Proefschrift Universiteit van Amsterdam. / Met bibliogr., lit. opg. - Met samenvatting in het Nederlands.

Proefschrift Universiteit van Amsterdam. / Met lit. opg. - Met samenvatting in het Nederlands.

La production défectueuse d'IL-12, associée à l'anémie et dysérythropoïèse durant la malaria, semble être causée par le pigment paludique hémozoïne (HZ). Ce dernier inhibe l'expression génique de l'IL-12p40 dans les monocytes humains par un mécanisme dépendant de l'IL-10. Étant donné que plusieurs études ont associé les effets anti-inflammatoires de l'HZ au stress oxydatif et que les oxydants inhibent l'IL-12 par un mécanisme dépendant des espèces réactives de l'oxygène (EROs) et de l'induction de la hème oxygénase-1 (HO-1), nous avons étudié les effets de l'HZ synthétique et de l'hémine (HE) sur la production des EROs et l'induction de la HO-1 dans les macrophages dérivés de la moelle osseuse (BMMps). De manière intéressante, le stress oxydatif dépendant du fer mène à l'induction de la HO-1 via une voie dépendante de la p38 MAP kinase. Puisque cette enzyme semble essentielle pour les effets anti-inflammatoires de l'IL10, les effets de l'HZ synthétique et de l'HE sur la production de cette cytokine dans les BMMps ont été étudiés. De plus, la production d'IL-12p40 et d'IL-12p70 en réponse à une stimulation par LPS ou IFNγ/LPS a été comparée, de même que l'effet du n-Acétylcystéine (NAC) exogène sur ces réponses. Également, l'effet d'inhibiteurs des voies de signalisation en réponse au LPS ou IFNγ/LPS chez des BMMps a été évalué au niveau des réponses d'IL-12p70 et d'IL-10. En contraste à l'HZ, l'HE a été démontré comme étant un fort inducteur de la HO-1 et des EROs. Aucun de ces deux composés riches en fer (CRFs) n'induisait davantage la production d' IL-10 en réponse au LPS, mais ces deux composés diminuaient significativement la production d' IL-12p70 et d'IL-12p40 par les BMMps stimulés avec du LPS ou IFNγ/LPS. De manière intéressante, l'inhibition de la p38 MAP kinase a mené à une chute significative de la production d'IL-10 et à une sécrétion augmentée d'IL-12p70 dans les BMMps témoins et prétraités avec de l'HZ, mais a échoué à restaurer la réponse déficiente d'IL-12p70 en réponse à l'IFNγ et au LPS dans les BMMps traités par HZ et HE. Les effets inhibiteurs de l'HZ et de l'HE sur la production d'IL-12p70 étaient réfractaires au traitement par le NAC. La principale voie impliquant une différence de comportement des BMMps en réponse à l'HZ semble être celle de la MAPK JNK puisqu'un inhibiteur de celle-ci semble contrer au moins partiellement l'effet inhibiteur de l'HZ sur la production d'IL-12p70. Nos résultats suggèrent donc que l'HZ inhibe la production d'IL-12p70 dans les BMMps murins via un mécanisme indépendant de la voie de la p38 MAP kinase et de l'IL-10 mais qui pourrait dépendre d'une augmentation des niveaux de GSH intracellulaires. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Malaria, Stress oxydatif, Hémozoïne, Interleukine-12, Interleukine-10.

Proefschrift Universiteit van Amsterdam. / Auteursnaam op omslag: Fanny Lauw. Met lit. opg. - Met samenvatting in het Nederlands.

