Ce travail de thèse reposait sur l’hypothèse que la variabilité génétique des protéines « cibles » des médicaments immunosuppresseurs de la famille des inhibiteurs de la calcineurine (ICN ; ciclosporine et tacrolimus) pourrait expliquer une partie de la variabilité observée dans leur efficacité et toxicité. Une revue de la littérature nous a permis de lister un panel de variants génétiques au sein de la voie de la calcineurine, considérés comme étant de bons candidats pour des études en transplantation. Ces variants n’ont pas été associés au risque de rejet aigu ou d’infection grave dans une étude incluant 381 patients transplantés rénaux suivis durant un an après la transplantation. La variabilité pharmacodynamique des ICN a ensuite été explorée au travers des régulations épigénétiques. Une analyse de la méthylation de l’ADN après exposition médicamenteuse a été menée sur deux modèles. Premièrement, la lignée cellulaire JURKAT a été utilisée pour développer la méthode d’immunoprécipitation de l’ADN méthylé (MeDIP). Chez des souris traitées par ciclosporine et tacrolimus durant 3 mois, nous avons ensuite isolé les cellules cibles des médicaments, les lymphocytes T CD4 puis, après immunoprécipitation de l’ADN méthylé et analyse par séquençage pangénomique haut débit (MeDIP-seq, séquençeur Ion Proton), nous avons recherché les régions du génome présentant des différences de méthylation induites par le traitement. L’analyse différentielle bio-informatique a été menée à l’aide des outils SAMtools (Li et col., 2009), BEDtools (Quinlan and Hall, 2010), MACS2 (Zhang et col., 2008) et Diffbind (Stark and Brown, 2011 - Bioconductor). Sur l’ensemble du génome, nous n’avons identifié que 24 régions présentant un niveau de méthylation modifié par l’exposition au tacrolimus. Le promoteur du gène Calm2, codant pour l’isoforme 2 de la calmoduline, semble être davantage méthylé chez les souris traitées. Ces résultats préliminaires semblent prometteurs pour la découverte de biomarqueurs épigénétiques de la réponse thérapeutique aux immunosuppresseurs. / Inter-individual genetic variation might account for diverse efficacy and toxicity of calcineurin inhibitors (cyclosporin and tacrolimus). In particular, some variants located within genes coding for proteins of the calcineurin pathway can explain part of this variability. In this manuscript, a panel of candidate genes was selected based on bibliographic review and tested in a pharmacogenetics study encompassing 381 renal transplants followed for one year after surgery. None of these candidates was associated with the acute rejection or serious infection risks. Furthermore, the pharmacodynamic variability of these drugs was also investigated, exploring the use of epigenomics profiling as proximal readout of the calcineurin inhibition treatment. In particular, we investigated the impact of drug exposure on DNA methylation in two experimental models. Methylated DNA immunoprecipitation followed by high-throughput sequencing (MeDIP-seq, Ion Proton technology) was deployed in JURKAT cell line, used as in vitro model, and in CD4 T lymphocytes isolated from mice treated with either cyclosporin or tacrolimus for three months. After sequencing, the differentiated methylated regions caused by drug exposure were analyzed. Bioinformatics analyses were performed using SAMtools (Li et al., 2009), BEDtools (Quinlan and Hall, 2010), MACS2 (Zhang et al., 2008) and Diffbind (Stark and Brown, 2011 - Bioconductor). Overall, the genome-wide analysis revealed only 24 regions with a differentiated enrichment in DNA methylation after three month-tacrolimus treatment, indicating a targeted effect of these treatments on a subset of key genes. Of note, CALM2 promoter, coding for the calmodulin isoform 2 protein, showed significant hypermethylation in tacrolimus-treated mice. These preliminary results corroborate the interest in using DNA methylation as promising approach to identify candidate biomarkers for therapeutic drug monitoring in calcineurin inhibitor treatments.

