L'émergence de nouvelles approches thérapeutiques, basées sur des inhibiteurs de points de contrôle immunitaire (ICI), telles que les anti-CTLA-4 et anti-PD-1, ont révolutionné la prise en charge du mélanome. Cependant les taux de réponses objectives à ces traitements restent relativement faibles et de sévères effets indésirables ou des résistances peuvent survenir. Il est donc nécessaire de comprendre les mécanismes de résistance et d'identifier des biomarqueurs prédictifs de la réponse aux ICI afin d'adapter la stratégie thérapeutique. Notre groupe a identifié des perturbations du métabolisme de la sphingosine 1-phosphate (S1P) dans les cellules de mélanome. Notamment, la surexpression de la Sphingosine Kinase-1 (SK1), une enzyme de production de la S1P qui favorise la progression tumorale en induisant des modifications phénotypiques du microenvironnement tumoral (TME), telles que la stromagenèse, l'angiogenèse et la polarisation M2 des macrophages. Or, la S1P joue un rôle important dans l'immunité car elle régule de nombreux processus comme l'activation, la différenciation et le trafic de nombreuses cellules immunitaires. L'objectif de cette thèse a été de déterminer si l'inhibition de la SK1 affecte la réponse immunitaire anti-tumorale et améliore l'efficacité des ICI. Nous avons mis en évidence que l'expression accrue de SK1 dans les cellules tumorales est significativement associée à une survie plus courte chez les patients atteints de mélanome métastatique traités par anti-PD-1. Ensuite, nous avons démontré, dans un modèle murin, que la diminution de l'expression de SK1 dans la tumeur induit une réduction de la croissance du mélanome qui est associée à une diminution de l'expression de diverses molécules immunosuppressives dans le TME. Cette modification du TME diminue la prolifération mais aussi l'infiltration des lymphocytes T régulateurs (Treg) et par conséquent induit une augmentation du ratio CD8+/Treg, ce qui est associé à un bon pronostic. Une signature immunosuppressive dépendante de SK1 a également été observée dans des biopsies de mélanome humain. De manière importante, nos données révèlent que l'inhibition de SK1 améliore fortement l'efficacité des ICI, tels que les anti-CTLA-4 ou les anti-PD-1, conduisant au rejet des tumeurs et à une amélioration significative de la survie des animaux dans un modèle murin de mélanome. Des résultats significatifs ont également été obtenus dans des modèles de cancer du sein et du côlon. Ici, nous montrons que: i) le ciblage de SK1 dans les mélanomes conduit à une augmentation du rapport intratumoral CD8+/Treg, ii) la combinaison de l'inhibition de SK1 avec des ICI améliore grandement la survie des souris et iii) la SK1 pourrait constituer un nouveau biomarqueur prédictif de la réponse aux ICI chez l'Homme. Par conséquent, nos données ont identifié la SK1 comme une kinase lipidique agissant comme un nouveau point de contrôle immunitaire, qui pourrait être ciblée afin d'améliorer la réponse aux ICI dans différents cancers. / The emergence of new therapeutic approaches, thanks to immune checkpoint inhibitors (ICI), such as anti-CTLA-4 and anti-PD-1, have revolutionized the management of melanoma. However, the objective response rates to these treatments remain relatively low and severe adverse events or resistance can occur. This is why it is essential to understand the mechanisms that underlie resistance and identify predictive biomarkers of the response to ICI in order to adapt the therapeutic strategy. Our group identified perturbations of sphingosine 1-phosphate (S1P) metabolism in melanoma cells. In particular, the overexpression of sphingosine kinase (SK1), an S1P-producing enzyme that promotes tumor progression by stimulating stromagenesis, angiogenesis and polarization of macrophages toward M2 Phenotype. Interestingly, S1P is a well-known regulator of the activation, differentiation and trafficking of many immune cells. This thesis aims at determining whether the inhibition of SK1 improves the anti-tumor immune response as well as the efficacy of ICI. We found that an increased expression of SK1 in tumor cells is significantly associated with shorter survival in patients with metastatic melanoma treated with anti-PD-1. In a mouse model, we also demonstrated that a decreased SK1 expression in tumors leads to reduction of melanoma growth as well as expression of several immunosuppressive factors in the TME. These modifications are associated to significant reduction of proliferation, infiltration of regulatory T cells (Treg) and consequently to an increase in the CD8+/Treg ratio, which is associated with good prognosis. A SK1-dependent immunosuppressive signature has also been observed in human melanoma biopsies. Importantly, our data reveal that inhibition of SK1 strongly enhances the efficacy of ICI, such as anti-CTLA-4 or anti-PD-1, leading to tumor rejection and improved survival in a mouse model of melanoma. Significant results have also been obtained in breast and colon cancer models. Overall, we show that: i) SK1 targeting in melanomas leads to an increase of the intratumoral CD8 + / Treg ratio, ii) the combination of SK1 inhibition with ICI greatly enhances mice survival, iii) SK1 could be a new predictive biomarker of response to ICI in humans. Altogether, our data identified SK1 as a new checkpoint lipid kinase that could be targeted to improve response to ICI in several cancers.

