La richesse de la peau en cellules présentatrices d'antigènes fait de ce tissu un site prometteur pour la vaccination. Des différences dans les réponses humorales et cellulaires induites par voie transcutanée et intradermique, en comparaison des voies conventionnelles, sont observées in vivo chez l'Homme. Ces observations mettent en évidence la mauvaise compréhension des mécanismes immunitaires induits dans la peau. Un modèle ex vivo d'explant de peau humaine nous a permis d'étudier les évènements précoces de l'immunité innée induits suite à l'administration d'un antigène par voie cutanée. Nous avons mis en évidence un nouveau mécanisme induit en réponse à une stimulation par des agonistes de TLRs. Nous montrons que la production de la cytokine IL- 32 par les kératinocytes contribue à l'activation des cellules de Langerhans. Une analyse protéomique des modifications induites dans le micro-environnement cutané, suite à l'administration intradermique d'un vaccin Influenza, nous a permis d'établir une signature de la réponse inflammatoire cutanée. Nous observons l'expression de protéines impliquées dans l'immunité cutanée mais également dans l'adhésion cellulaire, le métabolisme des glucides et des lipides. Enfin, nous avons observé la capacité de la méthode de rupture de la barrière cutanée « Cyanoacrylate Skin Surface Stripping » (CSSS), utilisée par la voie transcutanée, à induire la surexpression de cytokines et chimiokines cruciales pour la mise en place d'une réponse immunitaire cutanée. Ces données sont importantes pour l'amélioration de la compréhension des mécanismes immunitaires induits dans la peau et pour la mise en place de nouvelles stratégies vaccinales. / Skin richness in immune cells in antigen presenting cells make the skin a promising site for vaccination strategies. Differences in humoral and cellular responses induced in vivo were observed in humans, between studies using intradermal and transcutaneous vaccine administration compared to conventional routes. Theses results highlight that immune molecular mechanism induced in the skin remains poorly understood. An ex vivo human skin explant model was used to analyze early immune events induced after cutaneous antigen administration. We have demonstrated, for the first time, the role of IL-32 produced by keratinocytes in Langerhans cell activation, after TLRs agonists skin cells stimulation. A proteomic analysis of modifications induced in skin microenvironment, after intradermal Influenza vaccine administration, showed the detection of new protein biomarkers from cells adhesion signalling and carbohydrates and lipids metabolism associated with known protein biomarkers from cutaneous inflammatory. In addition, we have observed the ability of the Cyanoacrylate Skin Surface Stripping (CSSS) method, a mild skin disruption method, to promote cytokines and chemokines overexpression by epidermal cells, which are crucial in cutaneous immune response establishment. Theses results allow the better comprehension in immune molecular and cellular mechanism induced in the skin and the development of new vaccination strategies.

De par sa capacité à détecter les microorganismes et à mettre en place une défense anti-infectieuse rapide, l’immunité innée représente la première ligne de défense de l’hôte. La réponse immunitaire innée est déclenchée par des motifs microbiens moléculaires universels et conservés reconnus par des récepteurs innés parmi lesquels les "Toll-like Receptors" (TLR). L’activation de ces récepteurs induit une inflammation locale et une réponse antimicrobienne adaptée au pathogène. Ces propriétés biologiques ont permis de d’envisager l’utilisation des TLR comme cible thérapeutique antiinfectieuse. Dans ce contexte il a été montré que la flagelline, le composant majeur des flagelles bactériens et le seul agoniste de TLR5 décrit à ce jour, possédait des propriétés anti-infectieuses. Des études chez la souris ont montré que la flagelline induisait une forte production, par des cellules lymphoïdes innées, d’IL-22, une cytokine impliquées dans la protection des muqueuses. Par ailleurs, la forte expression de TLR5 par les cellules épithéliales laisse présager un rôle de ces cellules dans les propriétés anti-infectieuses de la flagelline. Toutefois, les mécanismes moléculaires et cellulaires effecteurs responsables des effets antimicrobiens de l’agoniste de TLR5 restent à définir.Au cours de ce travail de thèse, nous avons étudié les capacités anti-infectieuses de la flagelline dans deux