Véritable immunothérapie adoptive, l’allogreffe de Cellules Souches Hématopoïétiques (CSH) est destinée à prévenir la rechute d’une hémopathie maligne grâce au combat immunologique du greffon contre la maladie (effet GVL, Graft Versus Leukemia), dans lequel les lymphocytes T apportés par le greffon sont déterminants. Ils peuvent aussi compromettre le résultat escompté, en induisant une réaction du greffon contre l'hôte (GVH, Graft Versus Host) qui reste une complication redoutée de l’allogreffe. Dans une précédente étude prospective portant sur 62 couples donneur/receveur nous avons pu étudier l'impact de la composition du greffon en cellules T de phénotypes naïfs et mémoires sur le devenir des receveurs d’allogreffes à partir d'un donneur HLA-identique apparenté ou non; et nous avons pu démontrer qu’une proportion élevée de lymphocytes T CD4+CCR7+ dans le greffon était un facteur de risque de la survenue, la précocité et la sévérité de la GVH aiguë, sans influence sur la GVH chronique ou la rechute. Dans le but de séparer l’effet GVL de la GVH, nous avons voulu à travers des travaux de cette thèse, étudier le concept d’une T déplétion partielle et sélective du greffon en lymphocytes T CD4+CCR7+. Nous travaux se sont scindés en trois parties :1) Au plan clinique, nous avons pu confirmer nos précédents résultats sur une cohorte additionnelle de 137 patients. Non seulement, nous avons confirmé qu’une proportion élevée de lymphocytes T CD4+CCR7+ dans le greffon était un facteur de risque de la survenue, de la GVH aiguë, mais également, nous avons observé un effet préférentielle de la sous-population naïve des lymphocytes T CD4+ sur l’incidence de la GVH aiguë. Bien entendu, aucun impact sur l’incidence de la rechute post-allogreffe n’a été enregistré.2) Dans un modèle expérimental utilisant des cultures lymphocytaires en présence des cellules dendritiques provenant des six couples (frère/sœur) HLA-identiques, nous avons pu démontrer que les lymphocytes T CD4+ naïfs déclenchaient la réponse allogénique la plus importante et avec un degré moindre les cellules mémoires centrales par rapport aux effecteurs mémoires T CD4+. Ces résultats non seulement, valident in vitro les constatations cliniques mais aussi mettent l’accent sur le rôle prépondérant des lymphocytes T naïfs dans l’alloréactivité, notamment en situation de compatibilité HLA.3) Nous avons dans la troisième partie pu démontrer qu’une déplétion partielle sélective des greffons en lymphocytes T CD4+CCR7+ n’altère pas la réponse immunologique secondaires vis-à-vis des virus.La suite de nos travaux se focalise sur l’effet de la déplétion partielle sélective des greffons en lymphocytes T CD4+CCR7+ sur la réaction anti-tumorale du greffon dans la situation HLA compatibilité chez l’homme.Nos résultats constituent une pierre angulaire dans le concept de déplétion partielle sélective des greffons en lymphocytes T CD4+CCR7+, ex vivo chez l’homme, en vue de réduire l’incidence de la GVHD sans altérer la réponse anti-infectieuse ou tumorale du greffon notamment chez les donneurs présentant un taux élevé de lymphocytes T CD4+ naïfs et/ou mémoire centrale . / A genuine adoptive immunotherapy, Haematopoietic Stem Cell (HSC) allotransplantation aims to prevent the recurrence of a malignant blood disease via an immunological action of the graft against disease (GVL or Graft Versus Leukaemia effect), in which the T lymphocytes supplied by the transplant play a key role. They may also compromise the targeted result, by triggering a GVH (Graft Versus Host) reaction, which remains a serious complication of allotransplantation. In a previous prospective study conducted in 62 donor/recipient pairings, we examined the impact of the transplant\\\'s naive and memory phenotype T cell composition on the fate of recipients of allotransplants from an HLA-identical donor, related to the recipient or otherwise. We demonstrated that a high proportion of CD4+CCR7+ T lymphocytes in the transplant was a risk factor for the development, early onset and severity of acute GVHD, with no influence on chronic GVHD or recurrence. With the objective of separating the GVL effect from the GVH effect, we wanted to investigate the concept of partial and selective CD4+CCR7+ T cell depletion of the graft in the studies conducted as part of this research. Our studies were split into three parts:1) Clinically, we confirmed our previous results in an additional cohort of 137 patients. In addition to confirming that a high proportion of CD4+CCR7+ T lymphocytes in the transplant was a risk factor for the development of acute GVH, we also observed a preferential effect of the naive CD4+T lymphocyte sub-population on the incidence of acute GVHD. Obviously, no impact on the incidence of post-allotransplantation recurrence was recorded.2) In an experimental model using lymphocyte cultures in the presence of dendritic cells taken from six HLA-identical pairings (brother/sister), we demonstrated that naive CD4+ T lymphocytes triggered the greatest allogenic response and, to a lesser degree, central memory cells compared to effector memory CD4+ T cells. Not only do these results validate the clinical observations made in vitro, they also highlight the dominant role of naive T lymphocytes in alloreactivity, particularly in situations of HLA incompatibility.3) In the third part, we demonstrated that selective partial CD4+CCR7+ T cell depletion of the transplants does not impair the secondary immunological response to viruses.The next phase of our research focuses on the effect of selective partial CD4+CCR7+ T cell depletion of grafts on the transplant's anti-tumoural reaction in situations of HLA compatibility in humans.Our results represent a cornerstone in the concept of partial selective T CD4+CCR7+ T cell depletion of transplants, ex vivo in humans, with a view to reducing the incidence of GVHD, without impairing the anti-infectious or anti-tumoural response of the graft, particularly in donors with high levels of naive and/or central memory CD4+ T lymphocytes.

