T lymphocytes regulate the initiation, duration, and magnitude of adaptive immune responses and function as effector cells in cell mediated immunity. To become immunologically competent they must generate functional antigen receptors. This process takes place in the thymus and requires somatic recombination of T cell receptor (TCR) genes. It is mediated by the endonucleases recombination activating gene-1 (RAG1) and RAG2. Although the thymus regresses at puberty, T cells are present throughout life implying that other tissues must provide the proper milieu for T cell development. This thesis describes extrathymic T cell maturation in man. RAG1, RAG2, and the preTα-chain (pTα), which is exclusively utilized in developing T cells, were used as markers for TCR gene rearrangement. Two new exons (1A and 1B) encoding sequences in the 5’ untranslated region (5’UTR) of mRNA were discovered in the human RAG1 gene. The previously described 5’UTR exon (renamed 1C) was located between the new exons and exon 2, the latter containing the entire coding sequence. We found that small intestinal lymphocytes of the T cell lineage expressed the new exons in three different splice forms. RAG1 mRNA containing the 1C exon was not expressed in small intestinal lymphocytes. In contrast, splice forms containing the 1A exon were not expressed in thymocytes. RAG1 and pTα mRNA expressing lymphocytes were seen both within the epithelium and in lamina propria. Thymocyte-like CD2+CD7+CD3-, CD4+CD8+, CD1a+, and IL7-R+ lymphocytes were identified in the small intestinal mucosa. CD2+CD7+CD3- cells had the highest expression levels of mRNA for RAG1 and pTα, suggesting that the small intestinal mucosa is indeed a site for T cell maturation. Small intestinal T lymphocytes were also shown to kill via the Fas/FasL pathway in a TCR/CD3 independent manner and via the perforin/granzyme pathway in a TCR/CD3 dependent manner. The Fas/FasL-mediated cytotoxicity may reflect an ongoing selection process of extrathymically maturated T cells. The nasopharyngeal tonsil is the major inductive site for immune reactions against inhaled antigens. Previous demonstration of RAG1 expression in tonsillar B cells was interpreted as antigen driven receptor revision. The present study confirms the expression of RAG1 in B cells. We also found that RAG1, RAG2, and pTa mRNAs were expressed in lymphocytes of the T cell lineage. A small population of cells with the immature phenotype CD2+CD7+CD3- was demonstrated. This population had the highest expression levels of mRNA for RAG1, RAG2, pTα and terminal deoxynucleotidyl transferase. All four splice-forms of RAG1 mRNA were expressed. RAG1 and pTα mRNA expressing cells were mainly located in the proximity of the surface epithelium and in the outer rim of the follicles. These results suggest that the nasopharyngeal tonsil is a site where extrathymic T cell development and antigen driven TCR revision are occurring in parallel. Celiac disease (CD) is a small intestinal enteropathy characterized by permanent intolerance to gluten. Gluten reactive intestinal T cells are central in the pathogenesis and CD can be regarded as a failure to maintain tolerance to this food antigen. Expression of the RAG1 1A/2 splice form was significantly decreased in small intestinal T cell subsets of CD patients suggesting that impaired TCR gene rearrangement could contribute to failure of maintain tolerance in CD. Together, these findings show that both small intestinal and nasopharyngeal tonsillar lymphocytes of T cell lineage have the molecular machinery for antigen receptor rearrangement and that thymocyte-like lymphocytes are present in both tissues. Thus these organs are likely sites of T lymphocyte ontogeny as well as for secondary T cell receptor rearrangement in man.

