La dystrophie musculaire de Duchenne est une maladie héréditaire qui touche les garçons. Une des approches envisagées pour rétablir l'expression de dystrophine dans le muscle est la thérapie cellulaire. Celle-ci connaît des limitations majeures comme le fort taux de mortalité et le faible potentiel migratoire des cellules transplantées. Dans l'optique de limiter ces obstacles, nous nous sommes intéressés à l'interleukine 13. En effet, il a été prouvé que l'interleukine 13 sécrétée par les fibres musculaires induit l'activation, la différenciation des cellules satellites en myoblastes et leur fusion avec les fibres pour induire l'hypertrophie musculaire. Par ailleurs, les effets de l'interleukine 13 sur les muscles squelettiques sont très peu connus. Résultats : L'étude in vitro des effets du traitement des myoblastes humains avec l'interleukine 13 humaine montre une augmentation du taux de fusion et une amélioration du potentiel migratoire via une action chémo-attractante. De plus, l'interleukine 13 permet d'améliorer la prolifération et la survie des myoblastes suite à l'induction d'un stress oxydatif. Par ailleurs, Le prétraitement et la co-injection de l'interleukine 13 ne montrent pas une amélioration concluante dans le taux de survie post-greffe. Aussi, l'électroporation d'un plasmide contenant le gène de l'interleukine 13 humaine dans les muscles de souris RAG avant la greffe ne semble pas augmenter le potentiel migratoire des cellules transplantées. Conclusions : Les effets de l'interleukine 13 sur les myoblastes observés in vitro semblent très prometteurs. Cependant, ces effets ne sont pas observables in vivo. D est nécessaire d'optimiser les méthodes d'introduction du gène dans les muscles de souris et les méthodes d'investigation pour avoir des résultats plus concluants.

Les lymphomes B primitifs du médiastin (LBPMs) constituent une entité anatomo-clinique particulière au sein des lymphomes diffus à grandes cellules B. Les analyses du transcriptome des LBPMs ont montré une forte expression des gènes induits par l’IL-4 ou l’IL-13 et des effecteurs de cette voie de signalisation. L’objectif de ce travail a été d’étudier la voie IL-4/IL-13 dans les LBPMs. Dans une 1ere partie, nous avons montré que le facteur de signalisation et de transcription 6 (STAT6) est constitutivement phosphorylé et possède une activité de liaison à l’ADN dans les lignées dérivées de LBPM (MedB1, Karpas1106). Le STAT6 phosphorylé (-P) est présent dans les noyaux des cellules tumorales de LBPMs (73% des cas). Cette activation est due en partie à l’activité de la kinase JAK2 et aux altérations du gène régulant négativement cette voie de signalisation, SOCS1. Dans une 2eme partie, nous avons étudié le rôle de STAT6 dans la physiopathologie de ces lymphomes en inhibant son expression par un siRNA dans les lignées. Nous avons montré une diminution de la prolifération et une augmentation de la mort cellulaire, ainsi qu’une diminution du taux du mRNA Bcl-xL dans les cellules MedB1. Nous avons observé une corrélation entre l’accumulation nucléaire de STAT6-P et l’expression cytoplasmique de Bcl-xL dans les cellules tumorales. Enfin, nous avons mis récemment en évidence des mutations du domaine de liaison à l’ADN de STAT6, dans 35% des LBPMs. L’étude des mécanismes oncogéniques activés dans la voie IL-4/IL-13 devrait permettre de comprendre le dysfonctionnement cellulaire à l’origine des LBPMs et pourrait aussi donner de nouvelles cibles pour le diagnostic et la thérapie / Primary mediastinal large B-cell lymphomas (PMBCLs) are a particular anatomo-clinical entity among diffuse large B-cell lymphomas (DLBCLs). The transcriptome analyses of PMBCLs showed high expression of genes activated by IL-4 or IL-13 and effectors of this signaling pathway. The objective of this work was study the IL-4 / IL-13 signaling pathway in PMBCLs. In a 1st part, we demonstrated that signal transducer and activator of transcription 6 (STAT6) is constitutively phosphorylated and exhibits DNA binding activity in PMBCL derived cell lines (MedB1, Karpas1106). This phosphorylated STAT6 (P-) is present in nuclei of PMBCL neoplastic cells (73 % of cases). This activation is partially due to the activity of JAK2 kinase and to the alteration of a gene which regulates negatively this signalling pathway, SOCS1. In a 2nd part, we studied the STAT6 role in physiopathology of these lymphomas by inhibiting its expression with a siRNA in cell lines. We showed proliferation decrease and cell death increase, as well as diminution of Bcl-xL mRNA in MedB1 cells. We observed a correlation between P-STAT6 nuclear accumulation and Bcl-xL cytoplasmic expression in neoplastic cells. In a last part, we recently demonstrate mutations of STAT6 DNA binding domain, in 35 % of PMBCLs. The study of oncogenic mechanisms activated in IL-4/IL-13 signaling pathway could allow to understand the cellular dysfunction at the origin of the PMBCLs and could also identify new targets for the diagnostic and the therapy