Les lymphocytes T Vγ9Vδ2 sont impliqués dans la réponse immunitaire contre de nombreux pathogènes et contre les cellules tumorales. Ils reconnaissent des antigènes solubles, non peptidiques, ayant une faible masse moléculaire, qui sont appelés phosphoantigènes. Dans ce contexte, l’isopentenyl pyrophosphate (IPP) et un métabolite de l’ATP (ApppI) sont des phosphoantigènes qui s’accumulent dans les cellules suite à l’inhibition par les amino-bisphosphonates de l’activité d’une enzyme clé de la voie du mévalonate, la farnesyl pyrophosphate synthase (FPPS). Les bisphosphonates sont utilisés en clinique dans le traitement et la prévention des complications liées aux ostéolyses malignes. Les études pré-cliniques montrent que les bisphosphonates (et en particulier les amino-bisphosphonates) ont également une activité anti-tumorale qui peut être directe et/ou indirecte. Ils peuvent bloquer différentes fonctions des cellules tumorales (adhésion, invasion, prolifération) en inhibant l’activité de la FPPS. Ils agissent aussi sur les cellules endothéliales et inhibent l’angiogenèse tumorale. Les amino-bisphosphonates activent aussi l’activité cytotoxique des lymphocytes T Vγ9Vδ2 vis-à-vis des cellules tumorales. Les mécanismes moléculaires sous-jacents responsables de cette activation sont par contre méconnus. Les travaux réalisés dans cette thèse montrent tout d’abord que les aminobisphosphonates (zolédronate et risédronate) induisent l’accumulation d’IPP et d’ApppI dans différentes lignées humaines de cancer du sein et qu’il existe une corrélation entre le niveau de production d’IPP/ApppI et la capacité des lymphocytes T Vγ9Vδ2 à détruire ces cellules tumorales in vitro. Nous avons ensuite montré que le traitement de souris immunodéficientes NOD-SCID avec des aminobisphosphonates stimule la différenciation des lymphocytes T Vγ9Vδ2 humains à partir des cellules du sang périphérique lorsque celles-ci sont injectées par voie intrapéritonéale aux animaux. Par ailleurs, ces lymphocytes T vont ensuite venir infiltrer des tumeurs mammaires sous-cutanées qui ont été préalablement greffées chez les animaux traités. Cette infiltration lymphocytaire survient uniquement lorsque les tumeurs produisent de l’IPP/ApppI. Il en résulte alors une régression des tumeurs chez les souris NOD-SCID. L’infiltration des tumeurs par les lymphocytes T Vγ9Vδ2 humains s’explique par le fait que l’IPP et l’ApppI stimulent la migration des lymphocytes T. Les lymphocytes T Vγ9Vδ2 interagissent alors avec les cellules tumorales par le biais de mécanismes faisant intervenir ICAM-1, puis les lymphocytes sécrètent des facteurs (interféron γ, perforine) qui sont cytotoxiques pour les cellules tumorales. L’ensemble de nos travaux montre donc que les amino-bisphosphonates pourraient être utilisés en immunothérapie dans le traitement des cancers du sein. / Vγδ9Vδ2 T lymphocytes are involved in the immune response against several pathogens and tumoral cells. They recognize non-peptidic, low molecular weight soluble antigens, so called phosphoantigens. In this context, isopentenyl pyrophosphate (IPP) and a metabolite of ATP (ApppI) are phosphoantigens which accumulate in many cells following the inhibition by amino-bisphosphonates of farnesyl pyrophosphate synthase (FPPS), a key enzyme in the mevalonate pathway. Bisphosphonates are commonly used in the clinic for the treatment and prevention of complications associated with malignant osteolysis. Preclinical studies demonstrate that bisphosphonates (in particular amino-bisphosphonates) also have direct and indirect anti-tumor activity. They are able to block different functions in tumor cells, such as adhesion, invasion and proliferation, by inhibiting FPPS activity. Bisphosphonates also act on endothelial cells and inhibit tumor angiogenesis. Amino-bisphosphonates also activate the cytotoxic activity of Vγδ9Vδ2 T lymphocytes against tumor cells. However, the underlying molecular mechanisms responsible for this activation are still unknown. In the present thesis, we first demonstrate that amino-bisphosphonates (e.g. zoledronate and risedronate) induce the accumulation of IPP and ApppI in different human breast cancer cell lines and that a correlation exists between the levels of IPP/ApppI production and the capacity of Vγδ9Vδ2 T lymphocytes to destroy tumor cells in vitro. We then demonstrate that the treatment of immunodeficient NOD-SCID mice with amino-bisphosphonates stimulates the differentiation of Vγδ9Vδ2 T lymphocytes from human peripheral blood mononuclear cells injected intraperitoneally in animals. Following their expansion, the T lymphocytes are then able to infiltrate subcutaneous mammary tumors, which were grafted in treated animals. This infiltration of γδ T lymphocytes arises only when the tumors produce IPP/ApppI, resulting in the regression of tumor growth in NOD-SCID mice. The infiltration of tumors by human Vγδ9Vδ2 T lymphocytes is explained by the capacity of IPP and ApppI to stimulate the migration of γδ T lymphocytes. Vγδ9Vδ2 T lymphocytes then interact with tumor cells through a mechanism involving ICAM-I and several secretion factors (i.e. interferon γ, perforine) which are cytotoxic for tumor cells. Thus, our work demonstrates that amino-bisphosphonates could be useful for breast cancer immunotherapy.