modèles infectieux chez la souris. Nous avons tout d’abord montré que l’administration systémique de flagelline, en prophylaxie c’est-à-dire préalablement au challenge infectieux, permettait de protéger d’une infection intestinale par Yersinia pseudotuberculosis. La protection induite par la flagelline est observable lors d’une infection par la voie muqueuse mais est absente lors d’un challenge infectieux par la voie systémique, démontrant ainsi le caractère muqueux de la protection. L’effet protecteur de la flagelline dans notre modèle est dépendant de l’expression de TLR5 et indépendant de l’IL-22. Cette étude suggère donc un mécanisme original de protection médié par la flagelline, indépendant de l’IL-22.Nous avons également analysé la capacité anti-infectieuse de la flagelline dans un modèle murin d’infection respiratoire à Streptococcus pneumoniae. Nous avons notamment montré que la flagelline pouvait être utilisée en thérapeutique lorsqu’elle était associée à un antibiotique. En effet, l’association d’amoxicilline ou de co-trimoxazole avec la flagelline (voie intranasale) a permis de protéger des souris infectées par une dose létale de S. pneumoniae comparativement à l’antibiotique seul. L’efficacité de cette thérapie est dépendante de l’activation de TLR5 et est associée à une infiltration pulmonaire importante de polynucléaires neutrophiles. Ce traitement combinatoire améliore également la protection dans un modèle de surinfection pneumococcique post-grippale. Ces résultats montrent que la combinaison agoniste de TLR5/antibiotique améliore la réponse anti-infectieuse pulmonaire et permettent d’envisager de nouvelles stratégies antibactériennes dans le cas d’infections où les antibiotiques montrent leurs limites (infections nosocomiales, bactéries multirésistantes…). / With its ability to sense micro-organisms and to induce a rapid defense against infections, innate immunity represents the first line of host’s defense. The innate immune response is triggered by universal and conserved microbial molecular patterns recognized by innate receptors including the Toll-like receptors (TLRs). Activation of these receptors induces local inflammation and antimicrobial response against pathogens. These biological properties have allowed considering the use of TLR as anti-infective therapeutic target. In this context it has been shown that flagellin, the major component of bacterial flagella and the agonist of TLR5, had anti-infectious properties. It was shown that flagellin induces a strong production by innate lymphoid cells of IL-22, a cytokine involved in the protection of mucosa. Furthermore, the strong expression of TLR5 by epithelial cells suggests a role for these cells in the anti-infectious properties of flagellin. However, the molecular and cellular mechanisms responsible for the antimicrobial effects of the TLR5 agonist remained to be defined.In this thesis, we studied the anti-infectious properties of flagellin in two infectious murine models. We first showed that systemic administration of flagellin, prior to infectious challenge, protect against an intestinal infection with Yersinia pseudotuberculosis. The protection induced by flagellin is observable upon infection by mucosal route but is absent during a challenge by the systemic route, thus demonstrating the role of the mucosa for the protection. The anti-bacterial effect in this model is dependent on the expression of TLR5 and independent of the innate lymphoid cells’ IL-22 production. This study suggests a novel mechanism of flagellin-mediated protection, independent of the IL-22.We also analyzed the anti-infectious abilities of flagellin in a murine model of respiratory infection by Streptococcus pneumoniae. In particular, we showed that flagellin could be used in therapy when combined to an antibiotic. Indeed, the combination of amoxicillin or co-trimoxazole with flagellin protected mice infected with a lethal dose of S. pneumoniae compared to antibiotic standalone. The effectiveness of this therapy was dependent on the activation of TLR5 and was associated with pulmonary infiltration of neutrophils. This combinatory treatment also improved the protection in a model of post-influenza pneumococcal superinfection. These results show that the combination of TLR5 agonist / antibiotic ameliorates pulmonary anti-infectious response and allow to consider new antibacterial strategies against infections when antibiotics reach their limits (nosocomial infections, multiresistant bacteria ...).