Les macrophages associés aux tumeurs (TAMs) proviennent des monocytes circulants attirés par l'inflammation chronique due à la tumeur. Ces monocytes vont se différencier en une variété de macrophages en fonction des médiateurs présents dans le microenvironnement tumoral. Ainsi, il est admis que les macrophages peuvent stimuler la croissance tumorale (macrophages classiquement appelés M2), mais peuvent aussi reconnaitre et éliminer spécifiquement les cellules transformées (macrophages M1). Cette dichotomie fonctionnelle est dépendante du stade de développement cancéreux et plus spécifiquement de l'évolution du microenvironnement tumoral. De manière générale, l'infiltration et la densité élevée des TAMs au niveau de la tumeur sont corrélées à un mauvais pronostic et de ce fait les TAMs sont considérés comme une cible thérapeutique importante. Dans ce travail de thèse, nous nous sommes attachés dans un premier temps à caractériser le phénotype et les fonctions des macrophages au cours de l'évolution de la tumeur. La mise en place d'un modèle murin préclinique de lymphome T (cellules EL4) nous a permis de montrer que les macrophages présents à un stade tardif du développement tumoral, sont capables de stimuler la prolifération des cellules tumorales. Ces macrophages produisent des facteurs pro-angiogéniques, comme le TGF-ß, et immunosuppresseurs, comme l'IL-6, l'IL-10 et l'Indoléamine dioxygénase (IDO). De manière intéressante, nous avons démontré la capacité de l'IL-6, sécrétée en grande quantité dans l'ascite tumorale, à induire la différenciation des macrophages résidents en macrophages M2 pro-tumoraux. Inversement, nous avons montré que des macrophages murins résidents activés par l'IFN-? ou l'IL-13, cytokines non présentes dans l'ascite tumorale, acquièrent un phénotype anti-tumoral. Alors que l'IFN-? est connu pour induire un macrophage M1 présentant un puissant potentiel tumoricide, nous montrons que l'IL-13, qui polarise les macrophages vers un phénotype alternatif (M2), peut aussi différencier les macrophages vers un phénotype anti-tumoral. Dans ce contexte, nous avons étudié les mécanismes anti-tumoraux des macrophages polarisés par l'IL-13 vis-à-vis des cellules lymphoblastoïdes T. De façon originale, nous avons montré que les macrophages activés par l'IL-13 induisent la nécrose des cellules EL4, en produisant des radicaux libres oxygénés (RLO) et en déplétant l'arginine par l'augmentation de l'activité arginase. Nous avons également montré que les récepteurs Mannose et Dectine-1(Récepteurs Lectine de type-C), fortement exprimés par les macrophages activés par l'IL-13, reconnaissent les cellules tumorales et déclenchent la production des RLO en activant la voie Syk-P47phox. Ils induisent aussi la surexpression de l'arginase en activant la libération d'acide arachidonique et la production des HETEs (acide hydroxy-eicosatétraénoïque), agonistes naturels du récepteur nucléaire PPAR?. De plus, nous avons pu valider, in vivo, la capacité de l'IL-13 à reprogrammer les macrophages pro-tumoraux associés au lymphome T vers un phénotype anti-tumoral et à induire une régression de la tumeur. Ces résultats ont été confirmés par la diminution de la charge tumorale des souris porteuses de lymphome T, après un transfert adoptif des macrophages activés par l'IL-13. Enfin, nous avons établi que l'IL-13 active aussi les fonctions anti-tumorales des macrophages dérivés de monocytes humains contre diverses cellules tumorales humaines. Ce travail illustre la complexité du paradigme M1/M2 dans la description des fonctions pro- et anti-tumorales des macrophages. Ainsi, nos travaux démontrent la capacité de l'IL-13 à stimuler les défenses anti-tumorales des macrophages dans le cadre d'un lymphome T. Ce travail montre également que la modulation efficace des récepteurs Mannose et Dectine-1 par l'IL-13 pourrait permettre d'orienter l'interaction " cellules tumorales-macrophages " pour le bénéfice de l'hôte. / Tumor-associated macrophages (TAMs) are derived from circulating monocytes attracted by the chronic inflammation in the tumor. These monocytes differentiate into a variety of macrophages according to the mediators present in tumor