Les nanoparticules (NP) ont été introduites en médecine pour développer des médicaments intelligents ou des agents d'imagerie. En raison de leur petite taille (<200 nm), les NP permettent la mise en place de thérapies ciblées, augmentent la diffusion et l’efficacité des drogues, tout en facilitant les modes d’administration et en diminuant les couts de santé publique. Malgré les promesses que présentent les NP pour la médecine, les risques potentiels pour la santé humaine associés à une exposition aux NP restent mal documentés ; en particulier en ce qui concerne leurs effets sur le système immunitaire. Les cellules présentatrices d’antigène (CPA) (comprenant les macrophages et les cellules dendritiques) sont recrutées au site d’inflammation induite par des pathogènes et constituent une ligne de défense majeure pour notre organisme. Les CPA sont dotées d’une activité de phagocytose et endocytose conduisant à une forte internalisation des NP. Ainsi, ces cellules seront parmi les plus affectées par une exposition aux NP et sont un modèle expérimental pertinent pour l’étude du devenir cellulaire des NP et de leurs effets sur l’hôte.Dans cette étude, nous avons étudié si les fonctions de ces cellules pourraient être modifiées par une exposition aux NP. Comme modèles de NP, nous avons choisi l'or (AuNP) et le gadolinium-polysiloxane (GdSi) utilisés comme agent de contraste ou de théranostique, le poly lactic-co-glycolic acid (PLGA) et une nano émulsion lipidique (LNP) développés comme plateforme de délivrance d’antigènes ou de médicaments. Tout d'abord, en utilisant des microsphères fluorescentes comme sonde, nous avons montré que toutes les NP testées n'altèrent pas la capacité de phagocytose de la lignée cellulaire de macrophages J774. Ensuite, l’activation des cellules a été analysée par cytométrie de flux, basée sur l'expression des marqueurs de surface CD-86 et MHC-II. Nous avons établi que l'exposition aux NP n'active pas les cellules dendritiques dérivées de la moelle osseuse (BMDC). Dans le même sens, aucune de ces NP n’induit par elle-même de sécrétions de cytokines par les BMDC. En outre, l’activation de ces cellules par des activateurs connus, tels que le lipopolysaccharide bactérien (LPS) n'est pas modifiée par les NP. Cependant, l'exposition aux AuNP diminue l'expression des cytokines IL-6, IL-12 et IL-23 par les BMDC activées par LPS. Or, ces cytokines sont impliquées dans la polarisation des lymphocytes T CD4 + vers le phénotype T helper approprié (Th). Nous avons analysé si ces modifications de cytokines pourraient modifier la réponse Th. Dans un modèle in vitro de présentation d'antigène, les BMDC ont été incubés avec un antigène modèle (ovalbumine (OVA)) et co-cultivés avec des cellules T spécifiques de l'OVA. L'exposition aux AuNP a conduit à une augmentation des cytokines spécifiques des lymphocytes T: IL-13 (indiquant un déplacement de la balance Th1 / Th2 classique vers Th2) et IL-17 (permettant de diriger les cellules T vers Th17). L'exposition des BMDC aux autres NP de l'étude ne modifie que très faiblement leurs sécrétions de cytokines inflammatoires, et n'a donc pas d'impact sur le destin des lymphocytes T après la présentation de l'antigène.L’ensemble de ces résultats démontrent que GdSi, PLGA et LNP ne modifient pas la phagocytose, l'activation des DC et la présentation antigénique. Cependant, l'exposition aux AuNP modifie les réponses inflammatoires des DC et le devenir des cellules T vers les phénotypes Th2 et Th17. Ces modifications pourraient entraver la physiologie du système immunitaire et contribuer aux maladies chroniques ou à l'auto-immunité. / Nanoparticles (NP) have been introduced in medicine to develop intelligent drugs or imaging agents. Due to their small size (<200 nm), NPs allow the development of targeted therapies, increase drug diffusion and effectiveness while facilitating modes of administration and decreasing public health costs. Nevertheless, the potential risks for human health associated to NP exposure remain poorly documented; especially about their effects on the immune system. Antigen-presenting cells (APC) (including macrophages and dendritic cells) are recruited at the site of pathogen-induced inflammation and constitute to the maintenance of body integrity, engulfing pathogens and delivering signals to other components of the immune system. Due to their internalization abilities, APC accumulate NP in their cytoplasm. Thus, these cells will be among the most affected by exposure to NP and constitute a relevant experimental model for the study of the cellular fate of NP and their effects on the host.In this study, we investigated whether the functions of these cells could be modified by an exposure to NP. As models of NP, we selected gold (AuNP) and gadolinium-polysiloxane (GdSi) used as contrast agent for therapeutic and diagnostic applications, and poly lactic-co-glycolic acid (PLGA) and lipid nano emulsion (LNP) developed