La thérapie antirétrovirale (ART) a permis d’augmenter l’espérance de vie et sa qualité chez les individus infectés par le VIH-1. Toutefois, l’inflammation chronique persiste et est associée à un excès du « B-cell activating factor » (BAFF). Cette cytokine est un facteur clé de la survie et la différenciation des lymphocytes B, en particulier pour ceux dits de la zone marginale (MZ) qui sont des populations B dites innées possédant un « B-cell receptor » (BCR) polyréactif. Dans le contexte de l’infection au VIH-1, l’excès de BAFF a été associé avec la dérégulation du compartiment B, l’hyperglobulinémie, ainsi que le bris de tolérance et l’apparition de manifestations auto-immunes. De plus, nous avons observé une augmentation de la fréquence d’une population présentant à la fois des caractéristiques de cellules B MZ et transitionnelles immatures (TI) que nous avons nommée « précurseurs des MZ » (MZp) dans le sang des individus infectés. Ces MZp partagent également certains marqueurs phénotypiques avec plusieurs populations B régulatrices (Breg) identifiées chez l’humain. Les objectifs de ce travail sont de 1) caractériser le potentiel Breg des MZp par l’analyse de leur transcriptome et par cytométrie en flux, puis 2) d’étudier l’impact de l’infection au VIH-1 et d’un excès de BAFF sur le potentiel Breg des MZp sanguins d’individus de la cohorte de la primo-infection (PHI) du réseau FRQS, et 3) d’étudier l’impact de l’infection au VIH-1 et d’un excès de BAFF sur la production d’anticorps spécifiques au VIH-1 et la possible contribution des MZp à l’hyperglobulinémie chez ces individus. Dans un premier temps, nos résultats démontrent que les MZp d’individus non infectés possèdent un important phénotype Breg caractérisé par l’expression des molécules régulatrices NR4As, CD83, CD39, CD73 et l’IL-10. Les MZp ont également une fonction régulatrice impliquant CD83 et PD-L1. Dans un deuxième temps, nos résultats démontrent que dans le contexte du VIH-1, ce potentiel est complètement altéré vu la diminution d’expression de ces molécules et par la perte de la fonction régulatrice, et qui est directement affectée par un excès de BAFF. Enfin, nous démontrons que les MZp des individus infectés ont un profil associé à l’épuisement et que les gènes impliqués dans l’activation menant à la production d’anticorps sont augmentés, au détriment de ceux associés à la régulation. De façon intéressante, les MZp provenant du sang d’individus infectés expriment à la hausse des transcrits de gènes IGHV impliqués dans la génération d’anticorps neutralisants du VIH-1. De plus, nous démontrons que la quantité et la qualité des IgG spécifiques au virus sont en lien avec le statut de progression de l’infection et le niveau des taux de BAFF qui y est associés. Ainsi, basé sur nos résultats, il serait possible d’envisager une étude avec des avenues thérapeutiques existantes, ciblant BAFF ou l’expression des NR4As, pour tenter de diminuer les niveaux de BAFF ou restaurer le potentiel Breg des MZp respectivement. De telles avenues, en combinaison avec ART, pourraient être intéressantes dans le but de diminuer l’inflammation chronique et restaurer l’immunocompétence chez ces individus. / Antiretroviral therapy (ART) has increased life quality and longevity of HIV-infected individuals. However, chronic inflammation persists and is associated with increased B-cell activating factor (BAFF). BAFF is a key survival and differentiation factor for B-cells, especially for marginal zone B-cells (MZ). MZ are innate-like B-cells that are known for their quick antibody responses and polyreactive B-cell receptor (BCR). In the context of HIV-1 infection, BAFF is found in excess in the blood of infected individuals and is associated with the dysregulation of the B-cell compartment, hyperglobulinemia, breach of tolerance and autoimmune manifestations. We reported an increase in the frequency of precursor-like MZ (MZp) B-cells in the blood of HIV-infected individuals. Interestingly, these MZp possess a phenotype that is similar to certain Breg populations identified in human. The objective of this work is to first characterize the Breg potential of MZp from HIV-uninfected individuals by RNAseq analyses and flow cytometry, and second to study the impact of HIV-1 infection and excess BAFF on the dysregulation of the Breg potential of MZp from blood samples of individuals from the primo-infection (PHI) cohort of the FRQS. Our third objective is to study the impact of HIV-infection and excess BAFF on HIV-1 specific antibodies and better understand the contribution of MZp to hyperglobulinemia in HIV-1 infected individuals. Our results showed that MZp from HIV-uninfected individuals possess a stong Breg phenotype characterized by high expression of regulatory molecules such as NR4As, CD83, CD39, CD73 and IL-10. They also have an important Breg function that involves CD83 and PD-L1. We also demonstrate that HIV-1 infection impairs the Breg potential of MZp by downregulating the expression of regulatory markers and by altering their function, which high BAFF levels can directly affect. Also, MZp from HIV-infected individuals present an exhausted profile and an increased expression of genes involved in immunoglobulin (Ig) production. Interestingly, MZp from the blood of HIV-infected individuals show increased expression of IGHV gene transcripts associated with broadly neutralizing antibodies. We find that the quantity and quality of HIV-Env specific IgG is linked with disease progression status and associated levels of BAFF. Our results suggest that existing therapeutic strategies targeting BAFF or NR4As expression could be contemplated in order to try reducing BAFF levels or for restoring Breg potential, respectively. As such, such avenues could be envisaged as adjunct to ART to lower the inflammatory burden and restore immune competence of HIV-infected individuals.