La malaria, maladie causée par le protozoaire Plasmodium, tue chaque année plus d'un million de personnes. L'émergence de parasites résistants à plusieurs traitements anti-malariques ainsi que l'absence de vaccin efficace rendent la lutte contre le Plasmodium de plus en plus difficile. Afin de pouvoir identifier de nouvelles cibles thérapeutiques et d'optimiser l'efficacité des vaccins dans les zones endémiques, une meilleure compréhension des interactions hôte/parasite est nécessaire. Lors de la malaria, un état d'immunosuppression systémique est induit par le parasite. Cet état de suppression immunitaire pourrait être à l'origine de la persistance du parasite au sein de l'hôte ainsi que de la difficulté à obtenir une protection efficace contre la réinfection décrite dans les zones endémiques. Mieux comprendre comment le Plasmodium interfère avec la réponse immunitaire permettra de mettre en place des thérapies favorisant la résolution des infections par ce parasite. Dans ce sens, notre étude a pour but d'évaluer l'activation des cellules T régulatrices naturelles (TregN) ainsi que la modulation de la physiologie des macrophages (MP) lors des infections par Plasmodium. Une étude antérieure a suggéré que l'activation des cellules TregN lors des infections par Plasmodium yoelii l7XL (PyL) était impliquée dans le développement de l'immunosuppression et permettait au parasite d'échapper au système immunitaire. En utilisant un modèle alternatif d'infection par Plasmodium, nous avons démontré que l'activation des cellules TregN pouvait aussi représenter un mécanisme protecteur pour l'hôte. Lors des infections par Plasmodium chabaudi adami (Pca) chez les souris BALB/c, l'activation des cellules TregN permet de tempérer la réponse immunitaire afin d'éviter le développement d'une inflammation excessive sans toutefois affecter le contrôle du parasite. Ainsi, il semblerait que le rôle des cellules TregN lors des infections par Plasmodium dépende de l'espèce du parasite considérée. Les infections par Plasmodium sont associées à une diminution de la sécrétion d'interleukine 12 (IL-12) et de la viabilité des MP ayant vraisemblablement des répercussions sur le développement de la pathologie et le contrôle du parasite. Notre étude a démontré que l'hémine (HE), produite suite à l'oxydation de l'hème provenant de l'hémoglobine (Hb), pourrait être impliquée dans ces deux phénomènes. Lors des infections par Plasmodium, les MP entrent en contact avec et internalisent des quantités importantes de ce composé ferrique via la phagocytose de globules rouges (GR) parasités ou abimés ainsi que via l'ingestion d'Hb et/ou d'HE libérées dans le sang suite à la lyse des érythrocytes. In vitro, des doses physiologiques d'HE diminuent de manière significative la quantité d'IL-12 sécrétée par les MP dérivés de la moelle osseuse en réponse à une stimulation avec l'interféron gamma (IFN-y) et le lipopolysaccharide (LPS). L'HE agit principalement sur l'effet synergique de l'IFN-y et ceci d'une manière dépendante de l'interleukine 10 (IL-10), de la MAPK (de l'anglais "mitogen activated protein kinase") p38 et du stress oxydatif. D'autre part, l'utilisation de GR de souris infectées par le Pca ou de GR oxydés, permettant de stimuler une forte érythrophagocytose in vitro, a permis de démontrer que l'internalisation d'un nombre important de GR induisait l'apoptose des MP de la lignée J774A.1. La phagocytose des GR conduit à l'internalisation d'une quantité importante d'HE induisant un stress oxydatif impliqué dans la diminution de la viabilité des MP. Bien que l'activation des cellules TregN et l'inhibition des MP à la suite de l'ingestion d'HE puissent représenter des mécanismes permettant au Plasmodium d'échapper au système immunitaire, ces mécanismes immunosuppresseurs pourraient aussi permettre de limiter l'inflammation et la pathologie favorisant ainsi la survie de l’hôte lors de la malaria. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Plasmodium, immunosuppression, macrophages, interleukine 12, érythrophagocytose.