La parodontite est une pathologie immunoinflammatoire, entrainant une destruction du parodonte, suite à l’interaction entre un biofilm dysbiotique et une réponse immunitaire dérégulée. Parodontite et polyarthrite rhumatoïde présentent des mécanismes immunopathogéniques communs. Ainsi, les lymphocytes B (LB) ont un rôle majeur dans l’étiopathogénie de ces deux affections. Nous avons mené deux études cliniques observationnelles sur des cohortes de patients atteints de parodontite et traités pour leur polyarthrite rhumatoïde par deux immunothérapies touchant les LB : un anti-IL-6R(Tolicizumab) et un anti-CD20 (Rituximab). L’utilisation d’un anti-IL-6R a montré une diminution du TNF-α dans le fluide gingival après 6 mois de traitement, sans modification clinique de la parodontite. Par contre, l’anti-CD20, responsable d’une déplétion en LB, a permis une amélioration des paramètres cliniques parodontaux. Ensuite, nous avons étudié le phénotype des LB dans le sang et la gencive de patients atteints de parodontites sévères. Nos résultats montrent une augmentation des LB effecteurs "mémoires switchés" et une diminution des LB1 CD11b+ régulateurs. Notre travail a permis de mieux comprendre la distribution et le rôle des LB dans la réponse immunitaire dans les parodontites, aussi bien au niveau local que systémique et la discussion ouvre de nombreuses pistes de recherche et de nouvelles stratégies thérapeutiques. / Periodontitis is an immunoinflammatory pathologie, leading to periodontal destruction, following the interaction between a dysbiotic biofilm and a deregulated immune response. Periodontitis and rheumatoid arthritis exhibit common immunopathogenic mechanisms. Thus, B cells have a major role in the etiopathogenesis of these two diseases. We conducted two observational clinical studies in cohorts of patients with periodontitis and treated for rheumatoid arthritis with two immunotherapies for B cells: an anti-IL-6R (Tolicizumab) and an anti-CD20 (Rituximab). The use of anti-IL-6R showed a decrease in TNF-α in gingival crevicular fluid after 6 months of treatment, without clinical change in the periodontitis.On the other hand, the anti-CD20, responsible for a depletion in B cells, allowed an improvement of the periodontal clinical parameters. Then we studied the B cells phenotype in the blood and gingiva of patients with severe periodontitis. Our results show an increase in effector "switched memory" B cells and a decrease in regulator CD11b+ B1 cells.Our work has provided a better understanding of the distribution and role of B cells in the immune response in periodontitis, both locally and systemically, and the discussion opens many research approaches and new therapeutic strategies.