Des études récentes ont montré une implication de la neuropiline 1 (Nrp1)dans le contrôle de l’activation des lymphocytes T. Son invalidation s’accompagne d’une aggravation de l’encéphalite auto-immune expérimentale (EAE). La sémaphorine 3A (Sema-3A), ligand principal de la Nrp1, semble participer à une boucle autocrine de rétro contrôle négatif de la prolifération des lymphocytes T.Cependant, peu d’études ont été réalisées chez l’homme pour déterminer dans quelle(s) situation(s) la Nrp1 est exprimée par les lymphocytes T. Notre travail aconsisté à étudier l’expression de la Nrp1 par les populations lymphocytaires T humaines afin de comprendre à quel niveau peut avoir lieu ce rétro contrôle. Nous montrons que les lymphocytes T régulateurs (Treg) chez l’homme n’expriment pas laNrp1, contrairement aux Treg murins. En revanche, la Nrp1 est exprimée par les lymphocytes T effecteurs après engagement avec l’antigène, soit au niveau des organes lymphoïdes secondaires pour les lymphocytes T folliculaires helper (Tfh) en interaction avec les lymphocytes B, soit au niveau des sites d’inflammations périphériques pour les lymphocytes T effecteurs mémoires (TEM). Dans les deux cas, cette expression survient en fin d’activation et pourrait servir de frein à une activation incontrôlée des lymphocytes T.D’autre part, nous avons abordé le rôle du récepteur alpha à l’IL-2 (CD25)dans l’homéostasie des lymphocytes T. L’étude chez la souris il2ra-/- a révélé un rôle important du CD25 pour la survie des Treg in vivo, mais aussi pour l’acquisition de lymphocytes T mémoires. Seulement deux cas de déficience en CD25, associés à des maladies auto-immunes, ont été décrits chez l’homme. Cependant, ces études n’ont pas abordé à quel niveau le CD25 intervient sur l’homéostasie des lymphocytes T. Nous complétons ces études par la présentation de trois nouveaux cas de déficience en CD25 développant des maladies auto-immunes de type IPEX. Nous montrons que le CD25 intervient activement dans le maintien des populations Treg naïves et effectrices, mais aussi dans celui des populations lymphocytaires effectrices mémoires. / Recent studies have shown the involvement of neuropilin 1 (Nrp1) in the control of T cell activation, and disruption of this receptor promotes aggravation of experimental autoimmune encephalitis (EAE). Through its principal ligand,semaphorin 3A (Sema-3A), Nrp1 appears to participate in an autocrine negative feedback of T cell proliferation. However, few studies have been conducted inhumans to determine when Nrp1 is expressed by T cells. Here we show that regulatory T cells (Treg) in humans do not express Nrp1, unlike murine Treg cells. In contrast, we show that Nrp1 is expressed by effector T cells after engagement with antigen, either in secondary lymphoid organs for follicular helper T cells (Tfh) interacting with B cells, either in peripheral inflammation for effector memory T cells(TEM). We conclude that this expression corresponds to a level of late activation in both cases and may control T cell activation.The study in mice il2ra-/- revealed a significant role of IL-2 receptor alpha(CD25) for the survival of Treg in vivo, but also for the differentiation of memory T cells. Only two cases of CD25 deficiency associated with autoimmune diseases have been described in humans. However, these studies do not assess at what levelCD25 is involved in T cell homeostasis. Here we provide further insight of these studies by presenting three new cases of CD25 deficiency developing autoimmune diseases like IPEX. We show that CD25 plays an active role to maintain naive and effector Treg cell populations of, and effector memory T cell populations.