L’activation des lymphocytes T nécessite un double signal. Le premier est antigénique et permet la reconnaissance d’un peptide spécifique présenté à la surface de cellules présentatrices d’antigène (APC). Le second signal est co-stimulateur et implique l’interaction avec des molécules activatrices exprimées par les APC et la présence de cytokines proinflammatoires. Les cellules dendritiques (DC) sont les uniques APC capables de délivrer ce double signal et d'activer les lymphocytes T naïfs, initiant ainsi les réponses immunes primaires. L’immaturité du système immunitaire du nouveau-né est responsable d’une plus grande susceptibilité aux maladies infectieuses ainsi qu’une faible réponse vaccinale. Des déficiences tant au niveau de l’immunité innée que de l’immunité acquise participe à une faible défense face aux agressions. A la naissance, les DC expriment des niveaux faibles de molécules co stimulatrices et présentent un défaut majeur de synthèse d'IL 12, cytokine cruciale pour l’établissement de réponses de type Th1. Le but de ce travail est d’évaluer la capacité des DC du nouveau-né humain à activer les lymphocytes T CD8+. Dans une première approche, nous avons utilisé un modèle unique d’induction de réponse primaire in vitro qui permet d'étudier l'activation de lymphocytes T CD8+ spécifiques de l’antigène Melan-A, une protéine du soi exprimée par les mélanocytes. Ces lymphocytes existent à des fréquences particulièrement élevées chez les individus sains HLA-A2 et présentent les caractéristiques de lymphocytes T naïfs. Dans ce modèle, nous avons d’abord analysé les capacités immunostimulatrices de différentes populations de DC différenciées in vitro. Nous avons observé que les DC différenciées par la culture de monocytes purifiés en présence d'IL-3 et d’IFN-beta sont capables d’initier une réponse fonctionnelle des lymphocytes T CD8+, analogue à celle induite par les DC différenciées en présence de GM-CSF et d’IL-4. Ce même modèle nous a permis de démontrer que, en dépit de leur défaut de production d’IL 12, les DC du nouveau-né sont capables d'induire efficacement une réponse lymphocytaire T CD8+ cytotoxique. Afin dévaluer la relevance in vivo de nos observations, nous avons étudié le phénotype et la fonction des DC circulantes chez des nouveau-nés infectés par le cytomégalovirus (CMV). L’infection par le CMV au cours de la vie fœtale représente une situation clinique où le nouveau-né développe une réponse mature et fonctionnelle des lymphocytes T CD8+, alors que celle des lymphocytes T CD4+ est déficiente. Ces expériences ont montré que le phénotype, la fonction et la réponse à différents stimuli des APC présentes en périphérie ne sont pas affectés par l’infection congénitale par le CMV. Ces résultats suggèrent que l’observation des DC circulantes des nouveau-nés infectés par le CMV ne permet pas d’analyser l’influence du virus sur la fonction des DC néonatales. Dans ce but, nous avons reproduit un modèle d’infection in vitro de DC par une souche primaire du CMV. L’utilisation de micropuces à ADN nous a permis de comparer l’expression de gènes différentiellement induits par l’infection des DC d’adultes et de nouveau-nés. Nous avons ainsi révélé une proportion importante de gènes différentiellement induits, parmi lesquels celui de l’IFN-beta. Nous avons confirmé ce défaut au niveau protéique et mis en évidence une production d’IL 12 déficiente en réponse à l’infection par CMV. L’ensemble de nos résultats indique que malgré leur immaturité, les DC du nouveau-né sont capables, dans certaines circonstances, d’induire une réponse lymphocytaire T CD8+ cytotoxique. Cependant, le défaut de production de certaines cytokines co-stimulatrices pourrait être impliqué dans la faible réponse des lymphocytes T CD4+ à l’infection par CMV. Ces observations ont d’importantes implications pour la compréhension de l’induction de réponses cytotoxiques au cours d’infections virales et pour l’élaboration de stratégies vaccinales en début de vie.

