IL-33 is a pleiotropic cytokine that orchestrates both innate and adaptive immunity. It is commonly associated with type 2 immune responses but recently expression of the IL-33 receptor, ST2, was reported on Treg cells found preferentially in non-lymphoid tissues, such as the visceral adipose tissue, muscle or colon. A crucial role of Tregs in maintaining intestinal homeostasis has been well described. However, little is known about the functional relevance of the ST2-expressing Treg population in the colon. Phenotypic and functional characterisation of Tregs in the gut revealed the presence of two distinct populations: ST2⁺/Gata3⁺ and Rorγt⁺ Tregs. Thymic-derived ST2⁺/Gata3⁺ Tregs showed a more activated phenotype and produced IL-10 under homeostatic conditions. Upon microbial challenge and colitis, ST2+/Gata3+ Tregs were decreased, while Rorγt⁺ Tregs expanded. Furthermore, in vitro experiments demonstrated that IL-33 directly induced activation of the Gata3 pathway in Tregs, which enhanced expression of Foxp3 and ST2. Additionally, amphiregulin was also induced in Tregs upon stimulation with IL-33. However, in vivo, IL-33 was dispensable for both the maintenance of Treg cells under homeostatic conditions and Treg function in Helicobacter hepaticus-driven colitis. Investigation of the negative regulators of IL-33 showed that IL-23 inhibited IL-33-mediated effects on Tregs. We also observed increased production of soluble ST2 by stromal cells during intestinal inflammation, which likely contributed to the reduction of IL-33 bioavailability. Finally, a systematic analysis of the cellular source of IL-33 revealed that PDGRFα⁺ stromal cells located in the T cell zone of secondary and tertiary lymphoid tissues were a major IL-33-producing cell population in the gut. Collectively, our findings suggest that signals received by the stromal compartment upon cell injury may trigger a specific phenotype of Tregs with a repair capacity, and thus, promote intestinal homeostasis. These findings improve our understanding of tissue-resident Tregs and open an exciting avenue to explore heterocellular signalling between stromal cells and Tregs.

Au cours de ma thèse, je me suis intéressée à une population cellulaire rare et peu étudiée de l’épithélium intestinal ; les cellules tuft. La fonction de ces cellules fut longtemps débattue dans la littérature, jusqu’à ce que nous découvrions leur fonction dans l’initiation de la réponse immune de type II en réponse à une infection parasitaire. De manière intéressante, ces cellules sont présentes de manière massive et transitoire au sein des lésions adénomateuses précoces et certains groupes ont suggéré l’implication de ces cellules en tant que cellules souches tumorales. Les principaux objectifs de ma thèse ont été de déterminer le rôle des cellules tuft au cours de la tumorigenèse intestinale et colorectale.Nous avons montré que l’absence de cellules tuft impacte le processus de tumorigenèse à la fois dans l’intestin grêle, dans des souris de la lignée Apc14/+, et au niveau du colon, après traitement avec un agent carcinogène. Nos données indiquent que si les cellules tuft n’agissent pas en tant que cellules souches tumorales, leur absence impacte certaines populations de cellules immunitaires. Afin de déterminer les mécanismes permettant aux cellules tuft de moduler le microenvironnement immunitaire, nous avons identifié par analyse transcriptomique de cellules tuft isolées par cytométrie en flux, des gènes codant pour des médiateurs connus pour être impliqués dans la communication avec le système immunitaire. Des analyses in-vivo, permettront de valider d’un point de vue fonctionnel l’implication de ces médiateurs immunitaires dans la fonction immuno-régulatrice des cellules tuft ainsi que dans le développement tumoral.L’ensemble de ces travaux a permis d’identifier une fonction immuno-régulatrice des cellules tuft au cours d’une infection parasitaire, mais aussi très probablement lors du développement tumoral. La compréhension des mécanismes permettant aux cellules tuft de moduler certaines populations de cellules immunitaires permettra d’identifier des cibles d’intérêt thérapeutique potentiel pour le traitement de patients atteints d’un cancer colorectal. / I focused my PhD project on a scare epithelial cell population referred as tuft cells. Their function has been debated for decades in the literature, until we discovered their crucial role in the initiation of the so-called type-2 immune response following parasitic infection. Interestingly, tuft cells are present in early adenomatous intestinal lesions and literature suggested that these cells could act as cancer stem cells. The main objective of my PhD was to determine the tuft cell function during intestinal and colorectal cancer.We showed that tuft cells deficiency impacts both intestinal and colorectal tumorigenesis process, using Apc14/+ mouse strain and chemically induced carcinogenesis model, respectively. Our data indicate that tuft cells are not cancer stem cells, but that these cells are able to regulate immune cell populations. To get more insights into mechanisms allowing tuft cells to modulate the immune microenvironment, we identified, by transcriptomic analysis of FACS-isolated tuft cells, specific genes encoding mediators involved in the crosstalk with the immune system. Functional in-vivo validation of the most relevant candidates will identify tuft cells derived factors crucial for the immune-regulatory tuft cell function and for tumor development.This work allowed to highlight the immune-regulatory function of tuft cells during parasitic infection and likely during tumor development. A better knowledge of the mechanisms allowing tuft cells to shape either a pro- or an anti-tumoral microenvironment, will potentially paves the way for new therapeutic strategies regarding intestinal and colorectal tumorigenesis.