Durant ma thèse, nous avons identifier PlpA comme une cytotoxine conservée dans des isolats cliniques d'origines diverses, contrairement à son homologue, le facteur de virulence ExoU de Pseudomonas aeruginosa. Un rôle dans la cytotoxicité envers des cellules phagocytaires de l'immunité innée a été attribué à PlpA, et celui-ci dépend de l'intégrité de la dyade catalytique Ser/Asp, caractéristique des protéines de la famille des patatines. Un interactome réalisé in vivo dans des cellules hôtes nous a permis d'identifier des transporteurs de la mitochondrie comme partenaires de PlpA. L'interaction de PlpA avec ses partenaires mitochondriaux, aurait de manière inattendue un effet anti-apoptotique sur les macrophages, mais conduit cependant, à la mort de ceux-ci vraisemblablement par un phénomène de nécrose induite.PlpD a précédemment été caractérisée par Salacha et ses collaborateurs comme étant l'archétype du Système de Sécrétion de Type Vd (2010). Bien que le mécanisme précis de sécrétion de cette protéine reste à ce jour mal connu, nos travaux ont permis de lui attribuer un rôle dans la compétition bactérienne, conférant ainsi un avantage compétitif aux souches qui la possède. D'ailleurs, l'analyse phylogénétique de PlpD (Salacha et al., 2010 ; Heinz & Lithgow 2014) révèle la conservation de cette protéine au sein de nombreuses espèces vivants dans un environnement hostile, suggérant ainsi la nécessité de cette protéine dans l'implantation et la conservation de niches écologiques, que se soit dans l'environnement ou au cours d'infections polymicrobiennes chez un organisme hôte. / During my PhD, in the PAO1 strain of Pseudomonas aeruginosa, we identified PlpA as a cytotoxin conserved in clinical isolates of various origins, contrary to its virulence factor ExoU homologues. A cytotoxic role of PlpA has been highlighted against phagocytic cells, and showed to depend on the integrity of its Ser/Asp catalytic dyad. An in vivo interactome allowed us to identify mitochondrial transporters as partners of PlpA. Interestingly, PlpA interaction with these partners has an anti-apoptotic effect on macrophages but ultimely allows macrophages death probably by a necroptosis phenomenon. PlpD was previously described by Salacha and collaborators as the SST5d archetype (Salacha et al., 2010). While its exact secretion mechanism remains poorly understood, our work allowed showing that it played a role in bacterial competition. PlpD phylogenetic analysis (Salacha et al., 2010 ; Heinz & Lithgow 2014) revealed its conservation in many species living in hostile environments, suggesting its necessity in the implantation and conservation of ecological niches in the environment or during polymicrobial infections into host organism.

Dans la première partie de cette thèse, nous avons cherché à déterminer le rôle de l’éosinophile circulant dans l’asthme par une approche transcriptomique. Nos résultats suggèrent que l’éosinophile recruté sur un site inflammatoire présente des fonctions immunomodulatrices, importantes dans la réparation tissulaire et le retour à l’homéostasie. Dans la deuxième partie de cette thèse, nous avons étudié le rôle des cellules NK et des cellules lymphoïdes innées de type 2 (ILC2) dans l’inflammation asthmatique. Les cellules NK circulantes sont fortement activées dans l’asthme sévère et ont la capacité d’induire l’apoptose d’éosinophiles autologues in vitro. La PGD2 induit la production d’IL-13 par les ILC2 en synergie avec les cytokines épithéliales IL-25 et IL-33. Enfin, ces fonctions sont régulées par la LXA4. En conclusion, notre travail de thèse met en lumière de nouveaux rôles pour l’éosinophile et les cellules lymphoïdes innées dans l’immunopathologie de l’asthme. / In the first part of the thesis, we adopted a transcriptomic-based approach to investigate the activation state of circulating eosinophils in patients with asthma and other unrelated hypereosinophilic diseases. Taken together, our results, which suggest that esoinophils, recruited to inflammatory sites exhibit non-specific immunomodulatory functions important for tissue repair and homeostasis. In the second part of the thesis, we investigated the role of NK cells and type 2 innate lymphoid cells (ILC2) in asthma inflammation. Circulating NK cells are highly activated in severe asthma and promote apoptosis of autologous eosinophils in vitro. ILC2 generate interleukin-13 in response to prostaglandin D2 alone and in a synergistic manner with the airway epithelial cytokines IL-25 and IL-33. Finally, these functions are regulated by lipoxine A4. In conclusion, this thesis highlights new roles for eosinophils and innate lymphoid cells in asthma immunopathology.