Le paludisme constitue la première maladie parasitaire au monde, responsable d’environ 800 000 morts chaque année. Il peut entraîner plusieurs complications sévères aggravant le pronostique vital, et pouvant conduire à la mort. Dans ce contexte, l'objectif de ma thèse a été d'étudier, pour une majeur partie, la pathologie cérébrale et dans une moindre mesure la forme pulmonaire. Cette étude a plus particulièrement porté sur le rôle de certaines voies d’activation des lymphocytes T. Mes résultats ont mis en évidence la fonction primordiale, dans le développement du neuropaludisme, de trois molécules impliquées dans l’activation des cellules T : le récepteur LTβR, la protéine PKC-θ et la sous unité β2 du récepteur à l’IL-12. Grâce à l’utilisation d’un modèle murin délété en ces gènes, nous avons pu déterminer par des techniques non invasives (IRM, ARM) ou invasives (test de perméabilité vasculaire, cytométrie en flux) que ces souris étaient résistantes à la forme cérébrale. En revanche elles ne sont pas essentielles à la pathologie pulmonaire. / The malaria is the first parasitic pathology, responsible of 800 000 death a year. It can cause several severe complications which might deteriorating vital forecast and lead to the death. In this context, my thesis objective was to study, for major point, the cerebral pathology and in a lesser measure the lung pathology. This study concernes the role of some signaling pathways of T cells activation. My results show the involvement of three molecules in cerebral malaria development LTβR receptor, PKC-θ kinase and IL-12Rβ2 receptor subunit. With the use of knockout mice for these genes, we proved by non invasive approaches (MRI and MRA) or invasive approaches (vascular permeability test, flow cytometry) that these mice are resistant to cerebral malaria. By contrast they are not protected against lung pathology.

Les allergies aux produits chimiques et aux médicaments constituent un problème majeur de santé publique. L’objectif de ce travail est de mieux comprendre l’interaction entre les cellules dendritiques (DC) et les lymphocytes T (LT) dans les allergies induites par les haptènes métalliques (nickel et cobalt) et les médicaments [benzylpénicilline (BP)]. En présence des signaux de danger, les DC acquièrent un phénotype dit « mature » et présentent l’antigène apprêté aux LT spécifiques de cet antigène. Les LT représentent les cellules effectrices responsables d’une manière directe ou non des symptômes observés lors des réactions allergiques. Dans un premier temps, nous montrons que le nickel est capable d’induire un ratio d’interleukines (IL) IL-23/IL-12p70 élevé dans les DC favorisant ainsi la polarisation Th17 qui est détectée chez la majorité des patients allergiques au nickel. Nous montrons aussi pour la première fois une production de l’IL-27 par les DC activées par le nickel. Nous avons ensuite montré l’implication du TLR4 et de la voie Jak-STAT dans la régulation des cytokines membres de la famille de l’IL-12. L’activation de la voie Jak-STAT est nécessaire pour la réponse Th1 en favorisant la production de l’IL-12p70 et en inhibant la production de l’IL-23 par les DC activées par du nickel. Par ailleurs, nous avons identifié et, pour la première fois, une activation du facteur de transcription NFIL-3, au sein des DC, par le nickel et le cobalt voire d’une manière plus intense avec ce dernier. D’autre part, nous avons mis en évidence l’existence d’un répertoire de LT naïfs CD4+ et CD8+, provenant de la population générale, spécifiques du nickel. L’activation de ces LT requiert les molécules du complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) et ils présentent un faible taux de réactivité croisée avec le cobalt. Simultanément, nous avons mis en évidence la possibilité de détecter des LT naïfs CD8+ spécifiques de la BP. L’activation de ces LT dépend des molécules du CMH de classe I et du protéasome. D’une manière générale, notre travail contribue à une meilleure compréhension des mécanismes des réactions allergiques d’une part, en montrant la fine régulation des cytokines membres de la famille de l’IL-12 dans les DC et d’autre part en élucidant les mécanismes de l’immunisation contre les molécules allergisantes. / Drug and chemical allergy is a major public health concern. The aim of this