microenvironment. Thus, it is known that macrophages can stimulate tumor growth (usually called M2 macrophages) but may also, in other circumstances, specifically recognize and eliminate transformed cells (M1 macrophages). This functional dichotomy is dependent on the stage of cancer development and specifically on tumor microenvironment. In general, the infiltration and the high density of TAMs in the tumor are associated with poor prognosis and consequently, TAMs might be an important therapeutic target. In this work, we first focused on the phenotype and the functions of the macrophages associated to tumor progression. The use of a preclinical mouse model of T-cell lymphoma (EL4 cells) has shown that macrophages associated to the late stage of tumor development stimulate EL4 tumor cell proliferation. These macrophages produce pro-angiogenic factors like TGF-ß and immunosuppressive mediators, such as IL-6, IL-10 and Indoleamine dioxygenase (IDO). Interestingly, we have shown that IL-6, highly secreted in tumor ascites, can improve protumoral functions of resident macrophages. Conversely, murine resident macrophages activated by IFN-? or IL-13, cytokines not detected in the tumor ascites, acquire an antitumor phenotype. While IFN-? is known to induce M1 macrophages with a powerful tumoricidal potential, we report that IL-13, which stimulate alternative phenotype (M2) of macrophages, can induce antitumor functions of macrophages. In this context, we studied the antitumor mechanisms of IL-13-activated macrophages against T-lymphoma cells. We report that IL-13-activated macrophages exert antitumor activity by promoting T-lymphoma cell necrosis through ROS release and arginase induced-L-arginine depletion. In fact, L-arginine degrading enzymes have been suggested as antitumor agents against multiple tumor lineages auxotrophic for L-arginine. We have also shown that the activation of IL-13-activated macrophages antitumor functions is dependent on the tumor cell recognition by mannose and dectin-1 receptors (C-type Lectin Receptors). Indeed, after recognition, these receptors that are overexpressed by IL-13-activated macrophages, activate Syk-P47phox pathway for ROS production and arachidonic acid-HETEs (hydroxy-eicosatetraenoic acid)-PPAR? axis for arginase activity. Moreover, IL-13 improves T-cell lymphoma regression in tumor-bearing mice through its ability to reprogram TAMs toward cytotoxic effectors. This was supported by a decrease of tumor burden in tumor-bearing mice after adoptive transfer of IL-13-activated macrophages. Finally, we established that IL-13 activates human monocyte-derived macrophages to become tumoricidal against various human tumor cells. This work shows the complexity of the M1/M2 paradigm in the description of pro- and antitumor functions of macrophages. Thus, our findings demonstrate the ability of IL-13 to stimulate macrophage antitumor activities, in the context of T-cell lymphoma. This work also suggests that effective modulation of mannose and dectin-1 receptors by IL-13 might shift the "tumor cells-macrophages" interaction for the host benefit.

Le système immunitaire se doit d’être étroitement régulé afin d’éviter que des réponses immunologiques inappropriées ou de trop forte intensité ne surviennent. Ainsi, différents mécanismes permettent de maintenir une tolérance périphérique, mais aussi d’atténuer la réponse lorsque celle-ci n’est plus nécessaire. De tels mécanismes sont cependant aussi exploités par les tumeurs, qui peuvent ainsi échapper à une attaque par le système immunitaire et donc poursuivre leur progression. Ces mécanismes immunosuppresseurs nuisent non seulement à la réponse naturelle contre les cellules tumorales, mais font aussi obstacle aux tentatives de manipulation clinique de l’immunité visant à générer une réponse anti-tumorale par l’immunothérapie. L’un des mécanismes par lesquels les tumeurs s’évadent du système immunitaire est l’expression d’enzymes responsables du métabolisme des acides aminés dont l’une des principales est l’indoleamine 2,3-dioxygénase (IDO). Cette dernière dégrade le tryptophane et diminue ainsi sa disponibilité dans le microenvironnement tumoral, ce qui engendre des effets négatifs sur la prolifération, les fonctions et la survie des lymphocytes T qui y sont présents. Bien que la régulation de l’expression de cette enzyme ait été largement étudiée chez certaines cellules présentatrices d’antigènes, dont les macrophages et les cellules dendritiques, peu est encore connu sur sa régulation dans les cellules tumorales humaines. Nous avons posé l’hypothèse