Les anomalies phénotypiques et fonctionnelles des lymphocytes B (LB) sont typiques d'une infection au VIH et se traduisent principalement par une activation polyclonale, une perte de la mémoire immunitaire ainsi qu'une réponse humorale déficiente et des phénomènes auto-immunitaires souvent précurseurs de lymphomes B. Ces anomalies se retrouvent principalement chez les patients lors de la phase chronique de la maladie et semblent être reliées en partie au niveau de la charge virale ainsi qu'à un compartiment de lymphocytes T CD4+ altéré. Cependant, quoique controversé, des éléments d’activation polyclonale ont également été observés chez les non-progresseurs à long terme (LTNPs) qui présentent une charge virale faible et un compartiment T CD4+ semblable aux individus séronégatifs. Ainsi, les objectifs principaux de cette étude sont 1) d’établir une chronologie des anomalies du compartiment des cellules B chez des individus infectés par le VIH qui ont une progression différente de la maladie (PHI normaux, rapides, sains et LTNP). 2) corréler les niveaux sériques du stimulateur de lymphocytes B (BLyS), un facteur de croissance des cellules B, avec les phénotypes observés chez ces mêmes patients. L’hyperglobulinémie, les niveaux sériques de BLyS et d’auto-anticorps ont été mesuré longitudinalement chez une cohorte d’individus en primo-infection (PHI) avec des progressions différentes de la maladie (rapides et normaux), LTNP et sujets sains. Nos résultats démontrent que l’activation polyclonale des LB survient indépendamment de la vitesse de progression et persiste chez les LTNP ou malgré une thérapie antirétrovirale efficace chez les progresseurs rapides. Des niveaux élevés de BLyS dans le sérum des progresseurs rapides corrèlent avec des fréquences altérées de monocytes et cellules dendritiques, suggérant un rôle de celles-ci dans l’atteinte du compartiment des cellules B. / B lymphocyte abnormalities are an important consequence of HIV infection, where both polyclonal activation and loss of B cell memory and humoral immunity have been described, and often evolve towards rheumatic-like autoimmunity and lymphoma. Although these abnormalities are prevalent in chronically infected patients, polyclonal B cell activation is also reported in patients with primary HIV-infection (PHI), who already present signs of defective humoral immunity. Although controversial, elements of B cell dysregulation have been reported in long term non progressor (LTNP) patients, even though they bear low viral loads and present a relatively "normal" CD4+ T cell compartment, suggesting that other factors are involved. Therefore, the main objectives of this study are to 1) establish a timeline for specific B cell abnormalities in HIV-infected patients with different rates of disease progression (PHI normal and fast progressors, LTNP), and controls 2) to correlate serum levels of the B lymphocyte stimulator (BLyS) a B cell growth factor, among these patients and controls. Thus we have longitudinally assessed hyperglobulinemia, auto-antibody and soluble BLyS levels in the serum of subjects undergoing primary HIV infection (PHI) with different rates of disease progression; rapid and normal progressors, long term non-progressors (LTNPs), and healthy donors. Here, we report that B cell polyclonal activation occurs independently of the rate of disease progression, with hypergammaglobulinemia persisting beyond successful therapy in rapid progressors and despite non-progressing clinical disease in LTNPs. High levels of BLyS in the serum of PHI rapid progressors correlate with altered blood monocyte and dendritic cell frequencies suggesting their contribution in triggering B cell dysregulations.

Suite à la rencontre d’un antigène (Ag) présenté à la surface des cellules présentatrice de l’Ag (CPA), les lymphocytes T naïfs, ayant un récepteur des cellules T (RCT) spécifique de l’Ag, vont proliférer et se différencier en LT effecteurs (1). Suite à l’élimination de l’Ag la majorité des LTe vont mourir par apoptose alors que les restants vont se différencier en LT mémoire (LTm) protégeant l’organisme à long terme. Les mécanismes qui permettent la différenciation des LTe en LTm sont encore inconnus. Pour comprendre comment les LTm CD8+ sont générés à partir des LTe, nous avons émis l’hypothèse que la densité de l’Ag présenté par les CPA peut avoir un impact sur la sélection des LT CD8+ répondant l’Ag à se différencier en LTm. De manière intéressante, nos résultats montrent qu’une immunisation avec des cellules dendritiques (DCs) exprimant un haut niveau de complexe CMH/peptide à sa surface permet le développement de LTm. À l’inverse, le développement des LTm est fortement réduit (10-20X) lorsque les souris sont immunisées avec des DCs exprimant un niveau faible de complexes CMH/peptide à leur surface. De plus, la quantité d’Ag n’a aucune influence ni sur l’expansion des LT CD8+ ni sur l’acquisition de leurs fonctions effectrices, mais affecte de manière critique la génération des LTm. Nos résultats suggèrent que le nombre de RCT engagé lors de la reconnaissance de l’Ag est important pour la formation des LTm. Pour cela nous avons observé par vidéo-microscopie le temps d’interaction entre des LTn et des DCs. Nos résultats montrent que le temps et la qualité de l’interaction sont dépendants de la densité d’Ag présenté par les DCs. Effectivement, nous observons une diminution dans le pourcentage de LT faisant une interaction prolongée avec les DCs quand le niveau d’Ag est faible. De plus, nous observons des variations de l’expression des facteurs de transcription clefs impliqués dans la différenciation des LTm tels qu’Eomes, Bcl-6 et Blimp-1. Par ailleurs, la densité d’Ag fait varier l’expression du Neuron-derived orphan nuclear receptor 1 (Nor-1). Nor-1 est impliqué dans la conversion de Bcl-2 en molécule pro-apoptotique et contribue à la mort par apoptose des LTe pendant la phase de contraction. Notre modèle propose que la densité de l’épitope contrôle la génération des CD8+ LTm. Une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans la génération des LTm permettra le développement de meilleures stratégies pour la génération de vaccin. Dans un second temps, nous avons évalué le rôle du signal RCT dans l’homéostasie des LTm. Pour ce faire, nous avons utilisé un modèle de souris transgénique pour le RCT dont son expression peut être modulée par un traitement à la tétracycline. Ce système nous a permis d’abolir l’expression du RCT à la surface des LTm. De manière intéressante, en absence de RCT exprimé, les LTm CD8+ peuvent survivre à long terme dans l’organisme et rester fonctionnels. De plus, une sous population des LTm CD4+ a la capacité de survivre sans RCT exprimé dans un hôte lymphopénique alors que l’autre sous population nécessite l’expression du RCT. / Following antigen (Ag) encounter presented at surface of antigen presenting cell (APC), naïve T lymphocytes, which express a T cell receptor (TCR) specific for Ag, undergo massive proliferation and differentiate into effector T cells (1). After elimination of the pathogen, most effector T cells die, while the remaining differenciates into memory T cells (LTm) which are responsible for long-term protection of the organism. The mechanism that promotes the differentiation of effectors T cells into memory T cells is still largely unknown. To understand how Tm cells are generated from effectors, we hypothesized that the density of antigen on the APC could have an impact on the selection of CD8+ T cell responders differentiating into memory. Very interestingly, our results show that immunization of mice with dendritic cells (DCs) expressing high levels of peptide-MHC complexes on their surface allow a strong development of LTm. In contrast, the development of memory T cells was strongly reduced (10-20X) when mice were immunized with DCs expressing two-fold less level of peptide-MHC complexes. In agreement with the results described above, the amount of Ag does not have any influence on T cell expansion and acquisition of effector functions, but critically affects memory T cell generation. Our data suggest that the numbers of TCR engaged in MHC/peptide recognition are important for the formation of memory T cells. To do that, we evaluated by time-lapse videomicroscopy the time of interaction between LTn and DCs. Effectively, we observed a significant reduction in the percentage of cells making prolonged interaction with DCs when the level of Ag is decreased. Moreover, we observed a modification in the expression of key transcription factors involved in the differentiation of Tm cells, such as Eomes, Bcl6 and Blimp-1. Further analysis reveals that the Ag density influences the expression of Neuron-derived orphan nuclear receptor 1 (Nor1). Nor-1 is involved in the conversion of Bcl-2 into a pro-apoptotic molecule and contributes to effector death by apoptosis during contraction phase. Our model proposes that density of Ag controls the generation of LTm. A better understanding of the role of TCR signals in the generation of LTm will help to develop better vaccination strategies. Second time, we have evaluated the role of TCR signals in Tm cell homeostasis. To do that, we have used a tetracycline-inducible expression system of the TCR in mice. This system allows us to abolish TCR expression on Tm cells. Interestingly, we show that the ablation of TCR expression did not influence the survival and functionnality of Ag-specific CD8+ LTm cells. Furthermore, our results show that a subset of CD4 Tm cells can survive in the absence of TCR expression in nonlymphopenic hosts while another subset requires the TCR expression to survive.

Primary immunodeficiencies represent a heterogeneous group of hereditary immune system malfunctions with very variable causes and symptoms. Multiparametric flow cytometry has become an important tool in primary immunodeficiency diagnostics and research because it provides detailed information on the phenotype of individual immune cells and their proportions in circulation. We have developed a complex monoclonal antibody panel composed of five eight-color tubes which is designed for immunophenotyping of basic lymphocyte subsets and further analysis of B and T cell subpopulations. We have optimized and standardized the panels so they will identify any changes originating from primary immunodeficiencies and provide comparable data on the level of cooperation between more laboratories. This was achieved by cooperation of six European research facilities which are all parts of the Euroflow consortium. The panels have been validated both on peripheral blood samples from healthy donors and patients with either gentically defined primary immunodeficiency or common variable immunodeficiency. Keywords: T lymphocyte, B lymphocyte, primary immunodeficiency, flow cytometry, immunophenotyping, Euroflow, optimization, standardization

Lors d’un stress, l’activation de l’axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien (HHS) conduit à une augmentation de la production de glucocorticoïdes (tel que la corticostérone) par les glandes surrénales. Le rôle de la corticotropin-releasing hormone (CRH), à l’origine de l’activation de l’axe HHS, est encore méconnu. En effet, les récepteurs à la CRH sont présents aussi bien au niveau du système nerveux central (SNC), notamment au niveau du cervelet, qu’au niveau du système immunitaire (SI). Cela suggère donc une action directe possible de cette hormone sur ces deux systèmes. Au cours de ce projet, nous avons étudié les régulations des SNC et SI lors d’un stress, et plus particulièrement le rôle de la CRH et de ses récepteurs dans ces régulations. Suite à des injections chroniques de corticostérone, mimant un stress, nous avons observé une altération des fonctions locomotrices qui semble être reversée lorsque le CRH-R1 est inhibé avec un antagoniste. Ces premiers résultats permettent de mettre en avant un éventuel rôle de la CRH dans la régulation des fonctions motrices au niveau du cervelet en conditions de