work is to understand the interaction between dendritic cells (DCs) and T-lymphocytes (LT) in allergic manifestations induced by metallic haptens (nickel and cobalt) and benzylpenicillin (BP). DCs capture the antigen, start maturation, migrate to the regional lymph node and activate hapten-specific T-cells. The latter will represent the effector cells responsible directly or not for the symptoms observed during allergic reactions. We showed that nickel induced a high ratio of interleukin (IL) IL-23 compared to IL-12p70 in DCs leading to Th17 polarization as seen in allergic patients. We also showed for the first time the production of IL-27 by nickel-activated DCs. Moreover, we showed the involvement of TLR4 and Jak-STAT pathways in IL-12 cytokine family regulation. The activation of the Jak-STAT pathway seems to maintain the IL-23/IL-12p70 balance by limiting IL-23 production and promoting Th1 polarization. Furthermore, we identified for the first time the activation of NFIL-3 in DC by nickel and cobalt, more intensely with the latter. In addition, nickel-recognizing CD4+ and CD8+ naïve T-cells repertoire was identified from the general population. These positive T-cells were shown to recognize nickel in the context of major histocompatibility complex (MHC) molecules. We also showed that a low frequency of nickel-recognizing CD4+ naïve T-cells cross-reacted with cobalt. Simultaneously, we showed the possibility of detecting a naïve CD8+ T-cells repertoire for BP. The activation of these specific T-cells requires MHC class I molecule and proteasome. In resume, our work contributes to a better understanding of allergic reactions, on one hand, by studying the fine regulation of the IL-12 cytokines family in DCs and on the other hand, by clarifying the mechanisms of immunization against drugs and chemicals.

L’activation des lymphocytes T nécessite un double signal. Le premier est antigénique et permet la reconnaissance d’un peptide spécifique présenté à la surface de cellules présentatrices d’antigène (APC). Le second signal est co-stimulateur et implique l’interaction avec des molécules activatrices exprimées par les APC et la présence de cytokines proinflammatoires. Les cellules dendritiques (DC) sont les uniques APC capables de délivrer ce double signal et d'activer les lymphocytes T naïfs, initiant ainsi les réponses immunes primaires. L’immaturité du système immunitaire du nouveau-né est responsable d’une plus grande susceptibilité aux maladies infectieuses ainsi qu’une faible réponse vaccinale. Des déficiences tant au niveau de l’immunité innée que de l’immunité acquise participe à une faible défense face aux agressions. A la naissance, les DC expriment des niveaux faibles de molécules co stimulatrices et présentent un défaut majeur de synthèse d'IL 12, cytokine cruciale pour l’établissement de réponses de type Th1. Le but de ce travail est d’évaluer la capacité des DC du nouveau-né humain à activer les lymphocytes T CD8+.<p>Dans une première approche, nous avons utilisé un modèle unique d’induction de réponse primaire in vitro qui permet d'étudier l'activation de lymphocytes T CD8+ spécifiques de l’antigène Melan-A, une protéine du soi exprimée par les mélanocytes. Ces lymphocytes existent à des fréquences particulièrement élevées chez les individus sains HLA-A2 et présentent les caractéristiques de lymphocytes T naïfs. Dans ce modèle, nous avons d’abord analysé les capacités immunostimulatrices de différentes populations de DC différenciées in vitro. Nous avons observé que les DC différenciées par la culture de monocytes purifiés en présence d'IL-3 et d’IFN-beta sont capables d’initier une réponse fonctionnelle des lymphocytes T CD8+, analogue à celle induite par les DC différenciées en présence de GM-CSF et d’IL-4. Ce même modèle nous a permis de démontrer que, en dépit de leur défaut de production d’IL 12, les DC du nouveau-né sont capables d'induire efficacement une réponse lymphocytaire T CD8+ cytotoxique.