Les lymphocytes T Vgamma9Vdelta2 humains constituent la sous-population majoritaire de lymphocytes Tgammadelta dans le sang chez l'adulte sain et représentent 1% à 4% des cellules mononucléées du sang périphérique (PBMC). Ce sont des lymphocytes T non conventionnels activés par des antigènes non peptidiques, les phosphoantigènes (PAgs) sans nécessité de restriction par les molécules du CMH. Ils jouent un rôle essentiel dans l'immunité anti-infectieuse et antitumorale, notamment en sécrétant des cytokines pro-inflammatoires et des molécules lytiques au contact de leurs cellules cibles. L'efficacité des lymphocytes T Vgamma9Vdelta2 en immunothérapie anticancéreuse est aujourd'hui démontrée mais reste fortement limitée en raison de la grande toxicité de l'IL-2 requise pour leur expansion. Toutes les cytokines de la famille de l'IL-2 possèdent la même toxicité intrinsèque, en raison de la chaîne gamma commune à tous les récepteurs de cette famille. Il est donc nécessaire de trouver une molécule alternative à l'IL 2, moins toxique mais tout aussi efficace, dont la transduction du signal ne dépend pas de la chaîne gamma. L'IL-33 est une cytokine de la famille de l'IL-1 appartenant au groupe des alarmines, dont le récepteur ST2/IL-1 RAcP est gamma chain-indépendant. Elle est naturellement présente dans le microenvironnement tumoral et son récepteur ST2 est exprimé sur de nombreuses cellules de l'immunité innée et adaptative. L'IL-33 est une cytokine pluripotente, pouvant induire à la fois des réponses immunitaires de type Th2 ou Th1. Néanmoins, aucune donnée n'était disponible quant à la bioactivité de l'IL-33 sur les lymphocytes T Vgamma9Vdelta2. Mes travaux de thèse ont donc consisté à déterminer si l'IL-33 pouvait potentialiser les fonctions anticancéreuses des lymphocytes T Vgamma9Vdelta2. Au cours de cette étude, nous avons montré que l'IL-33 associée à un PAg induit la prolifération et l'amplification des lymphocytes T Vgamma9Vdelta2 au sein des PBMC. Après amplification, les lymphocytes T Vgamma9Vdelta2 induits avec de l'IL-33 sécrètent des cytokines de type Th1 INF-gamma et TNF-alpha et ont une activité cytotoxique semblable à ceux induits avec de l'IL-2. De plus, nous avons mis en évidence que la prolifération des lymphocytes T Vgamma9Vdelta2 induite par l'IL-33 est issue d'un mécanisme complexe dépendant d'une interaction avec les lymphocytes T CD4. L'ensemble de ces résultats suggère que l'IL-33 pourrait représenter une bonne alternative à l'IL-2 dans les protocoles d'immunothérapie anticancéreuse impliquant des lymphocytes T Vgamma9Vdelta2. / Human Vgamma9Vdelta2 T cells represent the most prominent subset of gammadelta T cells in the blood of healthy adults, representing 1 to 4% of peripheral blood mononuclear cells (PBMC). These cells are non-conventional lymphocytes activated by non peptidic antigens, the phosphoantigens (PAgs), without restriction by MHC molecules. They are very important actors of anti-infectious and antitumor immune responses. Indeed, their activation upon a contact with their target cells lead them to secrete pro-inflammatory cytokines and lytic granules mediating cell cytotoxicity. Their efficacy in cancer immunotherapy is now demonstrated but appears strongly limited by the toxicity of IL-2 which is essential for their expansion. All the cytokines of the IL-2 family have the same toxicity owing to the gamma chain shared by all the receptors of the family. Therefore, it appears crucial to find as effective but safer alternative to IL-2 which signaling does not depend on the gamma chain. IL-33 is a member of IL-1 family belonging to the alarmins which its receptor ST2/IL-1RAcP does not require the gamma chain. It is naturally present in the tumor microenvironment and ST2 is expressed on numerous innate and adaptive immune cells. IL 33 is a multipotent cytokine able to sustain both Th2 and Th1 immune responses. However, its bioactivity on Vgamma9Vdelta2 T cells has never been studied. The aim of my PhD thesis consisted in determining if IL-33 could promote Vgamma9Vdelta2 T cell anticancer functions. We found that IL-33 enhances the proliferation and the amplification of PAg-activated Vgamma9Vdelta2 T cells. Moreover, we found that IL-33-induced Vgamma9Vdelta2 T cells display the same anticancer functions than those induced by IL-2, through their secretion of Th1 type cytokines and to their cytotoxic activity towards cancer cells. Interestingly, we found that Vgamma9Vdelta2 T cell proliferation induced by IL-33 is due to a complex mechanism requiring interaction with CD4 T cells. Altogether, these results suggest that IL-33 represents a potential alternative to IL-2 in Vgamma9Vdelta2 T cell-based immunotherapies.

S’appuyer sur le métabolisme pour lutter contre la prolifération tumorale est une démarche qui commence à montrer de nombreux résultats. Notamment, il a été montré que la privation en nutriments ou jeûne permettait de ralentir l’incidence et la croissance de plusieurs modèles tumoraux en préclinique, effet d’autant plus important quand il est combiné aux agents chimiothérapeutiques. Notre laboratoire a identifié des agents capables de mimer certains effets biochimiques du jeûne. Ces composés, nommés Caloric Restriction Mimetics, permettent également d’améliorer l’effet antitumoral de plusieurs chimiothérapies. De façon importante, le système immunitaire était nécessaire à l’efficacité de ces différentes combinaisons thérapeutiques. Mon projet de thèse avait donc pour objectifs de comprendre en quoi ces traitements impactaient les populations immunitaires infiltrées dans la tumeur et si ces modulations métaboliques pouvaient être mises à profit en combinaison d’autres thérapies anticancéreuses. / Taking advantage of metabolism to fight against tumor proliferation begin to show several results. Indeed, it has been demonstrated that fasting had the potential to reduce the incidence and the proliferation of differents preclinical tumor models. This effect could be further enhanced when combined with chemotherapeutics agents. Thus, our laboratory has pinpointed compounds that have the ability to mimic some of the biochemical properties of nutrient deprivation. Those compounds, named Caloric Restriction Mimetics, can also improve the antitumor effect of several chemotherapies. Importantly, immune system is necessary to the efficiency of those therapeutics combinations. Accordingly, my thesis project was to understand in which manner tumor immune infiltrated populations were impacted by those treatments, and if those metabolic modulators could benefit to others anticancer therapies.

La dernière décennie a connu une révolution dans le traitement du cancer en s'éloignant des médicaments conventionnels qui ciblent directement la tumeur (comme les chimiothérapies et les thérapies moléculaires ciblées) au profit des immunothérapies, et en particulier les inhibiteurs des "checkpoint" immunitaires. Ces immunothérapies libèrent sélectivement le système immunitaire de l'hôte contre la tumeur et ont démontré une rémission durable sans précédent chez des patients atteints de cancers que l'on croyait incurables, comme le mélanome métastatique, le carcinome rénal métastatique et les stades avancés du cancer du poumon non à petites cellules. Cependant, plus de la moitié des patients ne répondent pas à ces traitements, et sont donc contraints à recevoir d’autres traitements potentiellement toxiques et coûteux. Face aux résultats prometteurs des immunothérapies anti‐PD1/PD‐L1, la recherche de nouvelles cibles/marqueurs moléculaires permettant d'améliorer l'efficacité et de permettre un traitement personnalisé s'est intensifiée. Nos travaux portent sur l’étude de la protéine Sequestosome 1 (SQSTM1/p62) qui est un substrat de l'autophagie sélective et une plateforme de signalisation impliquée dans l’agressivité tumorale. Nous mettons en évidence l’implication de SQSTM1/p62 dans l'inflammation tumorale et dans l’évasion immunitaire et ceci grâce à la stabilisation du messager de PD‐L1. Nous observons que la surexpression tumorale de SQSTM1/p62 caractérise les tumeurs infiltrées et immunosuppressives qui répondent le mieux aux anti‐PD1/PD‐L1. Ainsi, nous proposons SQSTM1/p62 en tant que biomarqueur potentiel et cible thérapeutique pour améliorer la stratification des patients susceptibles de répondre aux immunothérapies. / The past decade has witnessed a new revolution in cancer treatment by shifting away from the conventional drugs that directly target the tumor (such as chemotherapies and molecular targeted therapies) towards immune‐based therapies, and in particular the so‐called immune checkpoint inhibitors. These immunotherapies selectively release the host immune system against the tumor and have shown unprecedented durable remission for patients with cancers that were thought incurable such as metastatic melanoma, metastatic renal cell carcinoma and late stages of non‐small cell lung cancer. However, more than half of the patients fail to respond to these treatments and are therefore forced to receive other potentially toxic and costly treatments. In this era of promising anti‐PD1/PD‐L1 immunotherapies, the quest for reliable molecular markers/therapeutic targets that would enhance the effectiveness and allow a personalized adaptation of the treatments has intensified. In our work we focus on the scaffold protein and autophagy adaptor Sequestosome 1 (SQSTM1/p62), and we show that it is required for tumor inflammation and immune evasion. We find that SQSTM1/p62 tumor overexpression characterizes infiltrated and immunosuppressive tumors and predicts for response to anti‐PD1/PD‐L1 therapies. Thus, we propose SQSTM1/p62 as a potential biomarker and a therapeutic target to improve the stratification of patients to immunotherapies.