La réponse humorale à immunoglobulines A (IgA) constitue un des principaux mécanismes immunologiques permettant de maintenir l'homéostasie intestinale. L'initiation de la réponse IgA se déroule dans les tissus lymphoides associés à l'intestin, où la reconnaissance des antigènes intestinaux entraine l'activation des lymphocytes B naïfs, la commutation isotypique vers IgA et leur différenciation en plasmocytes. Mon travail de thèse a consisté à étudier la contribution du foie et des cellules dendritiques plasmacytoides (pDC) dans la réponse IgA intestinale. L'utilisation de deux modèles murins permettant la déplétion sélective des pDC nous a permis de démontrer que, en dépit de données publiées montrant leur capacité à engager la réponse IgA in vitro, les pDC ne sont pas nécessaires in vivo pour l'induction ou le maintien de la réponse IgA homéostatique. Nous montrons ensuite que le foie abrite une population importante de plasmocytes à IgA. Chez la souris, nous montrons que ces cellules possèdent des caractéristiques phénotypiques distinctes des plasmocytes de l'intestin et proviennent de lymphocytes B récemment activés dans les plaques de Peyer. A l'homéostasie, ces plasmocytes hépatiques secrètent des IgA dirigées contre les bactéries de la flore intestinale. Enfin, dans un modèle murin de consommation chronique d'alcool, nous montrons une corrélation entre une augmentation de cette population cellulaire, une élévation sérique des IgA et des dépôts d'IgA hépatiques, deux désordres fréquemment observés chez les patients atteints d hépatopathies alcooliques. Nos données indiquent donc que le foie constitue un site effecteur alternatif de la réponse / IgA humoral response is one of the main mechanisms by which immune homeostasis is maintained in the intestine. The IgA response is initiated in gut-associated lymphoid tissues, where recognition of intestinal antigens drives naïve B cell activation, IgA class-switch recombination and plasma cell differentiation. My thesis work addressed the contribution of the liver and plasmacytoid dendritic cells (pDCs) in intestinal IgA response. By using two complementary mouse models allowing for selective depletion of pDCs, we have demonstrated that, in contrast to published work showing their ability to drive IgA response in vitro, pDCs are dispensable in vivo for the induction and the maintenance of homeostatic intestinal IgA responses.Then, we showed that the liver contains an important population of IgA plasma cells. In mice, we demonstrated that these cells harbor distinct phenotypic characteristics in comparison to intestinal IgA plasma cells, and are derived from B cells recently activated in Peyer’s patches. At homeostasis, hepatic IgA plasma cells secrete IgA directed against bacteria from intestinal flora. Finally, in a mouse model of chronic ethanol consumption, we found a correlation between an increase in hepatic igA plasma cell population, elevation of serum iGA and IgA deposits in liver sinusoids, two disorders frequently observed in alcoholic liver disease patients. Thus, our results indicate that the liver constitutes an alternative effector site for IgA response initiated in the intestine

In this work, we were interested in studying the effect of two main metabolic factors, hypoxia and extracellular ATP metabolism, on the effector function of T helper subsets. The major oxygen sensor is HIF-1α which is continuously degraded in the presence of oxygen but is stabilized in hypoxia, leading to transcription of genes involved in cellular adaptation to low oxygen level. Our data show that the proportion of IFN-& / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