La protéine Vif (Viral infectivity factor) joue un rôle essentiel dans la réplication virale et dans le pouvoir infectieux du VIH-1. Elle est aussi qualifiée de « protéine de contre-défense » car elle neutralise un facteur cellulaire à action antivirale, APOBEC3 en recrutant le complexe de la E3 ubiquitine ligase formé de CBFβ/EloB/EloC/Cul5/Rbx2, qui va entrainer sa polyubiquitinilation et sa dégradation. APOBEC3 comprend une famille de protéines présentes dans les mammifères et capable d'induire des mutations dans l'ADN viral.La structure tridimensionnelle des molécules et complexes macromoléculaires étant intimement liée à la fonction, il est primordial de connaître la place d’A3G/F dans le complexe Vif-CBFβ-EloB-EloC ainsi que les détails des interactions entre Vif et A3G/F, ceci dans une perspective thérapeutique.La co-expression des différentes protéines de ce complexe a été réalisée dans deux systèmes d’expression : bactérien (E. coli) et eucaryote (BHK21) dû au manque de solubilité d’APOBEC et de la difficulté de sa cristallisation. Une fois les protéines exprimées et le complexe Vif-CBFβ-EloB-EloC-A3G/F formé dans les deux systèmes, des tests de cristallisation et des études structurales seront réalisés pour caractériser la structure et la fonction des protéines.Dans E. coli, j’ai réussi à obtenir le complexe Vif/CBFβ/EloB/EloC/Cul5 in vivo et in vitro de manière soluble, pure, monodisperse ainsi qu’en quantité adéquate avec les études biophysiques envisagées. Par contre, je n’ai pas réussi à surexprimer A3G. En passant dans les cellules de hamster BHK21 et en appliquant la technique du virus de la vaccine, nous avons réussi à obtenir le complexe Vif-CBFβ-EloB-EloC-A3G/F mais en quantité insuffisante pour la cristallisation.Les perspectives de ce projet seront d’améliorer : (1) les rendements du complexe pour des tests de cristallisation et (2) la pureté du complexe pour réaliser la cryo-microscopie électronique. / APOBEC3 are human antiviral cytidine deaminase and RNA/DNA-editing enzymes that belong to the innate immune defense system, targeting retroviruses or retrotransposons. Among all APOBEC3 proteins, hA3B, hA3C, hA3DE, hA3F and hA3G are able to interfere negatively with HIV-1 infectivity: they induce a deamination of dC to dU in the minus strand DNA, resulting in G to A hypermutation in the plus strand DNA. This hypermutation results either into a degradation of U-rich DNA strands by the uracyl-DNA glycosylase or into the production of aberrant viral protein. In addition, a deaminase-independent mechanism is able to inhibit the HIV-1 reverse transcription through a yet unknown mechanism.To evade the host defense system, HIV expresses the virion infectivity factor, Vif, which causes the degradation of APOBEC3G by the proteasome by recruiting the E3 ubiquitin ligase complex composed of the CBFβ, EloB, EloC, Cullin5, Rbx2 proteins. The goal of this study will be the determination of the X-ray structure of the Vif/APOBEC-3 complex. Understanding this molecular recognition might be useful to direct structure-based design of anti-HIV drugs that act by inhibiting the action of Vif and lead to new anti-HIV drugs.To overcome the solubility problems of Vif and APOBEC3G/F, a co-expression strategy had been applied with the different E3 ubiquitin ligase proteins both in prokaryotic (E. coli) and eukaryotic (BHK21) systems. Once the complex obtained, we will perform several structural and biophysical studies as well as crystallization trials.In E. coli, I managed to obtain the Vif/CBFβ/EloB/EloC/Cul5 complex in vivo and in vitro, soluble, monodisperse and in good quantities for structural studies. The protein A3G was not obtained in E. coli even by co-expression with the complex.On the other side, I succeeded in obtaining the polyprotein Vif-CBFβ-EloB-EloC-A3G/F complex in the hamster cells (BHK21) by applying the vaccinia virus strategy. Optimizing the yield and the purity is necessary for crystallization and more structural studies.

Le diabète de type 1 (T1D) est une maladie auto-immune caractérisée par la destruction des cellules β du pancréas par les lymphocytes T auto-réactifs. Durant ma thèse, nous nous sommes intéressés au rôle des cellules de l’immunité innée dans le T1D à l’aide d’un modèle murin de la maladie : la souris NOD. Au contraire des cellules du système adaptatif (lymphocytes T et B), les cellules de l’immunité innée constituent la première ligne de défense de l’organisme lors d’une infection. Cette population est constituée entre autre de neutrophiles, cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDC), macrophages, mais aussi de lymphocytes T et B non conventionnels tel que les cellules iNKT et B-1a. Précédemment, notre laboratoire a mis en lumière le rôle des lymphocytes iNKT dans le développement du T1D. Durant la première partie de ma thèse, nous avons démontré que les lymphocytes iNKT17, une sous-population des lymphocytes iNKT, ont un rôle délétère dans le T1D chez la souris NOD. Ces cellules infiltrent le pancréas et y produisent de l’IL-17, une cytokine pro-inflammatoire. Grâce à des expériences de transferts, nous avons mis en évidence que les lymphocytes iNKT17 exacerbent la maladie via la production d’IL-17. Dans la deuxième partie de ma thèse, nous nous sommes intéressés aux mécanismes qui induisent l’activation des lymphocytes T auto-réactifs. Nous avons observé chez la souris NOD, que la mort physiologique des cellules β conduit à l’activation de cellules de l’immunité innée : les neutrophiles, les lymphocytes B-1a et les pDC. La coopération entre ces