L’atteinte de l’âge sur les populations lymphocytaires T conventionnelles CD4 et CD8 avec l’avancée en âge est relativement bien décrite en périphérie lymphoïde secondaire chez la souris, et dans le sang périphérique chez l’homme. Deux paramètres sont observés : réduction du nombre de ces cellules et altération du ratio naïve/mémoire. À l’inverse, l’évaluation des tissus lymphoïdes tertiaires et des tissus extra lymphoïdes dans les réponses immunes, reste à affiner. Notre étude au cours du vieillissement physiologique du compartiment T fut menée dans des tissus lymphoïdes et non lymphoïdes de souris C57BL/6 wild-type, âgées entre 2 et 6 mois, entre 10 et 14 mois et entre 22 et 26 mois. Nous avons démontré que la lymphopénie T classiquement décrite liée au vieillissement dans les organes lymphoïdes secondaires ne s’applique pas à tout l’organisme : les compartiments intestinaux étudiés présentent une accumulation de cellules TCRαβ+ CD4+ (TCD4) et CD8+ (TCD8). Nos résultats dévoilent un impact différentiel du vieillissement sur le nombre absolu des différents compartiments cellulaires TCRαβ+ dans les organes lymphoïdes et la muqueuse intestinale. Ces résultats suggèrent donc que la lymphopénie T décrite dans les organes lymphoïdes s’établissant au cours du vieillissement pourrait être essentiellement liée à une redistribution des lymphocytes. A l’inverse, la persistance des cellules T régulatrices dans les organes lymphoïdes secondaires pourrait être liée à une production locale dans la muqueuse intestinale. Il semble donc que l’équilibre TCD8/TCD4 peut être différemment affecté selon le site considéré et cette observation peut fournir une justification pour la plus grande susceptibilité aux infections observée avec l’âge. / Consequences of ageing on conventional CD4 and CD8 T lymphocytes populations is relatively well described in murine secondary lymphoid organs and in human peripheral blood: reduction the number of these cells and alteration of naïve/effector-memory ratio in favour of effector-memory cells. Conversely, evaluation in tertiary lymphoid tissues and non-lymphoid tissues remains to be refined. We conducted an exhaustive analysis of T cell compartments during physiological aging in lymphoid and non-lymphoid tissues isolated from wild-type C57BL/6 mice aged of 2 to 6 months, 10 to 14 months and 22 to 26 months. We demonstrated that T lymphopenia described classically associated with aging in the secondary lymphoid organs does not apply to the whole organism: intestinal compartments studied show an accumulation of TCRαβ+ CD4+ cells (TCD4) and CD8+ (TCD8). Our results reveal a differential impact of aging on the absolute number of different TCRαβ+ cellular compartments in lymphoid organs and intestinal mucosa. T cell lymphopenia in secondary lymphoid organs currently associated to ageing may essentially reflect T cell redistribution. TCD8/TCD4 balance may be affected differently depending on the site considered and this observation may provide a rationale for the greater susceptibility to infection observed with age.

Die intestinale Mukosa bildet eine biologisch wichtige Barriere zwischen dem Organismus und den schädigenden Faktoren im intestinalen Lumen. Diese komplexe Aufgabe wird durch eine hochdifferenzierte intestinale Mukosa bewältigt, die eine strukturelle sowie funktionelle intestinale Barriere bildet. Das Ziel der vorliegenden Arbeiten war, ausgewählte Aspekte der Regulations- und Reparaturmechanismen der intestinalen mukosalen Barriere weitergehend zu charakterisieren. Unsere Untersuchungen zeigen, dass das Phospholipid Lysophosphatidsäure (LPA) die intestinale epitheliale Zellmigration stimuliert, die dieser Zellen jedoch inhibiert. Die Modulation der intestinalen Wundheilung durch LPA erfolgt durch einen TGF-b-unabhängigen Mechanismus und wird über einen G-Protein-abhängigen Rezeptor vermittelt, wie wir im Rahmen umfangreicher Untersuchungen zur Signaltransduktion unter Verwendung spezifischer Modulatoren der Signaltransduktion wie Bradykinin, Phorbolester, Pertussistoxin, Suramin und neutralisierender TGF-b-Antikörper belegen konnten. In weiteren Experimenten konnten wir zeigen, dass LPA auch in-vivo einen wundheilungsfördernden Effekt besitzt. Die topische Applikation von LPA in diesem experimentellen Kolitismodell bewirkte einen geringeren Gewichtsverlust sowie ein geringeres Ausmaß an intestinaler Entzündung und Nekrose in-vivo. Diese Untersuchungen legen somit nahe, dass LPA die intestinale epitheliale Wundheilung durch eine Modulation der intestinalen epithelialen Migration und Proliferation durch TGF-b-unabhängige Mechanismen stimuliert. Weitere Untersuchungen beschäftigten sich mit der funktionellen Charakterisierung von Lamina propria T-Zellen (LPT) und peripheren Blut T-Zellen (PBT). Wir konnten zeigen, dass der Zellzyklus von LPT distinkt von PBT reguliert wird. Hierbei spielt der Zellzyklusinhibitor p53 eine zentrale Rolle in der Zellzyklusregulation von LPT. Um Autoimmunität zu verhindern, muss es nach einer Eliminierung des Antigens wieder zu einer Depletion des Pools an Effektor-T-Zellen durch die Aktivierung der Apoptose kommen. Wir konnten zeigen, dass beim Antigen-induzierten Zelltod von LPT der intrinsische Apoptoseweg aktiviert wird und Caspase-8 hierbei eine zentrale Rolle spielt. Physiologischerweise sind Zellzyklus und Apoptose eng miteinander verbunden. In weiteren Versuchen konnten wir jedoch zeigen, dass dies nicht bei LPT der Fall ist und somit die von PBT distinkte Regulation von Zellzyklus und Apoptose mukosaler T-Zellen weiter unterstreichen. Zusammengefasst konnten wir durch ausgewählte Untersuchungen zeigen, dass die intestinale Barriere und ihre funktionelle Beeinflussung eine wesentliche Rolle in der Pathogenese und Therapie