En période néonatale, la muqueuse intestinale est immature et particulièrement perméable, notamment aux facteurs environnementaux comme les toxiques, les infections mais aussi les événements stressants. De la bonne maturation de la barrière intestinale va dépendre la mise en place de l'homéostasie intestinale et donc la tolérance vis-à-vis des antigènes luminaux. La survenu d’évènements stressants durant la petite enfance est associée au déclenchement et/ou l’entretien de pathologies gastro-intestinales fonctionnelles comme le Syndrome de l’Intestin Irritable (SII) mais aussi organiques comme les Maladies Inflammatoires Chroniques de l’Intestin (MICI). De plus, ces pathologies malgré leurs différences dans la sévérité et les signes cliniques, partagent un certain nombre de caractéristiques physiopathologiques communes, comme la rupture de l’intégrité de la barrière intestinale associée à une rupture de tolérance vis-à-vis des antigènes luminaux et plus particulièrement contre le microbiote intestinal. L’objectif de ce travail a été d’évaluer les effets d’un Stress de Séparation Maternelle (SSM) sur l’homéostasie intestinale et la réponse immunitaire vis-à-vis du microbiote commensal chez la souris jeune adulte. Nos résultats ont mis en évidence un dimorphisme sexuel dans ce modèle. Chez les souris mâles jeunes adultes, le SSM diminue les fonctions de la barrière intestinale associé à une altération de la réponse humorale et cellulaire au niveau systémique vis-à-vis du microbiote commensal, ainsi qu’à un défaut des cellules présentatrices d’antigènes, conduisant à une inflammation de bas grade malgré un profil proinflammatoire des lymphocytes T. Chez les souris femelles jeunes adultes, le SSM altère la fonctionnalité des cellules de Paneth associée à surpopulation bactérienne intestinale, responsable de la sensibilité viscérale en réponse à une distension colorectale et une réponse humorale systémique dirigée contre le microbiote commensal. Nous avons mis en évidence une empreinte du SSM chez le jeune adulte, capable d'induire des modifications profondes de l’homéostasie intestinale ainsi que de la réponse immunitaire systémique contre le microbiote intestinal. Le SSM altère l'homéostasie intestinale et reproduit des caractéristiques communes aux pathologies digestives à savoir une rupture de barrière associée à une réponse immunitaire contre le microbiote sans symptômes majeurs. Ce travail a permis d'identifier la survenue d'événements stressants pendant la petite enfance comme un facteur environnemental important capable d'altérer l'homéostasie intestinale chez des individus sains et qui pourrait contribuer au déclenchement de pathologies intestinales chez des individus génétiquement prédisposés. / Perinatal period is characterized by an immature intestinal barrier particularly permeable to luminal antigens and as such highly vulnerable to environmental factors like toxins, infections or stressful events. The appropriate maturation of intestinal barrier leads to intestinal homeostasis and tolerance toward luminal contents. Early life stressful events are associated with the development and/or maintenance of functional gastrointestinal disorders like Irritable Bowel Syndrome (IBS) or organic one like Inflammatory Bowel Diseases (IBD). These pathologies are highly different in term of etiology and clinical severity however they share common features like alteration in intestinal barrier associated with an abnormal immune response toward luminal contents especially commensal microbiota. Our aim was to evaluate the consequences of maternal separation (MS) on intestinal homeostasis, host-microbiota relationship and the humoral and cellular response at adulthood. Due to sexual dimorphism in this model, the results are presented separately for male and female. In young adult male mice, MS decreases intestinal barrier functions associated with an alteration of systemic humoral and cellular response toward commensal microbiota. Moreover, a defect of antigen presenting cells in spleen leads to systemic low grade inflammation despite a pro-inflammatory profile of T cell. In young adult female mice, MS alters the functionality of Paneth cells associated with an intestinal bacterial overgrowth, leading to visceral sensitivity and systemic humoral response toward commensal microbiota. We highlighted that MS has long lasting adverse effects on intestinal homeostasis and systemic immune response toward commensal microbiota in young adult. MS impairs intestinal homeostasis in healthy individuals and might contribute to trigger intestinal pathologies in susceptible persons.