cellules conduit à l’activation des pDC qui produisent de l’IFNα. Cette cytokine active les lymphocytes T auto-réactifs qui vont détruire les cellules β du pancréas. Nos résultats montrent que l’immunité innée est un acteur important dans la physiopathologie du diabète sucré. / The type 1 diabetes ( T1D ) is an autoimmune disease characterized by the destruction of β cells in the pancreas by autoreactive T lymphocytes. During my thesis, we are interested in the role of cells of innate immunity in T1D using a mouse model of the disease: NOD mice. In contrast to cells of the adaptive system (T and B lymphocytes ) cells of innate immunity is the first line of defense of the body during infection . This population consists of neutrophils , among other , plasmacytoid dendritic cells ( pDC ) , macrophages , T lymphocytes but not conventional B as iNKT cells and B -1a.Previously, our laboratory has highlighted the role of iNKT cells in the development of T1D . During the first part of my thesis , we demonstrated that iNKT17 cells, a subpopulation of iNKT cells, have a deleterious role in T1D in NOD mice . These cells infiltrate the pancreas and there produce IL -17 , a proinflammatory cytokine. Through transfer experiments , we demonstrated that lymphocytes iNKT17 exacerbate disease through the production of IL-17 . In the second part of my thesis , we investigated the mechanisms that induce the activation of autoreactive T lymphocytes. We observed in NOD mice , the physiological death of β cells leads to activation of innate immunity cells : neutrophils, lymphocytes B- 1a and pDCs . The cooperation between these cells leads to activation of pDC that produce IFNa . This cytokine activates autoreactive T cells which will destroy the β cells of the pancreas. Our results show that innate immunity is an important player in the pathogenesis of diabetes mellitus.

Par leur activité permanente à l’état basal et en situation infectieuse, les cellules dendritiques (DC) de l’organisme orchestrent la tolérance du soi et l’élimination du non-soi, en façonnant les réponses immunes. Ce rôle immunologique complexe des DC repose en grande partie sur des mécanismes de biologie cellulaire spécifiques, qui font l’objet d’un effort considérable de caractérisation. Le travail réalisé au cours de cette thèse met en lumière une sous-population endosomale jouant un rôle clé dans les processus cellulaires de modulation de l’immunité par les DC : les endosomes IRAP+ (insulin responsive aminopeptidase). Etudiée dans différents contextes biologiques depuis 1930, IRAP s’est récemment révélée être impliquée dans l’apprêtement endo-phagosomal des antigènes exogènes par les DC, en vue de leur présentation croisée aux lymphocytes T (Saveanu et al., 2009; Weimershaus et al., 2012). Cette découverte a attiré notre attention sur les endosomes IRAP+/RAB14+ peu étudiés dans les DC. Ce travail étudie la place des endosomes IRAP dans la biologie cellulaire des DC ainsi que le rôle de ces endosomes dans les fonctions biologiques des DC. Nous avons étudié l’influence des endosomes IRAP sur les autres compartiments cellulaires et démontré leur implication dans un système endolysosomal de régulation de la réponse inflammatoire aux pathogènes. Nous avons également étudié l’impact de IRAP sur les processus de maturation des phagosomes et montré leur influence sur les processus subséquent d’élimination des pathogènes et de présentation croisée. Les endosomes IRAP+ sont donc mis en jeu dans la modulation de la maturation phagosomale et de l’inflammation, mais également dans l’optimisation de la présentation des antigènes aux lymphocytes T ; trois processus qui reposent sur une régulation fine de la compartimentation intracellulaire. L’ensemble des résultats de cette thèse définit les endosomes IRAP+ comme un des acteurs majeurs de la « régulation compartimentée » des processus cellulaires des DC, au cœur de la machinerie qui régit les équilibres de l’immunité. / Dendritic cells (DC) are central in immune system. They are permanently active in the organism at steady state and during infection, where they orchestrate tolerance against self and immunity against non-self, such a complex immunological role relies on specific cell biology mechanisms. These mechanisms are currently extensively studied. This work sheds light on a new endosomal compartment playing a crucial role in immunity modulation: IRAP (insulin responsive aminopeptidase)-containing endosomes. Studied in various contexts since 1930, IRAP was recently revealed to be required for exogenous antigen processing in endophagosomal compartment of DC and subsequent cell surface presentation to T lymphocytes (Saveanu et al., 2009; Weimershaus et al., 2012). This discovery prompted us to study IRAP+ endosomes that are poorly described in DC. This work studies IRAP-containing endosomes in DC compartments and questions their specific contribution in DC biological functions. We therefore investigated IRAP-containing endosomes relationship to other cellular compartments and demonstrated their requirement in an endolysosomal regulation system controlling pathogen related inflammation. We also studied the implication of IRAP-containing endosomes on phagosomes maturation and showed their influence on pathogen killing and cross presentation. IRAP-containing endosomes are required for several cellular functions that all rely on cellular compartmentalization. This work proposes IRAP-containing endosomes as a major actor of a “compartmental regulation” of DC functions, participating to fine tuning of immune balance.