Les cellules NK sont des lymphocytes de l’immunité innée qui ont un rôle majeur dans le contrôle précoce des infections virales et dans l’immunosurveillance des tumeurs. Cependant, en cas de stimulation chronique, un état d’anergie, où les cellules NK n’exercent plus leur fonction a été mis en évidence. Les mécanismes conduisant à cette perte de fonction demeurent mal caractérisés et s’il s’agit d’une cause ou d’une conséquence de la chronicité n’est pas non plus déterminé. Cibler les cellules NK constitue une perspective thérapeutique de choix mais nécessite une meilleure compréhension de ces aspects. L’objectif de ce travail de thèse s’articule autour de trois points. Premièrement, nous avons généré un modèle tumoral murin sensible aux cellules NK permettant l’étude de la réponse anti-tumorale et l’établissement d’une stimulation chronique. Deuxièmement, l’utilisation de ce modèle a permis d’investiguer les mécanismes conduisant à la perte de fonctionnalité des cellules NK et de tester des stratégies de restauration. Enfin, nous avons mené une étude parallèle, chez l’homme, par analyse d’une cohorte de patients chroniquement infectés par le virus de l’Hépatite B dans le but de déterminer le phénotype des cellules NK et d’identifier les causes conduisant à leur perte de fonction dans ce contexte / NK cells are innate lymphocytes which play a crucial role in the early control of viral infection and in tumor immunosurveillance. However, a state of tolerance, where NK cells are poorly functional, occurs in the context of chronic stimulation. The mechanisms leading to this process remain poorly understood and whether this is a cause, or a consequence of chronicity is unknown. Targeting NK cells appears to be a potent therapeutic strategy but requires further investigation. With the lack of clarity in the field this work had three main objectives. First, we engineered a tumoral mouse model that was strongly immunogenic for NK cells and thus allowed us to study the anti-tumoral response of NK cells and to trigger chronic stimulation. Then, we used this model to investigate the mechanisms driving NK cell loss of function and to test potential therapeutic strategies to reverse this state. Finally, in the context of human chronic infection we analyzed samples from HBV infected patients in order to determine the phenotype, function and signaling capacity of NK cells to identify the drivers of NK cell dysfunction

De nouveaux traitements comme l’immunothérapie ont été proposés en oncologie. Ils sont basés sur les mécanismes de régulation du système immunitaire. Cependant tous les patients ne répondent pas à ces nouveaux traitements. Afin de pouvoir les identifier, on mesure l’association des marqueurs immunologiques exprimés à la réponse au traitement ainsi qu’à la toxicité à l’instaurationdu traitement et leur évolution sous traitement. En situation observationnelle, l’absence de tirage au sort empêche la comparabilité des groupes et l'effet mesuré est juste une mesure d'association. Les méthodes d’inférence causalepermettent dans certains cas, après avoir identifié les sources de biais de par la construction de diagrammes acycliques dirigés (DAG), d'atteindre l’interchangeabilité conditionnelle entre exposés et non exposés etpermettent l’estimation d’effets causaux. Dans les cas les plus simples où le nombre de variables est faible, il est possible de dessiner leDAG à partir d’expertise. Dans les situations où le nombre de variables explosent, des algorithmes d’apprentissage ont été proposés pour retrouver la structure de ces graphes. Néanmoins ces algorithmes font d’une part l’hypothèse qu’aucune information n’est connue et n’ont été développés que dans les cas où les covariables sont mesurés à un seul temps. L’objectif de cette thèse est donc de développer ces méthodes d’apprentissages de graphes à des données répétées, puis d’intégrer des connaissances a priori pour améliorer l’estimation de ceux-ci. Une fois les graphes appris les modèles causaux peuvent être appliqués sur les biomarkers immunologiques répétés pour détecter ceux qui sont associés à laréponse et/ou la toxicité. / In oncology, new treatments such as immunotherapy have been proposed, which are based on regulation of the immune system. However, not all treated patient have a long-term benefit of the treatment. To identify those patients who benefit most, we measured markers of the immune system expressed at treatment initiation and across time. In an observational study, the lack of randomization makes the groups not comparable and the effect measured is just an association. In this context, causal inference methods allow in some cases, after having identified all biases by constructing a directed acyclic graph (DAG), to get close to the case of conditional exchangeability between exposed and non-exposed subjects and thus estimating causal effects.In the most simple cases, where the number of variables is low, it is possible to draw the DAG with experts’ beliefs. Whereas in the situation where the number of variables rises, learning algorithms have been proposed in order to estimate the structure of the graphs. Nevertheless, these algorithms make the assumptions that any a priori information between the markers is known and have mainly been developed in the setting in which covariates are measured only once. The objective of this thesis is to develop learning methods of graphs for taking repeated measures into account, and reduce the space search by using a priori expert knowledge. Based on these graphs, we estimate causal effects of the repeated immune markers on treatment response and/or toxicity.