intestinaler Entzündungen besitzt. Eine Beeinflussung intestinaler Reparaturprozesse und Modulation abnormer T-Zellen könnte neue Möglichkeiten in der Therapie intestinaler Entzündungen, wie z.B. chronisch entzündlichen Darmerkrankungen bewirken. / The intestinal mucosa protect the host from the potential harmful content of the intestinal lumen. To accomplish this difficult goal, the highly complex mucosa forms an anatomical as well as functional barrier to protect the organism.In this work, we aimed to characterize distinct aspect of the intestinal barrier, focussing on distinct regulation and repair mechanism of the intestinal mucosa. First, we demonstrate, that the phospholipid lysophosphatidic acid (LPA) stimulate the migration of intestinal epithelial cells, but, in contrast, inhibit their proliferation. This effect is mediated by G-protein receptors and is TGF-b-independent, as we could demonstrate in further experiments using bradykinine, phorbole ester, pertussis toxin and suramine to modulate distinct signalling pathways.We then demonstrated, using a well-established animal model of colitis, that LPA enhances intestinal wound healing in-vivo. In detail, the topical application of LPA in TNBS-treated rats reduced weight loss, ameliorate intestinal inflammation and prevented necrosis in the animals. This experiments demonstrate for the first time, that LPA modulates migration and proliferation of intestinal epithelial cells by distinct TGF-b independent pathways. Further experiments aimed to explore functional differences between peripheral blood (PBT) and mucosal T-cells (LPT). We demonstrated, that the cell cycle is distinctively regulated in PBT and LPT, identifying p53 as key regulator of LPT cell cycling. To avoid auto-immunity, the pool of effector T-cells must be depleted by apoptosis, once the antigen has been cleared. We demonstrate, that intrinsic pathway of apoptosis is activated during the antigen-induced cell death in LPT and that caspase-8 activity is required to execute LPT apoptosis. Cell cycle and apoptosis are ultimately linked. However, as we show in further experiments, this is not the case in LPT, underlining the distinct regulation of LPT cell cycle and apoptosis.In conclusion, using various distinct experimental tools, we demonstrate that the intestinal barrier itself and the modulation its function plays a fundamental role in the pathogenesis mucosal inflammation. The data presented in this work may therefore open new therapeutic options in the therapy of intestinal inflammatory disorders, such as inflammatory bowel diseases.

Les maladies inflammatoires de l'intestin (MII) sont caractérisées par des réponses immunitaires incontrôlées dans l'intestin. Des études génétiques ont associé un polymorphisme dans le gène de l'IL23R à la résistance aux MII. IL23R code pour la protéine de l’IL-23r, une sous-unité du récepteur à l’IL-23 (IL-23R). Ce récepteur appartient à la famille de l’IL-12R, contenant plusieurs récepteurs hétérodimériques. D’ailleurs, IL-12R et IL-23R partagent la sous-unité IL12Rb1. Néanmoins, ces deux récepteurs favorisent des réponses immunitaires distinctes (Th1 vs Th17). Ce mémoire caractérise les dynamiques d’expression cellulaires de l’IL-23R et l’IL-12R, afin d’élucider leurs rôles dans l’inflammation. Nous avons établi qu’IL-23R et IL-12R ne sont jamais co-exprimés, malgré qu’ils partagent la sous-unité IL-12Rβ1. Parmi les cellules de rates de souris, la protéine IL-23r est trouvée dans certaines cellules T TCRγδ ou T CD4+, quelques cellules B et des cellules Lti-like. La protéine IL-12Rβ2 est exprimée par quelques cellules B. L’analyse de l’expression de l’IL-23R et l’IL-12R dans différents organes révéla que la plus grande proportion de cellules exprimant l’IL-23R se retrouve dans la lamina propria de l'intestin grêle, alors que les cellules exprimant l’IL-12Rβ2 ont été retrouvées en proportion équivalente dans tous les organes lymphoïdes. Ces observations appuient les études génétiques suggérant un rôle prédominant de l’IL23R dans les intestins. Finalement, des cultures in vitro suggèrent que l’IL-23R ou l’IL-12R avaient des réactions croisées à l’IL-12 ou l’IL-23. L’étude de l’IL-23R dans les MII devrait donc être complémentée par l’étude de l’IL-12R, car les deux récepteurs pourraient avoir des rôles complémentaires. / Inflammatory bowel diseases (IBD) are characterised by uncontrolled immune responses in the gut. Genome-wide association studies (GWAS) have identified a protective polymorphism for IBD in the IL23R gene. IL23R codes for the IL-23r protein, one of the two subunits of IL-23R. IL-23R belongs to the IL-12R family, which contains many heterodimeric receptors. For example, both IL-12R and IL-23R share the IL-12Rβ1 subunit. Nevertheless, IL-12R and IL-23R are associated with different immune processes (Th1 vs. Th17). This thesis characterizes the cellular patterns of expression of both IL-23R and IL-12R, to further elucidate their roles in inflammation. We established that IL-23R and IL-12R were never co-expressed together, even though they share the IL-12Rβ2 subunit. Analysis of murine splenocytes revealed that IL-23R is expressed by some TCRγδ T-cells, a few B-cells, CD4+ T-cells and several Lti-like cells. IL-12R protein was found in a few B-cells. The analysis of IL-23R and IL-12R expression in different organs revealed that the lamina propria of the small intestine was the organ containing the largest proportion of IL-23r+ cells. IL-12R+ cells were found in constant numbers throughout the organs. Finally, in vitro cultures showed that IL-23R and IL-12R had crossed reaction to IL-12 and IL-23. Study of IL-23R in IBD should always be accompanied by IL-12R analysis, because both receptors could have complementary roles.