Les infections fongiques invasives, sont des infections sévères grevées d’une lourde mortalité. Elles sont actuellement un problème majeur de santé publique et leur incidence augmente. Les candidémies représentent la quatrième cause d’infection hématogène nosocomiale aux Etats-Unis, les cryptococcoses sont responsables de 600 000 décès chaque année en Afrique et l’aspergillose invasive infecte 10% des patients transplantés de cellules souches. La mortalité de ces infections reste élevée avec des taux de mortalité de 50, 15 et 40% respectivement. L’augmentation de leur incidence est due à l’accroissement des populations immunodéprimées à risque de développer des infections fongiques en raison de l’augmentation des thérapeutiques immunosuppressives et de l’allongement de la durée de vie des patients immunodéprimés. Les infections fongiques invasives surviennent chez des patients immunodéprimés, majoritairement dans un contexte d’immunodépression acquise (neutropénie, chimiothérapie, greffe de cellules souches périphériques ou transplantation d’organe solide, diabète, infection par le virus de l’immunodéficience humaine), mais également secondairement à un déficit immunitaire héréditaire (granulomatose septique chronique, déficit immunitaire combiné, neutropénie congénitale, défaut de l’axe IFNγ-IL12). Cependant certains patients développent des infections fongiques invasives sans immunodépression ou facteurs de risques identifiés. Nous avons donc émis l’hypothèse que ces infections avaient possiblement une origine génétique non identifiée. Au cours de ma thèse, j’ai étudié une cohorte de patients présentant des infections fongiques invasives sans facteur favorisant identifié afin de rechercher une étiologie génétique à ces infections. Le premier groupe de patients que j’ai étudié présentait une dermatophytose invasive ou dermatophytose profonde sans immunodépression. Contrairement à la dermatophytose superficielle, en général bénigne et fréquente dans la population générale; la dermatophytose profonde est une infection rare, invasive et sévère, dans laquelle les dermatophytes (qui sont des champignons filamenteux) envahissent les tissus dermiques et hypodermiques, les ganglions et parfois les organes profonds. Les patients que j’ai étudié étaient tous originaires d’Afrique du Nord, pour la plupart issus de familles consanguines, dont certains avec des cas multiples. Ces observations suggéraient une origine génétique de la dermatophytose profonde avec une hérédité probablement récessive. Au cours de ma thèse, j’ai étudié les caractéristiques cliniques, immunologiques et génétiques de 18 patients atteints d’une dermatophytose profonde, issus de neuf familles Marocaines, Algériennes, Tunisiennes ou Egyptiennes. En parallèle, j’ai étudié des patients ayant présenté des infections fongiques avec localisations cérébrales. L’une de ces patients a présenté des abcès cérébraux suite à une infection disséminée à Exophiala dermatitidis et trois patients ont développé des infections du système nerveux central à Candida spp.. Les infections invasives à Exophiala dermatitidis sont des infections rares, avec de fréquentes atteintes du système nerveux central, survenant majoritairement chez des patients sans déficit immunitaire identifié suggérant l’existence d’une origine génétique probable méconnue chez ces patients. Les candidoses invasives surviennent habituellement chez des patients neutropéniques, ayant récemment subi une intervention chirurgicale ou étant porteurs d’un cathéter intraveineux. Parmi les candidoses invasives, les localisations au système nerveux central sont rares, et classiquement rapportées chez des nouveau-nés prématurés ou suite à une intervention neurochirurgicale. J’ai par ailleurs étudié une patiente ayant développé des infections invasives des tissus sous-cutanés et des adénopathies dues à un champignon filamenteux. (...) / Invasive fungal diseases are a major health problem as they are severe infections complicated with high mortality rates and with rising incidence. Invasive fungal diseases occur mainly in patients with acquired immunodeficiencies, but also with primary immunodeficiencies (chronic granulomatous disease, defect in IFN-ϒ/IL-12 axis, congenital neutropenia). However, few patients develop invasive fungal disease without known risk factor. We therefore hypothesized that these infections probably have an unidentified genetic etiology. I studied a cohort of patients who developed invasive fungal diseases without risk factors and searched for a genetic etiology to their infections. The first group of patients presented with deep dermatophytosis without known immunodeficiency. Deep dermatophytosis is a rare, invasive and severe infection where dermatophytes invade dermis, hypodermis, lymph nodes and sometimes deep organs. I could study clinical, immunological and genetic characteristics of 18 patients from nine families who presented deep dermatophytosis. I also studied patients who developed central nervous system (CNS) fungal infections; one patient with CNS Exophiala dermatitidis infection and three patients with CNS Candida spp. infection. Invasive E. dermatitidis infections are rare, with frequent CNS location, mainly reported in patients without known immunodeficiencies, suggesting a potential unknown genetic etiology in these patients. CNS candidiasis are also rare infections usually occuring in preterm neonates or following neurosurgery. Based on literature data previously reporting a large consanguineous