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les modèles animaux ont largement contribué à notre compréhension de l’immunologie humaine et des mécanismes pathologiques associés au développement des maladies. Cependant, les modèles murins ne permettent pas de reproduire toute la complexité des pathologies humaines. Les souris à système immunitaire humain (HIS), par leur capacité à récapituler l’hématopoïèse humaine et à être infectées par des pathogènes humains, constituent une solution de choix pour combler ce fossé inter-espèce. Après greffe de cellules souches hématopoïétiques humaines, des souris hôtes sévèrement immunodéprimées permettent un haut niveau de développement du système hémato-lymphoïde humain tout au long de leur vie. Cependant, certains types cellulaires, comme les cellules lymphoïdes innées, ne parviennent pas à se différencier et à fonctionner normalement dans les modèles murins HIS actuels. Ici, nous décrivons le développement d’un modèle souris HIS original, nommé BRGSF, montrant une amélioration de la maturation, de la fonction et de l’homéostasie des cellules natural killer (NK) humaines et des autres ILCs. De plus, en récapitulant les différentes étapes du développement des ILCs humaines, ce modèle souris BRGSF nous a permis d’identifier pour la première fois un précurseur d’ILC (ILCP) présent à la fois dans notre modèle HIS ainsi que dans le sang périphérique et plusieurs organes lymphoïdes et non-lymphoïdes humains. Cette population circulante d’ILCPs pourrait constituer un substrat pour la production d’ILCs matures dans les tissus périphériques en réponse à des stress environnementaux, inflammatoires et/ou infectieux. Dans une seconde partie de ce travail de thèse, nous avons utilisé ces souris BRGS afin de tester l’efficacité de deux immunothérapies reposant sur les lymphocytes innés pour le traitement d’un carcinome colorectal exprimant EGFR et muté pour KRAS. La première approche a consisté en la co-administration des cellules NK dérivées de sang de cordon ombilical et d'anticorps monoclonal cetuximab afin de promouvoir le mécanisme de cytotoxicité cellulaire dépendante des anticorps (ADCC) contre la tumeur. La seconde stratégie a reposé sur l’injection de nanobodies VHH combinant l’inhibition de l’EGFR et l’activation spécifique du récepteur Vγ9Vδ2 des cellules T effectrices. Les résultats de cette étude soulignent l’importance des modèles murins HIS pour la compréhension du développement des lymphocytes innés humains et pour mieux les mettre à profit dans les thérapies anti-tumeurs / Animal models have extensively contributed to our understanding of human immunobiology and to uncover the underlying pathological mechanisms occurring in the development of the disease. However, mouse models do not always reproduce the genetic complexity inherent in human disease conditions. Human immune system (HIS) mouse models that are susceptible to human pathogens and can recapitulate human hematopoiesis provide one means to bridge the interspecies gap. Severely immunodeficient host mice support life-long, high level human hematolymphoid development after engraftment with human hematopoietic stem cells (HSC). However, the differentiation and function of some blood cell types, including innate lymphoid cells (ILCs), is poorly characterized in current HIS mice. Here we describe the development of a novel HIS mouse model, named BRGSF, which demonstrate enhanced maturation, function and homeostasis of human natural killer (NK) cells and other ILCs. Furthermore, the BRGSF-based HIS mouse model recapitulated the developmental stages of human ILCs. We could identify for the first time an ILC precursor (ILCP) population that is present both in HIS mice and in human peripheral blood as well as in several lymphoid and non-lymphoid human tissues. This circulating human ILCP population may provide a substrate to generate mature ILCs in tissues in response to environmental stressors, inflammation and infection. In a second part of the thesis we used BRGS immunodeficient mice to assess two innate lymphocyte-based immunotherapeutic approaches for treating EGFR-expressing KRAS-mutated colorectal carcinoma in vivo. The first model used a combination of umbilical cord blood (UCB)-derived NK cells and the monoclonal antibody cetuximab to promote antibody dependent cell cytotoxicity (ADCC) against the tumors. In a second model, we evaluated the therapeutic suitability of novel bispecific VHH constructs that combine inhibition of the EGFR with the target-specific activation of effector Vγ9Vδ2-T cells. These studies highlight the utility for HIS-based mouse models to understand human innate lymphocyte development and to harness these potent effectors for anti-tumor therapies.