que différents facteurs produits par les cellules immunitaires infiltrant les tumeurs (TIIC) régulent l’expression de l’IDO dans les cellules tumorales. Nous avons effectivement démontré qu’une expression de l’IDO est induite chez les cellules tumorales humaines, suite à une interaction avec des TIIC. Cette induction indépendante du contact cellulaire résulte principalement de l’interféron-gamma (IFN-g) produit par les lymphocytes T activés, mais est régulée à la baisse par l’interleukine (IL)-13. De plus, la fludarabine utilisée comme agent chimiothérapeutique inhibe l’induction de l’IDO chez les cellules tumorales en réponse aux lymphocytes T activés. Cette observation pourrait avoir des conséquences importantes en clinique sachant qu’une forte proportion d’échantillons cliniques provenant de tumeurs humaines exprime l’IDO. Enfin, les lymphocytes B, qui sont retrouvés également dans certaines tumeurs et qui interagissent étroitement avec les lymphocytes T, sont aussi susceptibles à une induction transcriptionnelle et traductionnelle de l’IDO. Cette enzyme est cependant produite sous une forme inactive dans les lymphocytes B, ce qui rend peu probable l’utilisation de l’IDO par les lymphocytes B comme mécanisme pour freiner la réponse immunitaire. Nos travaux apportent des informations importantes quant à la régulation de l’expression de la molécule immunosuppressive IDO dans les cellules cancéreuses. Ils démontrent que l’expression de l’IDO est influencée par la nature des cytokines présentes dans le microenvironnement tumoral. De plus son expression est inhibée par la fludarabine, un agent utilisé pour le traitement de certains cancers. Ces données devraient être prises en considération dans la planification de futurs essais immunothérapeutiques, et pourraient avoir un impact sur les réponses cliniques anti-tumorales. / The immune system is under tight control to avoid inappropriate and excessive immunological responses. Many mechanisms allow the maintenance of peripheral tolerance and mediate attenuation of the immune response after pathogen clearance. Such mechanisms are also exploited by tumors, thereby favoring their escape from assault by the immune system. These immunosuppressive mechanisms hamper host natural immune responses against tumor cells, but also represent an obstacle to the successful clinical manipulation of the immune system in attempts to generate an anti-tumor response through immunotherapy. One immune escape mechanism used by tumors is the production of enzymes responsible for amino acid metabolism, amongst which indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO) is of major importance. IDO degrades tryptophan, thus leading to its depletion from intracellular pools and local microenvironments. This culminates in multi-pronged negative effects on T lymphocytes neighboring IDO-expressing cells, notably on proliferation, function and survival. The regulation of IDO expression has been largely studied in antigen-presenting cells such as macrophages and dendritic cells, but its regulation in human tumor cells must still be characterized. We hypothesized that different factors produced by tumor-infiltrating immune cells (TIIC) regulate IDO expression in tumor cells. Accordingly, we have demonstrated that IDO expression is induced in human tumor cells upon interaction with TIIC. This induction is cell contact-independent, and results mainly from interferon-gamma (IFN-g) produced by activated T lymphocytes, while being antagonised by interleukin (IL)-13. Moreover, the chemotherapeutic agent fludarabine inhibits activated T lymphocyte-dependent IDO induction in tumor cells. This observation could have major clinical consequences, considering the large proportion of human cancer clinical samples expressing IDO. Finally, B lymphocytes, which interact closely with T lymphocytes and are found infiltrating human tumors, are also susceptible to transcriptional and translational IDO induction. This enzyme is however produced in an inactive form, suggesting that B lymphocytes do not exploit this mechanism to impede the immune response. In conclusion, our work brings crucial information on the regulation of the immunosuppressive molecule IDO in human tumor cells. We demonstrate that IDO expression is dependent on the nature of cytokines present in the tumor microenvironment. Furthermore, its expression is inhibited by fludarabine, a compound used to treat some types of cancer. These data should be taken into consideration in planning future immunotherapy trials and could impact anti-tumor clinical responses.