stress. En parallèle, d’autres études in vitro réalisées sur des splénocytes murins stimulés avec de la CRH ont montré une diminution de la viabilité des lymphocytes B (LB). Suite à ces résultats, nous avons caractérisé pour la première fois la présence de récepteurs à la CRH sur cette population de LB murins. Ces résultats montrent l’importance de la CRH dans les régulations des SNC et SI en condition de stress et le rôle de cette hormone dans les interactions entre les deux systèmes / In stress conditions, the Hypothalamo-Pituitary-Adrenal (HPA) axis activation leads to an overproduction of glucocorticoïds (such as corticosterone in rodent) by adrenal glands and this activation is well characterized. However, various questions remain about the precise role of corticotropin-releasing hormone (CRH), which is at the beginning of the HPA activation. Indeed, CRH receptors are presents both in central nervous system (CNS), especially in cerebellum, and in immune system (IS). This suggest a possible direct action of this hormone on both system. In this project, we studied the regulations on CNS and IS in stress conditions and more particularly the CRH role and these receptors in these regulations. After chronic corticsterone injections, to mimic a stress, we observed a locomotor alteration which seems to be inverted when CRH-R1 were inhibited with an antagonist. These first results show an possible CRH role in locomotor regulation in cerebellum under stress condition. In parallel, others in vitro studies performed on murine splenocytes stimulated with CRH showed a B lymphocyte (LB) viability decrease. Furthermore, we are the first to characterise the CRH receptors on murine LB. This work show the CRH importance in CNS and IS regulations under stress conditions and its role in interactions between the two systems

This dissertation addresses the role for Janus Kinase 3 (Jak3) in CD4+ T cell homeostasis and function. Jak3 is a protein tyrosine kinase whose activity is essential for signals mediated by the γc dependent cytokines IL-2, -4, -7, -9, -15, and -21. Previous data have demonstrated that peripheral CD4+ T cells from Jak3-deficient mice have a memory phenotype and are functionally impaired in both proliferative and IL-2 responses in vitro. Interestingly, Jak3/γc activity has been previously shown to play a role in the prevention of T cell anergy. These studies were initiated to more precisely define the role for Jak3/γc cytokines in the prevention of T cell anergy and the maintenance of functional CD4+ T cell responses. We began to address this question by assessing global gene expression changes between wild type and Jak3-/- CD4+ T cells. These data indicate that Jak3-/- CD4+ T cells have an increase in gene expression levels of inhibitory surface receptors as well as immunosuppressive cytokines. Further analyses confirmed that Jak3-deficient T cells express high levels of PD-1, secrete a Trl-type cytokine profile following direct ex vivo activation, and suppress the proliferation of wild type T cells in vitro. These characteristics indicate that CD4+ Jak3-/- T cells share properties with regulatory T cell subsets that have an important role in peripheral tolerance and the prevention of autoimmunity. We next addressed whether these regulatory characteristics were T cell intrinsic or rather the result of expanding in a Jak3-deficient microenvironment characterized by a number of immune abnormalities and a disrupted splenic architecture. Jak3-/- CD4+ T cells proliferate in vivoin a lymphopenic environment and selectively acquire regulatory T cell characteristics in the absence of any additional activation signals. While the precise mechanism by which Jak3-deficient T cells acquire these characteristics remains unclear, our data indicate that one important component is a T cell-intrinsic requirement for Jak3 signaling. These findings indicate several interesting aspects of T cell biology. First, these studies, demonstrate that the homeostatic proliferation of CD4+ T cells is not dependent on signaling via γc-dependent cytokine receptors. And, second, that the weak activation signals normally associated with homeostatic expansion are sufficient to drive Jak3-/- T cells into a non-conventional differentiation program. Previous data indicate that, for wild type T cells, signaling through both the TCR as well as γc-dependent cytokine receptors promote the homeostatic proliferation of T cells in lymphopenic hosts. Since Jak3-/- T cells are unable to receive these cytokine signals, their proliferation is likely to be wholly dependent on TCR signaling. As a consequence of this TCR signaling, Jak3-/- T cells proliferate, but in addition, are induced to up regulate PD-1 and to selectively activate the IL-10 locus while shutting off the production of IL-2. Since this fate does not occur for wild type T cells in a comparable environment, it is likely that the unique differentiation pathway taken by Jak3-/- T cells reflects the effects of TCR signaling in the absence of γc-dependent cytokine signaling. Interestingly, wild type T cells undergoing homeostatic expansion in lymphopenic hosts show many common patterns of gene expression to freshly-purified unmanipulated Jak3-/- T cells. For instance, micro array analysis of gene expression in wild type CD4+ T cells after lymphopenia induced homeostatic expansion show a similar pattern of upregulation in surface markers (PD-1 and LAG-3), and cytokine signaling molecules (IL-10 and IFN-γ cytokine, receptors, and inducible gene targets) to that of Jak3-/- CD4+ T cells immediately ex vivo. These data suggest that the process of homeostatic proliferation normally induces immune attenuation and peripheral tolerance mechanisms, but that full differentiation into a regulatory T cell phenotype is prevented by γc-dependent cytokine signals. Taken together these data suggest that Jak3 plays an important role in tempering typical immune attenuation mechanisms employed to maintain T cell homeostasis and peripheral tolerance.