Chez la souris, la thérapie anti-HER2 est dépendante de la présence de cellules T CD8+IFN-γ+ et des réponses IFN de type I. Ces IFN sont induits par les TLRs suite à la reconnaissance de signaux de danger, appelés PAMPs et DAMPs. Les TLR-3 et TLR-9 sont tous deux de bons inducteurs d’IFN de type I et sont également capable d’agir en synergie afin d’augmenter les niveaux d’IFN-γ, de TNF-α et d’IL-12. Notre hypothèse fut que la stimulation de ces deux TLRs mènerait à l’amélioration de l’activité anti-tumorale du trastuzumab via le recrutement et l’activation des cellules immunitaires. Nos buts furent de confirmer le potentiel thérapeutique de la combinaison de l’anticorps anti-HER2, de l’agoniste de TLR-3, le poly(I:C), et de l’agoniste de TLR-9, le CpG ODN. Des études in vivo et in vitro nous ont permis de découvrir une synergie entre ces agents qui résulte en une cytotoxicité ciblée plus efficace. De plus, cette thérapie s’avéra efficace chez des modèles CD8-dépendants et CD8-indépendents. Les souris purent rejeter leur tumeur et demeurer sains plusieurs semaines après l’arrêt des injections. Ces souris étaient également protégées lors d’un challenge, soulignant ainsi la présence d’une immunité mémoire. Nous avons aussi découvert que l’administration combine de trastuzumab des deux agonistes de TLRs mène à des réponses systémiques. Des études de déplétion confirmèrent que les cellules T CD8+ sont cruciales pour la protection à long terme des animaux, mais que les pDC sont moins impliquées que ce que l’on pourrait croire. Leur absence n’a que modestement affecté les effets de notre thérapie. À l’opposé, les cellules NK sont d’importants médiateurs des effets thérapeutiques. Des expériences d’ADCC ont révélé que le CpG ODN et poly(I:C) ont tous deux la capacité d’améliorer les fonctions des cellules NK, mais que la stimulation simultanée des TLR-3 et TLR-9 permet de maximiser les effets bénéfiques du trastuzumab. De la même manière, l’addition de CpG ODN et de poly(I:C) aux anticorps anti-HER2 a permis d’augmenter les réponses pro-inflammatoires, plus spécifiquement l’IFN-γ, le TNF-α, l’IP-10 et l’IL-12. / In murine models, anti-HER2 therapy has been shown to be dependent on IFN-γ-producing CD8+ T cells and type I IFN responses. These IFN are induced by TLRs following the recognition of danger signals, called PAMPs or DAMPs. Both TLR-3 and TLR-9 are well known inducers of type I IFN and were also shown to act synergistically to enhance the levels of IFN-γ, TNF-α, and IL-12. Our hypothesis thus was that the stimulation of those two TLRs would lead to an enhancement of the activity of trastuzumab against tumor cells by the recruitment and activation of immune cells. Our goals were to assess the potential therapeutic effects of a combination of anti-HER2 mAbs, TLR-3 agonist poly(I:C) and TLR-9 agonist CpG ODN. In vivo and in vitro studies enabled us to discover a synergy between all agents resulting in a more efficient targeted cytotoxicity. Moreover, this therapy was fully effective in a CD8-dependant cell line as well as a CD8-independent one. Mice were able to completely reject their tumor and remain tumor-free weeks after the injections. Those mice were also protected against a rechallenge, thus underlining the presence of an immune memory. We also discovered that the combined administration of trastuzumab and the TLR agonists leads to systemic responses. Depleting studies confirmed that T CD8+ cells are crucial for the animal to remain tumor-free on the long term, but that pDC are far less involved than what we could have thought. Their absence only modestly affected the outcome of our therapy. On the counterpart, NK cells were important mediators of the therapeutic effect. ADCC assays revealed that both CpG ODN and poly(I:C) are able to enhance the functions of NK cells, but that simultaneous stimulation of the TLR-3 and TLR-9 allows to maximize the beneficial effects of trastuzumab. The same way, the addition of both CpG ODN and poly(I:C) to the anti-HER2 mAbs further enhanced pro-inflammatory responses, more specifically IFN-γ, TNF-α, IP-10 and IL-12.