Le système immunitaire se doit d’être étroitement régulé afin d’éviter que des réponses immunologiques inappropriées ou de trop forte intensité ne surviennent. Ainsi, différents mécanismes permettent de maintenir une tolérance périphérique, mais aussi d’atténuer la réponse lorsque celle-ci n’est plus nécessaire. De tels mécanismes sont cependant aussi exploités par les tumeurs, qui peuvent ainsi échapper à une attaque par le système immunitaire et donc poursuivre leur progression. Ces mécanismes immunosuppresseurs nuisent non seulement à la réponse naturelle contre les cellules tumorales, mais font aussi obstacle aux tentatives de manipulation clinique de l’immunité visant à générer une réponse anti-tumorale par l’immunothérapie. L’un des mécanismes par lesquels les tumeurs s’évadent du système immunitaire est l’expression d’enzymes responsables du métabolisme des acides aminés dont l’une des principales est l’indoleamine 2,3-dioxygénase (IDO). Cette dernière dégrade le tryptophane et diminue ainsi sa disponibilité dans le microenvironnement tumoral, ce qui engendre des effets négatifs sur la prolifération, les fonctions et la survie des lymphocytes T qui y sont présents. Bien que la régulation de l’expression de cette enzyme ait été largement étudiée chez certaines cellules présentatrices d’antigènes, dont les macrophages et les cellules dendritiques, peu est encore connu sur sa régulation dans les cellules tumorales humaines. Nous avons posé l’hypothèse que différents facteurs produits par les cellules immunitaires infiltrant les tumeurs (TIIC) régulent l’expression de l’IDO dans les cellules tumorales. Nous avons effectivement démontré qu’une expression de l’IDO est induite chez les cellules tumorales humaines, suite à une interaction avec des TIIC. Cette induction indépendante du contact cellulaire résulte principalement de l’interféron-gamma (IFN-g) produit par les lymphocytes T activés, mais est régulée à la baisse par l’interleukine (IL)-13. De plus, la fludarabine utilisée comme agent chimiothérapeutique inhibe l’induction de l’IDO chez les cellules tumorales en réponse aux lymphocytes T activés. Cette observation pourrait avoir des conséquences importantes en clinique sachant qu’une forte proportion d’échantillons cliniques provenant de tumeurs humaines exprime l’IDO. Enfin, les lymphocytes B, qui sont retrouvés également dans certaines tumeurs et qui interagissent étroitement avec les lymphocytes T, sont aussi susceptibles à une induction transcriptionnelle et traductionnelle de l’IDO. Cette enzyme est cependant produite sous une forme inactive dans les lymphocytes B, ce qui rend peu probable l’utilisation de l’IDO par les lymphocytes B comme mécanisme pour freiner la réponse immunitaire. Nos travaux apportent des informations importantes quant à la régulation de l’expression de la molécule immunosuppressive IDO dans les cellules cancéreuses. Ils démontrent que l’expression de l’IDO est influencée par la nature des cytokines présentes dans le microenvironnement tumoral. De plus son expression est inhibée par la fludarabine, un agent utilisé pour le traitement de certains cancers. Ces données devraient être prises en considération dans la planification de futurs essais immunothérapeutiques, et pourraient avoir un impact sur les réponses cliniques anti-tumorales. / The immune system is under tight control to avoid inappropriate and excessive immunological responses. Many mechanisms allow the maintenance of peripheral tolerance and mediate attenuation of the immune response after pathogen clearance. Such mechanisms are also exploited by tumors, thereby favoring their escape from assault by the immune system. These immunosuppressive mechanisms hamper host natural immune responses against tumor cells, but also represent an obstacle to the successful clinical manipulation of the immune system in attempts to generate an anti-tumor response through immunotherapy. One immune escape mechanism used by tumors is the production of enzymes responsible for amino acid metabolism, amongst which indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO) is of major importance. IDO degrades tryptophan, thus leading to its depletion from intracellular pools and local microenvironments. This culminates in multi-pronged negative effects on T lymphocytes neighboring IDO-expressing cells, notably on proliferation, function and survival. The regulation of IDO expression has been largely studied in antigen-presenting cells such as macrophages and dendritic cells, but its regulation in human tumor cells must still be characterized. We hypothesized that different factors produced by tumor-infiltrating immune cells (TIIC) regulate IDO expression in tumor cells. Accordingly, we have demonstrated that IDO expression is induced in human tumor cells upon interaction with TIIC. This induction is cell contact-independent, and results mainly from interferon-gamma (IFN-g) produced by activated T lymphocytes, while being antagonised by interleukin (IL)-13. Moreover, the chemotherapeutic agent fludarabine inhibits activated T lymphocyte-dependent IDO induction in tumor cells. This observation could have major clinical consequences, considering the large proportion of human cancer clinical samples expressing IDO. Finally, B lymphocytes, which interact closely with T lymphocytes and are found infiltrating human tumors, are also susceptible to transcriptional and translational IDO induction. This enzyme is however produced in an inactive form, suggesting that B lymphocytes do not exploit this mechanism to impede the immune response. In conclusion, our work brings crucial information on the regulation of the immunosuppressive molecule IDO in human tumor cells. We demonstrate that IDO expression is dependent on the nature of cytokines present in the tumor microenvironment. Furthermore, its expression is inhibited by fludarabine, a compound used to treat some types of cancer. These data should be taken into consideration in planning future immunotherapy trials and could impact anti-tumor clinical responses.