as a platform for the delivery of antigens or drugs.First, using fluorescent microspheres as probe, we have shown that all of the tested NP did not alter the phagocytosis capacity of the J774 macrophage cell line. Then, cell activation was analyzed by flow cytometry, based on the expression of the surface markers CD-86 and MHC-II. We have established that NP exposure did not activate bone marrow derived dendritic cells (BMDC). In this way, none of these NP induced cytokine secretions by the BMDC. Furthermore, activation of these cells by known activators, such as bacterial lipopolysaccharide (LPS) was not modified by NP.However, in this case, the cytokine response was altered by AuNP exposure, showing reduced inflammatory cytokine production such as IL-6, IL-12 and IL-23. Interestingly, these cytokines are involved in the polarization of CD4 + T lymphocytes to the appropriate T helper phenotype (Th). In a model of antigen presentation in vitro, this cytokine profile resulted into an altered development of specific immune responses. AuNP exposure increased T cell specific cytokines: IL-13 and IL-4 (indicating a shift of classical Th1/Th2 balance towards Th2) and IL-17 (standing for an alteration of T-cell fate towards Th17). The exposure of BMDC to the other NP of the study only very slightly altered their inflammatory cytokine secretions and therefore did not affect the fate of T lymphocytes after antigen presentation.All together, these results demonstrate that GdSi, PLGA and LNP do not modify phagocytosis, DC activation and antigen presentation. However, exposure to AuNP alters the DC induced inflammatory responses and polarizes the T cell fate towards Th2 and Th17 phenotypes. These changes could impair the physiology of the immune system and contribute to chronic diseases or autoimmunity.

Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs), tels que le benzo(a)pyrène (B[a]P), sont des contaminants environnementaux ubiquistes générés lors de la combustion de matière organique. Ces composés ont été associés au développement d'effets toxiques sur la santé humaine, notamment des effets cancérigènes et immunotoxiques, principalement liés à l'activation du récepteur aux hydrocarbures aromatiques (RAh). Parmi les cellules du système immunitaire, les lymphocytes T apparaissent comme des cibles majeures des HAPs. Des résultats antérieurs, obtenus au laboratoire, ont montré que l'activation des lymphocytes T humains en culture primaire conduit à l’augmentation de l'expression et de la fonction du RAh, suggérant la capacité accrue de ces cellules à répondre à une exposition aux HAPs. Nos objectifs sont : (1) de déterminer les effets du B[a]P sur les profils d'expression génique dans les lymphocytes humains normaux en utilisant des approches à haut débit telle que l'analyse transcriptomique sur puce à ADN, (2) d’évaluer les effets génotoxiques et immunotoxiques du B[a]P en mesurant respectivement les dommages à l'ADN induits et leurs actions immunosuppressives et (3) d’analyser la modulation de ces effets en présence d'autres HAPs. Notre travail identifie les lymphocytes T humains normaux comme un bon modèle pour étudier les effets génotoxiques et immunotoxiques des HAPs, et pour prédire les problèmes de santé humaine liés à l’exposition à ces contaminants. Il permet également de mieux comprendre la régulation par les HAPs de la réponse immune et propose de nouveaux biomarqueurs potentiels de l'exposition à ces contaminants environnementaux. / Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), such as benzo(a)pyrene (B[a]P), are ubiquitous environmental contaminants generated during organic matter combustion. These compounds have been associated with the development of toxic effects on human health, including carcinogenic and immunotoxic effects, mainly related to Aryl hydrocarbon Receptor (AhR) activation. Among the immune system cells, T lymphocytes appear as major targets of PAHs. Previous results, obtained in the laboratory, have shown that activation of primary human T lymphocytes leads to a functional AhR expression increase, suggesting their ability to respond to PAH exposure. Our specific aims are: (1) to determine the effects of B[a]P on gene expression profiles in human normal lymphocytes by using large-scale approaches such as microarray-based transcriptome analysis, (2) to monitor the genotoxic and immunotoxic effects of B[a]P by measuring DNA damage and immunosuppressive actions, respectively and, (3) to analyze the modulation of these effects by the presence of other PAHs. Our work propose primary cultures of activated human T lymphocytes as a good model for studying both genotoxic and immunotoxic effects of environmental contaminants such as PAHs and predicting human health issues. It also gains a comprehensive insight into the immune response regulation after PAH exposure and provides potential new biomarkers of exposure to these environmental contaminants.