Iranian family with CARD9 deficiency that developed chronic mucocutaneous and central nervous system candidiasis; according to candidate gene approach, I sequenced CARD9 in all patients. CARD9 is an adaptor protein expressed by myeloid cells that signals downstream Dectin-1 and Dectin2 that are the main Pattern Recognotion Receptor implicated in antifungal immunity. I identified in all studied patients homozygous CARD9 mutations. Among 18 patients with deep dermatophytosis, 16 had homozygous nonsense Q289X and two homozygous missense R101C mutation in CARD9. I identified R18W, R35Q and R70W homozygous missense mutations in the patients who developed E. dermatitidis and two patients who developed CNS candidiasis, respectively. Transmission was autosomal recessive for all patients, except for the one with E. dermatitidis infection who had an uniparental disomy. In contrast with controls, CARD9 expression is abolished in Q289X, reduced in R70W and normal in R18W patients’ myeloid cells. CARD9 deficient patients whole blood and dendritic cells display a selective response defect to Candida albicans and Saccharomyces cerevisiae ; with IL-6 and TNF-α production impairment after Candida albicans and Saccharomyces cerevisiae stimulation. This defect can explain elective fungal susceptibility of CARD9 deficient patients to invasive fungal infections. This work evidenced that CARD9 deficiency was the main genetic etiology of deep dermatophytosis. It also could evidence that CARD9 deficiency is associated with Exophiala dermatitidis and Candida spp. CNS infections. This susceptibility is associated with proinflammatory cytokines defect by dendritic cells and whole blood to fungal agents. Various fungal clinical phenotypes in CARD9 deficient patients assess CARD9 central role in skin and central nervous system antifungal immunity.

Les infections respiratoires et plus particulièrement la pneumonie représentent la première cause de mortalité infantile dans le monde. L’essor des technologies de diagnostic moléculaire a permis de mettre en évidence une étiologie très hétérogène des infections respiratoires ainsi qu’un taux élevé de co-infection virale et bactérienne dont l’impact clinique reste difficile à évaluer. La recherche translationnelle menée au cours de ce projet de thèse avait pour objectif de décrire l’étiologie des infections respiratoires ainsi que l’impact des co-infections sur la modulation de la réponse immunitaire innée. Nous avons développé un modèle d’étude in-vitro d’infection successive de cellules présentatrice d’antigènes (CPA) humaines par le virus Influenza (IAV) et Streptococcus pneumoniae (SP) et étudié la modulation de la réponse inflammatoire. Les résultats obtenus démontrent que la co-infection des CPA par ces deux pathogènes majeurs de la pneumonie impacte fortement sur leur viabilité et induit une dérégulation importante de la réponse inflammatoire. Au cours de la co-infection, la chémokine pro-inflammatoire IP-10 est exprimée de manière synergique suggérant un rôle jusqu’à présent non décrit de cette chémokine dans la pathogénèse de la pneumonie. Nous avons également démontré que les micro-ARNs (dont le miR-200a-3p) participent activement à la régulation de la réponse inflammatoire, en ciblant des régulateurs de la voie de signalisation JAK-STAT (SOCS-6) et indirectement la voie de synthèse d’IP-10. Récemment, nous avons évalué la réponse inflammatoire d’enfants âgés de moins de 5 ans hospitalisés pour une pneumonie, en partenariat avec les équipes médicales et scientifiques du Paraguay via le réseau GABRIEL. Ce volet d’étude confirme 1) une étiologie variée de la pneumonie chez l’enfant et 2) un taux d’IP-10 sérique significativement plus élevé chez les enfants co-infectés et présentant une pneumonie très sévère. / Respiratory infections, especially pneumonia are the leading cause of death among children under 5 years-old worldwide. Advances in molecular diagnostic have highlighted heterogeneous etiologies of respiratory infections with a high proportion of viral and bacterial co-infections whose clinical impact remain difficult to assess. The translational research conducted during this thesis aimed to describe the etiology of respiratory infections and the impact of viral and bacterial co-infections on the innate immunity.We have developed an in-vitro study model of sequential infection of antigen presenting cells (APC) by the human influenza virus and Streptococcus pneumoniae and studied the modulation of the inflammatory response. The results show that APC co-infection by those two major pathogens of pneumonia strongly impacts cells viability and induces a significant deregulation of the inflammatory response. During co-infection, pro-inflammatory chemokine IP-10 is synergistically expressed suggesting a role so far undescribed for this chemokine in the pathogenesis of pneumonia. We also demonstrated that micro-RNAs (including miR-200a-3p) actively participate in the regulation of the inflammatory response by targeting the signaling pathway regulators JAK-STAT (SOCS-6) and indirectly IP-10 signalling pathway.Recently, we evaluated the inflammatory response of children aged under 5 hospitalized for pneumonia, in partnership with medical and scientific teams of Paraguay involved in the GABRIEL network. This study confirmed 1) a varied etiology of childhood pneumonia and 2) a significant elevated IP-10 serum level among children with very severe pneumonia caused by mixed viral and bacterial co-infections.