Les maladies inflammatoires de l'intestin (MII) sont caractérisées par des réponses immunitaires incontrôlées dans l'intestin. Des études génétiques ont associé un polymorphisme dans le gène de l'IL23R à la résistance aux MII. IL23R code pour la protéine de l’IL-23r, une sous-unité du récepteur à l’IL-23 (IL-23R). Ce récepteur appartient à la famille de l’IL-12R, contenant plusieurs récepteurs hétérodimériques. D’ailleurs, IL-12R et IL-23R partagent la sous-unité IL12Rb1. Néanmoins, ces deux récepteurs favorisent des réponses immunitaires distinctes (Th1 vs Th17). Ce mémoire caractérise les dynamiques d’expression cellulaires de l’IL-23R et l’IL-12R, afin d’élucider leurs rôles dans l’inflammation. Nous avons établi qu’IL-23R et IL-12R ne sont jamais co-exprimés, malgré qu’ils partagent la sous-unité IL-12Rβ1. Parmi les cellules de rates de souris, la protéine IL-23r est trouvée dans certaines cellules T TCRγδ ou T CD4+, quelques cellules B et des cellules Lti-like. La protéine IL-12Rβ2 est exprimée par quelques cellules B. L’analyse de l’expression de l’IL-23R et l’IL-12R dans différents organes révéla que la plus grande proportion de cellules exprimant l’IL-23R se retrouve dans la lamina propria de l'intestin grêle, alors que les cellules exprimant l’IL-12Rβ2 ont été retrouvées en proportion équivalente dans tous les organes lymphoïdes. Ces observations appuient les études génétiques suggérant un rôle prédominant de l’IL23R dans les intestins. Finalement, des cultures in vitro suggèrent que l’IL-23R ou l’IL-12R avaient des réactions croisées à l’IL-12 ou l’IL-23. L’étude de l’IL-23R dans les MII devrait donc être complémentée par l’étude de l’IL-12R, car les deux récepteurs pourraient avoir des rôles complémentaires. / Inflammatory bowel diseases (IBD) are characterised by uncontrolled immune responses in the gut. Genome-wide association studies (GWAS) have identified a protective polymorphism for IBD in the IL23R gene. IL23R codes for the IL-23r protein, one of the two subunits of IL-23R. IL-23R belongs to the IL-12R family, which contains many heterodimeric receptors. For example, both IL-12R and IL-23R share the IL-12Rβ1 subunit. Nevertheless, IL-12R and IL-23R are associated with different immune processes (Th1 vs. Th17). This thesis characterizes the cellular patterns of expression of both IL-23R and IL-12R, to further elucidate their roles in inflammation. We established that IL-23R and IL-12R were never co-expressed together, even though they share the IL-12Rβ2 subunit. Analysis of murine splenocytes revealed that IL-23R is expressed by some TCRγδ T-cells, a few B-cells, CD4+ T-cells and several Lti-like cells. IL-12R protein was found in a few B-cells. The analysis of IL-23R and IL-12R expression in different organs revealed that the lamina propria of the small intestine was the organ containing the largest proportion of IL-23r+ cells. IL-12R+ cells were found in constant numbers throughout the organs. Finally, in vitro cultures showed that IL-23R and IL-12R had crossed reaction to IL-12 and IL-23. Study of IL-23R in IBD should always be accompanied by IL-12R analysis, because both receptors could have complementary roles.