applique pas à tout l’organisme : les compartiments intestinaux étudiés présentent une accumulation de cellules TCRαβ+ CD4+ (TCD4) et CD8+ (TCD8). Nos résultats dévoilent un impact différentiel du vieillissement sur le nombre absolu des différents compartiments cellulaires TCRαβ+ dans les organes lymphoïdes et la muqueuse intestinale. Ces résultats suggèrent donc que la lymphopénie T décrite dans les organes lymphoïdes s’établissant au cours du vieillissement pourrait être essentiellement liée à une redistribution des lymphocytes. A l’inverse, la persistance des cellules T régulatrices dans les organes lymphoïdes secondaires pourrait être liée à une production locale dans la muqueuse intestinale. Il semble donc que l’équilibre TCD8/TCD4 peut être différemment affecté selon le site considéré et cette observation peut fournir une justification pour la plus grande susceptibilité aux infections observée avec l’âge. / Consequences of ageing on conventional CD4 and CD8 T lymphocytes populations is relatively well described in murine secondary lymphoid organs and in human peripheral blood: reduction the number of these cells and alteration of naïve/effector-memory ratio in favour of effector-memory cells. Conversely, evaluation in tertiary lymphoid tissues and non-lymphoid tissues remains to be refined. We conducted an exhaustive analysis of T cell compartments during physiological aging in lymphoid and non-lymphoid tissues isolated from wild-type C57BL/6 mice aged of 2 to 6 months, 10 to 14 months and 22 to 26 months. We demonstrated that T lymphopenia described classically associated with aging in the secondary lymphoid organs does not apply to the whole organism: intestinal compartments studied show an accumulation of TCRαβ+ CD4+ cells (TCD4) and CD8+ (TCD8). Our results reveal a differential impact of aging on the absolute number of different TCRαβ+ cellular compartments in lymphoid organs and intestinal mucosa. T cell lymphopenia in secondary lymphoid organs currently associated to ageing may essentially reflect T cell redistribution. TCD8/TCD4 balance may be affected differently depending on the site considered and this observation may provide a rationale for the greater susceptibility to infection observed with age.