La polyarthrite rhumatoïde (PR) est le rhumatisme inflammatoire le plus fréquent dont l’étiologie reste inconnue. Le rôle de l’immunité adaptative est bien décrit dans cette maladie auto-immune (auto-anticorps anti protéines citrullinées (ACPA)) mais le rôle de l’immunité innée reste peu étudié, en particulier l’impact des polynucléaires neutrophiles (PNN) et de certaines molécules, comme le TLR9 (Toll-like receptor 9) ou la protéine C1q. Les PNN, cellules clé dans l’inflammation et la lutte contre les pathogènes peuvent faire le lien entre immunité innée et adaptative. Ils pourraient avoir d’autres fonctions que celles communément admises. Le TLR9 reconnaît les ADN viraux et bactériens mais pourraient reconnaitre des ligands endogènes de la PR. C1q est le membre du système du complément qui initie l’activation de la voie classique. Il reconnait des complexes immuns, formés dans certains cas d’ACPA, mais aussi d’autres ligands. L’objectif de ce travail était de mieux comprendre certains mécanismes de l’immunité innée, parfois non décrits, qui pourraient être impliqués dans la PR. Tout d’abord, nous avons montré que les PNN expriment un TLR9 de surface fonctionnel en plus du TLR9 normalement présent dans les endosomes, et produisent de l’interféron (IFN)-α, cytokine principalement produite par les cellules dendritiques plasmacytoïdes. Ces nouvelles fonctions pourraient participer aux phénomènes inflammatoires retrouvés dans certaines maladies auto-immunes. Le modèle d’arthrite expérimentale au collagène nous a permis de montrer que le TLR9 n’est pas nécessaire au développement de l’arthrite et que C1q est essentiel dans les phases précoces de l’inflammation. Les expériences faites chez l’homme confirment ces résultats car le TLR9 n’est pas surexprimé chez les patients PR alors que la capacité des leucocytes du sang à lier C1q est corrélée à l’activité de la maladie. Ce travail ouvre de nouvelles perspectives sur le rôle de l’immunité innée dans la PR. / Rheumatoid arthritis (RA) is an autoimmune inflammatory and disabling disease with unknown etiology. Many studies have shown the involvement of adaptative immunity. Especially autoantibodies such as anti-citrullinated protein antibodies (ACPA) are specific for this pathology. However, the role of innate immunity is not much studies, in particular polymorphonuclear neutrophils (PMN) and some molecules, such as TLR9 (Toll-like receptor 9) or C1q. PMN are key cells involved in inflammation and pathogen elimination and can link innate adaptative immunity. All PMN functions are not known. TLR9 recognizes pathogen-derived DNA and even self DNA under certain circumstances. TLR9 might also recognize damage-associated molecular patterns found in RA. C1q is the first component of the classical complement pathway and is activated by immune complexes, potentially containing ACPA. It can also recognize apoptotic cells. The aim of this study was to better understand innate immune mechanisms, sometimes not described, potentially involved in RA. We first demonstrate that PMN express a functional TLR9 at the cell surface, in addition to the normal endosomal expression. They can also produce interferon (IFN)-α described as a plasmacytoid dentritic cell cytokine. Those new PMN functions might participate in inflammatory events found in some autoimmune diseases.We demonstrated that TLR9 is not involved in collagen-induced arthritis model whereas C1q is absolutely required, especially in early steps. Human experiments confirm those results : RA patients do not over-express TLR9 and C1q binding by PMN is correlated with disease activity. All those results offer new insights in the involvement of innate immunity in RA.