<p><p>Afin dévaluer la relevance in vivo de nos observations, nous avons étudié le phénotype et la fonction des DC circulantes chez des nouveau-nés infectés par le cytomégalovirus (CMV). L’infection par le CMV au cours de la vie fœtale représente une situation clinique où le nouveau-né développe une réponse mature et fonctionnelle des lymphocytes T CD8+, alors que celle des lymphocytes T CD4+ est déficiente. Ces expériences ont montré que le phénotype, la fonction et la réponse à différents stimuli des APC présentes en périphérie ne sont pas affectés par l’infection congénitale par le CMV. Ces résultats suggèrent que l’observation des DC circulantes des nouveau-nés infectés par le CMV ne permet pas d’analyser l’influence du virus sur la fonction des DC néonatales. Dans ce but, nous avons reproduit un modèle d’infection in vitro de DC par une souche primaire du CMV. L’utilisation de micropuces à ADN nous a permis de comparer l’expression de gènes différentiellement induits par l’infection des DC d’adultes et de nouveau-nés. Nous avons ainsi révélé une proportion importante de gènes différentiellement induits, parmi lesquels celui de l’IFN-beta. Nous avons confirmé ce défaut au niveau protéique et mis en évidence une production d’IL 12 déficiente en réponse à l’infection par CMV.<p>L’ensemble de nos résultats indique que malgré leur immaturité, les DC du nouveau-né sont capables, dans certaines circonstances, d’induire une réponse lymphocytaire T CD8+ cytotoxique. Cependant, le défaut de production de certaines cytokines co-stimulatrices pourrait être impliqué dans la faible réponse des lymphocytes T CD4+ à l’infection par CMV. Ces observations ont d’importantes implications pour la compréhension de l’induction de réponses cytotoxiques au cours d’infections virales et pour l’élaboration de stratégies vaccinales en début de vie.<p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les cellules dendritiques sont les sentinelles du système immunitaire. Elles sont disséminées dans la plupart des tissus et organes et sont capables de détecter la présence de pathogènes. La perception des signaux de danger se fait notamment grâce à la présence de récepteurs de la famille Toll (TLRs). Deux voies de signalisation, qui reposent sur l'activation des molécules adaptatrices MyD88 ou TRIF, peuvent être induites par l’engagement de ces récepteurs par leur ligand. Ces voies de signalisation mènent à l’activation de différents facteurs de transcription nécessaires à la production de cytokines telles que les membres de la famille de l’interleukine-12 (IL-12).<p>La famille de l’IL-12 comprend quatre cytokines hétérodimériques: l’IL-12 (p35/p40), l’IL-23 (p19/p40), l’IL-27 (p28/EBI3) et l’IL-35 (p35/EBI3). Chacune de ces cytokines possède des fonctions bien définies et parfois complexes qui sont essentielles pour l’établissement des réponses immunes innées et adaptatives mais également pour l'atténuation de ces réponses limitant ainsi les effets délétères causés à l'organisme par des réponses immunes excessives. La régulation transcriptionnelle de ces cytokines est complexe puisque la présence des deux sous-unités est indispensable à leur production par la cellule.<p>Dans le cadre de ce travail, nous avons étudié l'implication de facteurs de transcription de la famille des IRFs dans l’induction des gènes codant pour les sous-unités qui composent les cytokines de la famille de l'IL-12 en réponse à l’engagement des différents TLRs. Le facteur de transcription IRF3 activé en aval de la voie TRIF dépendante joue un rôle crucial dans la production des IFNs de type I et des réponses antivirales. Nos résultats indiquent que ce facteur est également directement impliqué dans l'activation des gènes codant pour les sous-unités p35 et p28. Par contre, ce facteur ne participe pas au contrôle de l'expression de l'IL-12/23p40, l’IL-23p19 et d'EBI3. Nos observations indiquent qu’IRF3 coopère avec d'autres membres de la famille des IRFs. En effet, IRF1 permet l'expression optimale des sous-unités p35 et p28 alors qu'IRF9 joue un rôle essentiel dans le contrôle de l'expression de la p28, deux facteurs activés par la boucle autocrine des IFNs de type I. Nos résultats indiquent donc qu’en réponse aux ligands TLRs, l'expression des différentes sous-unités qui composent les cytokines de la famille de l'IL-12 est régulée de manière différentielle et complexe. Les facteurs de transcription de la famille des IRFs, de par leur implication dans le contrôle de l’expression de certaines de ces sous-unités, participent à la balance entre ces différentes cytokines.<p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished