Le contrôle immunitaire des infections virales est effectué, en grande partie, par les lymphocytes T CD8+ cytotoxiques. Pour y parvenir, les lymphocytes T CD8+ doivent être en mesure de reconnaître les cellules infectées et de les éliminer. Cette reconnaissance des cellules infectées s’effectue par l’interaction du récepteur T (TCR) des lymphocytes T CD8+ et des peptides viraux associés au complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) de classe I à la surface des cellules hôtes. Cette interaction constitue l’élément déclencheur permettant l’élimination de la cellule infectée. On comprend donc toute l’importance des mécanismes cellulaires menant à la génération des peptides antigéniques à partir des protéines virales produites au cours d’une infection. La vision traditionnelle de cet apprêtement protéique menant à la présentation d’antigènes par les molécules du CMH propose deux voies cataboliques distinctes. En effet, il est largement admis que les antigènes endogènes sont apprêtés par la voie dite ‘‘classique’’ de présentation antigénique par les CMH de classe I. Cette voie implique la dégradation des antigènes intracellulaires par le protéasome dans le cytoplasme, le transport des peptides résultant de cette dégradation à l’intérieur du réticulum endoplasmique, leur chargement sur les molécules du CMH de classe I et finalement le transport des complexes peptide-CMH à la surface de la cellule où ils pourront activer les lymphocytes T CD8+. Dans la seconde voie impliquant des antigènes exogènes, le dogme veut que ceux-ci soient apprêtés par les protéases du compartiment endovacuolaire. Les peptides ainsi générés sont directement chargés sur les molécules de CMH de classe II à l’intérieur de ce compartiment. Par la suite, des mécanismes de recyclage vésiculaire assurent le transport des complexes peptide-CMH de classe II à la surface de la cellule afin de stimuler les lymphocytes T CD4+. Cependant, cette stricte ségrégation des voies d’apprêtement antigénique a été durement éprouvée par la capacité des cellules présentatrices d’antigènes à effectuer l’apprêtement d’antigènes exogènes et permettre leur présentation sur des molécules de CMH de classe I. De plus, l’identification récente de peptides d’origine intracellulaire associés à des molécules de CMH de classe II a clairement indiqué la présence d’interactions entre les deux voies d’apprêtement antigénique permettant de transgresser le dogme préalablement établi. L’objectif du travail présenté ici était de caractériser les voies d’apprêtement antigénique menant à la présentation d’antigènes viraux par les molécules du CMH de classe I lors d’une infection par le virus de l’Herpès simplex de type I (HSV-1). Dans les résultats rapportés ici, nous décrivons une nouvelle voie d’apprêtement antigénique résultant de la formation d’autophagosomes dans les cellules infectées. Cette nouvelle voie permet le transfert d’antigènes viraux vers un compartiment vacuolaire dégradatif dans la phase tardive de l’infection par le virus HSV-1. Cette mise en branle d’une seconde voie d’apprêtement antigénique permet d’augmenter le niveau de présentation de la glycoprotéine B (gB) virale utilisée comme modèle dans cette étude. De plus, nos résultats décrivent la formation d’une nouvelle forme d’autophagosomes dérivés de l’enveloppe nucléaire en réponse à l’infection par le virus HSV-1. Ces nouveaux autophagosomes permettent le transfert d’antigènes viraux vers un compartiment vacuolaire lytique, action également assurée par les autophagosomes dits classiques. Dans la deuxième partie du travail présenté ici, nous utilisons l’infection par le virus HSV-1 et la production de la gB qui en résulte pour étudier le trafic membranaire permettant le transfert de la gB vers un compartiment vacuolaire dégradatif. Nos résultats mettent en valeur l’importance du réticulum endoplasmique, et des compartiments autophagiques qui en dérivent, dans ces mécanismes de transfert antigénique permettant d’amplifier la présentation antigénique de la protéine virale gB sur des CMH de classe I via une voie vacuolaire. L’ensemble de nos résultats démontrent également une étroite collaboration entre la voie classique de présentation antigénique par les CMH de classe I et la voie vacuolaire soulignant, encore une fois, la présence d’interaction entre les deux voies. / Immune control of viral infections is mainly carried out by cytotoxic CD8+ T lymphocytes. To achieve this, CD8+ T lymphocytes must be able to recognize infected cells and eliminate them. This recognition of infected cells occurs by the interaction of the T cell receptor (TCR) of CD8+ T lymphocytes and viral peptides associated with major histocompatibility complex (MHC) class I on the surface of host cells. This interaction is the key element triggering the elimination of infected cells. This emphasizes the major role of cellular mechanisms leading to the generation of antigenic peptides from viral proteins. The traditional view of antigen presentation by MHC molecules proposes two segregated pathways. Indeed, it is widely accepted that endogenous antigens are processed by the ''classical'' MHC class I presentation pathway. This pathway involves the degradation of intracellular antigens by the proteasome complex in the cytoplasm of the cell, the resulting peptides are then translocated in the endoplasmic reticulum where they are loaded on MHC class I molecules, and finally peptide-MHC complex are exported at the cell surface to activate CD8+ T lymphocytes. In contrast, exogenous antigens internalized by endocytosis or phagocytosis are processed by hydrolases in the lytic endovacuolar compartment and the resulting peptides are loaded on MHC class II molecules. Thereafter, vesicle recycling mechanisms transport the peptide-MHC class II complex on the cell surface where they can stimulate CD4+ T lymphocytes. However, the strict segregation of these two pathways has been revisited to account for the ability of antigen presenting cells to present exogenous antigens on MHC class I molecules by a process called cross-presentation. Moreover, the recent finding that intracellular peptides might also be presented by MHC class II molecules clearly emphasized the presence of interactions between these two antigen processing pathways that transgress the previously established dogma. The objective of the work presented here was to characterize the antigen processing pathways leading to antigen MHC class I presentation during herpes simplex type I (HSV-1) infection. In the results reported here, we describe a new antigen processing pathway resulting from the formation of autophagosomes in HSV-1 infected cells. This new pathway allows the transfer of viral antigens in a lytic vacuolar compartment during the late phase of infection. The development and activation of this second pathway of antigen processing leads to an increased MHC class I presentation of the viral glycoprotein B (gB) used as a model in this study. Moreover, our results describe the establishment of a new form of autophagosomes derived from the nuclear envelope in response to HSV-1 infection. This new form of autophagosomes also contributes to viral antigen transfer to lytic vacuolar compartment in parallel to the action of classical autophagy. Our results also show a close collaboration between the classical MHC class I presentation pathway and vacuolar pathway induced by the formation of autophagosomes, still reinforcing the idea that these two pathways interact together to ensure optimal antigens processing during viral infection. In the second part of the work presented here, we use HSV-1 infection and the resulting viral glycoprotein B to study membrane trafficking allowing the transfer of gB to degradative vacuolar compartments. Our results highlight the role of the endoplasmic reticulum in antigen transfer mechanisms that induce an amplified MHC class I presentation of the viral glycoprotein B.

L’hépatite autoimmune (HAI) est une maladie grave affectant le foie et présentant un haut taux de mortalité lorsque non traitée. Les traitements disponibles sont efficaces, mais de graves effets secondaires leur sont associés. Ces effets secondaires sont généralement le résultat d'une forte immunosuppression et d’autres sont spécifiques à chaque médicament. Aucune immunothérapie spécifique n’est présentement disponible pour le traitement de l’HAI. Récemment, un modèle murin d’HAI a été développé dans notre laboratoire par xénoimmunisation des souris C57BL/6 avec les antigènes humains de l'HAI de type 2. Ce modèle présente la plupart des caractéristiques biochimiques et cliniques retrouvées chez les patients atteints d'HAI de type 2. Dans cette étude, nous avons évaluée l’efficacité de deux types de traitement pour l’HAI de type 2 à l’aide de notre modèle murin. Dans un premier temps, l’anticorps anti-CD3ε a été étudié en prophylaxie et en traitement. Nous avons montré qu’une posologie de 5µg d’anti-CD3 i.v. par jour pendant 5 jours consécutifs induit une rémission chez les souris avec HAI de type 2 établie (traitement). Cette rémission est caractérisée par une normalisation des niveaux d’alanine aminotransférase et une diminution significative de l’inflammation hépatique. Cette rémission semble être associée à une déplétion partielle et transitoire des lymphocytes T CD3+ dans la périphérie et une augmentation des lymphocytes T régulateurs CD4+, CD25+ et Foxp3+ dans le foie. La même posologie lorsqu’elle est appliquée en prophylaxie n’a pas réussi à prévenir l’apparition de l’HAI de type 2. La deuxième voie de traitement consiste en l’administration par voie intranasale d’un forte dose de formiminotransférase cyclodésaminase murin (mFTCD), un autoantigène reconnu dans l’HAI de type 2. Une administration en prophylaxie par voie intranasale de 100µg de mFTCD par jour durant 3 jours consécutifs arrive à prévenir l’HAI de type 2 en diminuant l’inflammation hépatique au bout de deux semaines post-traitement. / Autoimmune hepatitis (AIH) is a severe liver disease with high mortality rates if left untreated. Current treatments, while effective, are associated with deleterious side-effects. These side effects are specific to each drug and the result of broad immunosuppression. Recently, a murine model of type 2 AIH has been created in our laboratory in wild-type naïve mice. In this model, DNA immunization with type 2 AIH human autoantigens breaks immune tolerance and induces an autoimmune response against the liver. Lately, new therapeutic strategies based on depletion of specific immune cell populations have been proposed for the treatment of several diseases, including autoimmune diseases. Currently, no immunotherapies using biological agents are available for the treatment of autoimmune liver diseases. Therefore, the goal of this project is to study the efficacy of new immunotherapeutic agents for the treatment of type 2 AIH in an experimental model. We evaluated the effectiveness of two approaches for treating type 2 AIH. First, we tested the anti-CD3ε antibody in prophylaxis and in treatment of type 2 AIH. We showed that a dosage of 5µg i.v. of anti-CD3ε antibody per day for 5 consecutive days induced remission in mice with established type 2 AIH. This remission was defined as a normalization of serum alanine aminostransferase levels and a significant decrease of liver inflammation in treated mice. This remission seems to be associated with a transitory depletion of CD3+ T lymphocytes in peripheral blood mononuclear cells and increased CD4+CD25+Foxp3+ regulatory T lymphocytes in the liver. But when this dosage was applied in prophylaxis, it could not prevent the induction of type 2 AIH. The second approach was to induce tolerance by nasal administration of murin formiminotransferase cyclodeaminase (mFTCD), an autoantigen of type 2 AIH. We showed that nasal administration of 100µg of mFTCD for 3 consecutive days prevented development of type 2 AIH in prophylaxis by reducing liver inflammation.

Le diabète auto-immun résulte de la destruction des cellules bêta pancréatiques sécrétrices d’insuline par les lymphocytes T du système immunitaire. Il s’ensuit une déficience hormonale qui peut être comblée par des injections quotidiennes d’insuline d’origine exogène, toutefois il demeure à ce jour impossible de guérir les patients atteints de la maladie. De façon générale, un système immunitaire sain reconnaît une multitude d’antigènes différents et assure ainsi notre défense à l’égard de différents pathogènes ou encore de cellules tumorales. Il arrive cependant que, pour des raisons génétiques et/ou environnementales, les lymphocytes T puissent s’activer de façon aberrante suite à la reconnaissance d’antigènes provenant du soi. C’est ce bris de tolérance qui mène au développement de pathologies auto-immunes telles que le diabète auto-immun. Afin de limiter l’auto-immunité, des mécanismes de sélection stricts permettent d’éliminer la majorité des lymphocytes T présentant une forte affinité envers des antigènes du soi lors de leur développement dans le thymus. Certains de ces lymphocytes réussissent toutefois à échapper à l’apoptose et migrent en périphérie afin d’y circuler en quête d’un antigène spécifiquement reconnu. Il est alors primordial que des mécanismes périphériques assurent le maintien de la tolérance immunitaire en faisant obstacle à l’activation et à la prolifération des lymphocytes T auto-réactifs. L’une des avenues afin d’inhiber le développement de réponses immunitaires aberrantes est la génération de lymphocytes T régulateurs. Ces cellules, d’origine thymique ou périphérique, peuvent arborer différents phénotypes et agissent via de multiples mécanismes afin d’inactiver et/ou éliminer les cellules impliquées dans l’apparition de pathologies auto-immunes. L’utilisation de modèles murins transgéniques a permis la mise en évidence d’une population peu caractérisée de lymphocytes T au potentiel régulateur. En effet, la proportion de ces cellules T n’exprimant pas les corécepteurs CD4 et CD8 (double négatives, DN) a été inversement corrélée à la prédisposition à l’auto-immunité chez ces ii souris. L’objectif principal de cette thèse est de démontrer la fonction immuno-régulatrice des lymphocytes T DN, tout en investiguant les facteurs génétiques responsables du maintien de cette population cellulaire. Nous avons observé que les lymphocytes T DN exercent une activité cytotoxique à l’égard des lymphocytes B de façon spécifique à l’antigène, via la libération de granules cytolytiques contenant du granzyme B et de la perforine. Par ailleurs, nous avons établi qu’un unique transfert adoptif de ces cellules est suffisant afin d’inhiber le développement du diabète auto-immun chez des hôtes transgéniques prédisposés à la maladie. Le recours à des souris déficientes pour l’expression du gène CD47 a permis de constater que la voie de signalisation CD47-Sirp est essentielle dans le maintien de la proportion des lymphocytes T DN. De plus, le locus murin de prédisposition au diabète auto-immun Idd13, qui contient le gène Sirp, a été identifié pour son rôle dans la régulation de la proportion de ces cellules. Finalement, une analyse génétique a révélé que d’autres intervalles génétiques sont impliqués dans le contrôle de la population des lymphocytes T DN. Parmi ceux-ci, un locus situé en région proximale du chromosome 12 a été validé grâce à la création de souris congéniques. Grâce aux résultats présentés dans cette thèse, notre compréhension de la biologie ainsi que de la régulation des lymphocytes T DN est approfondie. Ces connaissances constituent un pas important vers la création de thérapies cellulaires novatrices permettant de prévenir et de guérir diverses pathologies auto-immunes. / Autoimmune diabetes results from the destruction of the insulin-secreting pancreatic beta cells by the T lymphocytes of the immune system. This leads to a hormonal deficiency that can be regulated with daily injections of exogenous insulin. However, to date, there is no cure for autoimmune diabetes. A healthy immune system generally recognizes a multitude of antigens in order to ensure our defence against different pathogens and tumor cells. Yet, depending on genetic and/or environmental factors, individuals may develop T cells that are aberrantly activated following the recognition of self-antigens. This break in tolerance leads to the development of autoimmune pathologies, such as autoimmune diabetes. In order to limit autoimmunity, rigorous selection mechanisms eliminate the vast majority of the T lymphocytes that present a high affinity for self-antigens during their thymic development. However, some of these auto-reactive lymphocytes escape from the elimination processes and migrate to the periphery where they might encounter a self-antigen. It is then essential that peripheral mechanisms maintain the immune tolerance by abrogating the activation and the proliferation of these self-specific T lymphocytes. One of the means to inhibit aberrant immune responses is the generation of regulatory T lymphocytes. These cells, which can be of thymus or peripheral origin, display various phenotypes and can mediate their action through several mechanisms in order to inactivate and/or eliminate the cells that are implicated in the development of autoimmune diseases. The use of transgenic mouse models made it possible to identify a poorly characterized population of T lymphocytes that exhibit a regulatory potential, namely CD4-CD8- (double negative, DN T cells). Indeed, the proportion of DN T cells in lymphoid organs is inversely correlated to autoimmune predisposition. The main objective of this thesis is to determine the immunoregulatory function of the DN T cells, as well as to reveal the genetic factors underlying the regulation of the proportion of DN T cells. iv We observed that through the release of cytolytic granules containing granzyme B and perforin, DN T lymphocytes exert a cytotoxic activity towards B cells in an antigen-specific manner. In addition, we have established that a single injection of those DN T cells is sufficient to inhibit the development of autoimmune diabetes in highly susceptible transgenic mice. The use of CD47 deficient mice also demonstrated that the CD47-Sirp pathway is essential to maintain DN T cell proportion. Also, we identified that the autoimmune diabetes susceptibility locus Idd13, which contains Sirp participates in defining the proportion of DN T cells. Finally, a genetic analysis revealed that other loci are implicated in the control of the DN T cell population. Among those, the role of a locus situated in the proximal region of chromosome 12 has been validated through to the generation of congenic mice. The results presented in this thesis have allowed us to enhance our understanding of the biology and genetic regulation of DN T lymphocytes. This knowledge constitutes an important step towards the creation of innovative cellular therapies that may prevent and cure a diversity of autoimmune pathologies.

Diss. (sammanfattning) Umeå : Umeå universitet, 2010.

Le lymphocyte B (LB) des patients lupiques est réfractaire à tous les procédés décrits à ce jour pour activer une fonction régulatrice B (Breg). Il constitue de ce fait un modèle intéressant d’étude de la déficience Breg chez l’Homme et soulève de nombreuses interrogations. Est-il possible de restaurer un défaut d’activation de la régulation LB? Si oui est-il possible d'agir à temps et le plus efficacement possible, et comment s'y prendre? Ou au contraire, est-ce un état irréversible de la cellule B? Ce travail de thèse a pour objectif principal de répondre à cette problématique essentielle à notre compréhension du Breg. Grace à un polypeptide de synthèse le Glatiramer acetate (GA), nous montrons que la restauration de la fonction régulatrice d’un Breg chez les patients lupiques est possible. Le compartiment LB mémoire fixe fortement le GA et la pré-sensibilisation par le GA permet d’augmenter le potentiel régulateur des LB mémoires mais n’affecte aucunement celui des LB matures. Le GA exerce deux actions majeures sur le LB mémoire. D’une part, il génère une meilleure capacité d’inhibition de la prolifération T, dont le mécanisme est associé à un contact cellulaire impliquant les molécules HLA-DR. D’autre part, il favorise un contrôle plus efficace de la polarisation Th1 qui est très probablement associé à sa capacité à induire la production d’IL-10 dans ces LB. Enfin, le GA modifie le phénotype des LB mémoires puisque l’expression de CD5, IL-21R, ou encore PD-1 est significativement augmentée, autant de molécules impliquées dans la fonction suppressive et dans la production d’IL-10. En conclusion, nous montrons qu’amplifier une fonction régulatrice et surtout la restaurer lorsqu’elle est défaillante chez les malades, est parfaitement possible in vitro. Face à l’engouement suscité par le développement de procédés favorisant l’expansion des Bregs chez la souris à des fins thérapeutiques, l’enjeu est aujourd’hui d’être en mesure d’extrapoler de telles démarches chez l’Homme. Ce travail, avec toute la modestie requise, contribuera à faire naître un nouvel élan vers de telles perspectives. / B cell in systemic lupus erythematous (SLE) is unresponsive to all methods described to date, to activate B cells regulatory (Breg) function. Therfore, it is an interesting model to study the Breg deficiency in Human, and highlights many questions: is there a way to restore a defect of the Breg activation ? If yes, how can we act more efficiently ? Or in contrast, is it an irreversible state of the B cell? Glatiramer Acetate (GA) is a synthetic polypeptide used in the treatment of multiple sclerosis. We show that Breg activity of SLE B cells can be restored after stimulation with GA. Interestingly, memory B cells bound high level of FITC-conjuated GA in contrast to mature B cells. We desmonstrate that GA can increased specifically the regulatory activities of memory B cells. GA exerts two major actions on the memory B cells. It generates an improved capacity of inhibition of the T cell proliferative response, whose mechanism is associated with a cellular contact involving HLA-DR molecules. In addition, GA supports a more effective control of the Th1 polarization which is most likely associated with its capacity to induce the production of IL-10 in these B cells. Finaly, GA modifies the memory B cell phenotype since the expression CD5, IL-21R, or PD-1 is significantly increased, all molecules involved in the suppressive function and the IL-10 production. In conclusion, our results show for the first time that amplification of Breg function and additionally its restoration when it is defective in patients, can be perfectly achieved in vitro. Currently, while the development of new process supporting the expansion of Bregs in the mouse model exist, the challenge is to extrapolate such methods in human. Through the control of their regulatory potential, regulatory B cells could be the targets of novel therapeutic approach in autoimmune diseases. This study might open up new horizons in this field.

O Diabetes Mellitus tipo 1 (DM1A) é uma doença autoimune caracterizada pela infiltração pancreática de linfócitos T e B, macrófagos e células dendríticas, levando à perda progressiva da capacidade de secreção de insulina pelas células beta pancreáticas. A homeostase das células T, ou seja, o desenvolvimento e manutenção apropriados dos números e funções das células T são essenciais para a integridade do sistema imune. Classicamente acreditava-se que as células T CD4+ poderiam se subdividir em duas populações efetoras distintas, T helper 1 e T helper 2. Recentemente, foram descritas duas novas vias de ativação de linfócitos T CD4+: a via Th17, que tem papel fundamental na autoimunidade; a via T regulatória, onde células T CD4+CD25+ high são essenciais na tolerância periférica e proteção contra autoimunidade. As Interleucinas (IL) de cadeia gama comum agem em várias etapas desta diferenciação linfocítica. A IL-21 é o membro mais recente desta família de citocinas, que inclui também: IL-2, IL-4, IL-7 , IL-9 e IL-15. A IL-21 atua através da interação com seu receptor, o IL-21R, apresentando ações pleiotrópicas e, como regra, pró-inflamatórias. Em estudos com modelos animais de diabetes autoimune verificou-se que a IL-21 e seu receptor são essenciais para o desenvolvimento da doença, porém ainda não há estudos sobre a ação desta interleucina no DM1 em humanos. O objetivo de nosso estudo foi avaliar o papel dos receptores das interleucinas de cadeia gama comum na patogênese do DM1A através da determinação da expressão da proteína de superfície e do RNA mensageiro destes receptores em pacientes com DM1A de início recente, em comparação com indivíduos controles normais, e da correlação destes valores com títulos de autoanticorpos pancreáticos. Estudamos a expressão da proteína de superfície do IL-21R, IL-2R (CD25), IL-2R (CD122), IL-4R (CD124) e IL-7R (CD127) em linfócitos T periféricos de 35 pacientes com DM1 e 25 controles sadios utilizando citometria de fluxo. O tempo médio de diagnóstico do DM1 foi de 3 meses, e todos os pacientes estavam em uso de insulina no momento da coleta de sangue. Auto-anticorpos pancreáticos (anti-GAD65 e anti-IA2) foram dosados através de radioimunoensaio. A expressão do RNAm de IL-21R, IL-2R e IL-2R foi quantificada por PCR em tempo real em 23 dos pacientes portadores de DM1A. Detectamos, pela primeira vez, diminuição significativa na expressão proporcional de IL-21R, CD25 e CD122 em linfócitos TCD3+ e TCD4+, além de diminuição na expressão de CD124 em linfócitos T CD4+ e CD127 em linfócitos T CD3+. Verificamos também redução significativa na quantidade de células TCD4+CD25+high (T regulatórias) nos pacientes DM1A. Não houve correlação entre expressão dos receptores de superfície das interleucinas de cadeia gama comum e títulos de autoanticorpos pancreáticos. Realizamos o PCR em tempo real para quantificar a expressão do RNA mensageiro (RNAm) dos receptores de interleucinas de cadeia gama comum, e avaliar se esta correspondia à expressão das proteínas de superfície obtida através de citometria de fluxo. Comparamos a expressão do RNAm de IL-21R, IL-2R e IL-2R nos pacientes DM1A dividindo-os em tercis de acordo com os valores de expressão de proteína de superfície obtidos por citometria de fluxo em linfócitos T CD3+, e verificamos que não houve diferença entre os 3 grupos na expressão relativa dos genes estudados. Portanto, em nossa casuística a redução da expressão da proteína de superfície dos receptores de interleucinas de cadeia gama comum possivelmente decorreu de alterações posteriores à transcrição do RNA mensageiro / Type 1 diabetes (T1D) is a chronic autoimmune disease characterized by pancreatic infiltration of T and B lymphocytes, macrophages and dendritic cells, leading to a progressive destruction of the insulin-producing -cells. Homeostasis of T cells can be defined as the ability of the immune system to maintain normal T-cell counts and to restore T-cell numbers following T-cell depletion or expansion. It was classically believed that the CD4+ T cells could be activated into two distinct effector populations, T helper1 and T helper2. It was recently described two new pathways of CD4+ T lymphocytes activation: the Th17 pathway, that plays a fundamental role in autoimmunity and the regulatory pathway (Treg), where CD4+CD25+high T cells are essential to maintain peripheral tolerance and therefore protect against autoimmunity. The common gamma chain cytokines interfere with several steps of the CD4+ T lymphocytes differentiation. Interleukin-21 (IL-21) is the most recent member of this family, that also includes IL-2, IL-4, IL-7, IL-9 and IL-15, and has pleiotropic effects on the immune system. Interleukin-21 acts through interaction with its receptor, the IL-21R, which is expressed in a great variety of immune cells. Various studies with animal models of autoimmune diabetes demonstrated that IL-21 and its receptor are essential for the development of the disease, but there are no studies evaluating the role of this interleukin and its receptor in T1DM in humans. The aim of our study was to assess the role of common gamma chain-dependent cytokine receptors in the pathogenesis of T1D, by determining the expression of the surface protein and mRNA of these receptors in recent-onset T1D patients and correlating these values with titles of pancreatic autoantibodies. We studied the surface protein expression of IL-21R, IL-2R (CD25), IL-2R (CD122), IL-4R (CD124) and IL-7R (CD127) in peripheral T lymphocytes of 35 patients with T1D and 25 healthy controls using flow cytometry. Mean T1D duration was 3 months and all patients were using insulin at the time of blood withdraw. Pancreatic autoantibodies (anti-GAD65 and anti-IA2) were assessed by radioimmunoassay. The mRNA expression of IL-21R, IL-2R and IL-2R was quantified by real time PCR in 23 of the T1D patients. We detected for the first time a statistically significant decrease in the proportional expression of IL-21R, CD25 and CD122 on CD3+ and CD4+ T lymphocytes, a decrease in the expression of CD124 on CD4+ T cells and CD127 on CD3+ T lymphocytes. We also observed a significant reduction in the amount of CD4+ CD25+high (T regulatory cells) in T1D patients. There was no correlation between the expression of the surface receptors of common gamma chain cytokines and titles of pancreatic autoantibodies. We performed real-time PCR to quantify RNA expression of common gamma-chain interleukin receptors, and evaluate if these values corresponded to those of surface proteins obtained using flow cytometry. We compared the mRNA expression of IL-21R, IL-2R and IL-2R in T1D patients by dividing them into tertiles according to the expression values of surface protein obtained by flow cytometry in CD3+T lymphocytes. We observed that there was no difference in the relative expression of mRNA among the 3 groups of patients. Therefore, in our study, the reduction of surface protein expression of common gamma chain cytokines receptors was possibly due to alterations that occurred after the transcription of mRNA

L’infection par le cytomégalovirus est le plus souvent asymptomatique chez les sujets immunocompétents mais entraine une morbidité et une mortalité importantes chez les patients immunocompromis et en cas d’infection congénitale.<p>Après l’infection primaire, le virus persiste tout au long de la vie à l’état latent mais peut se réactiver de manière intermittente. Ceci est associé à l’expansion de lymphocytes T CD4+ fortement différenciés ayant des fonctions auxiliaires et cytolytiques. L’infection primaire est, par contre, caractérisée par une réplication virale intense qui dure plusieurs mois. Il a été montré que l’exposition prolongée à des concentrations élevées d’antigènes entraine une perte progressive de fonction par les lymphocytes T appelée épuisement et caractérisée par l’expression de récepteurs inhibiteurs. L’impact de la réplication virale intense observée au cours de l’infection primaire par le CMV sur la fonction des lymphocytes T CD4+ n’est pas bien connu.<p>La fonctionnalité des lymphocytes T CD4+ a été explorée chez l’humain et le singe rhésus au cours de l’infection primaire et comparée à celle de sujets porteurs chroniques du virus.<p>Les résultats montrent que l’infection primaire par le CMV est associée à la détection de lymphocytes T CD4+ circulants ayant une faible capacité de prolifération et de production de cytokines et d’IL-2 en particulier.<p>L’impact de la différenciation sur la fonction des lymphocytes a été exploré en détail chez l’humain. Il a été observé qu’un degré de différenciation plus élevé des lymphocytes T CD4+ spécifiques du CMV joue un rôle dans la production réduite d’IL-2. Toutefois, la fraction moins différenciée (exprimant la molécule CD28) présente également une sécrétion d’IL-2 moindre au cours de l’infection primaire. Ceci fait partie d’une diminution globale de la production de cytokines au cours de l’infection primaire qui affecte également la sécrétion d’IFNγ et TNFα, entraine une polyfonctionnalité réduite et est indépendante de la différenciation. L’épuisement des lymphocytes T CD4+ spécifiques du CMV contribue à leur fonctionnalité moindre comme l’indique l’expression accrue du récepteur inhibiteur PD-1 et l’augmentation des réponses prolifératives en présence d’anticorps bloquant PD-1.<p>Le lien entre excrétion virale et fonction lymphocytaire a été étudié chez le macaque rhésus. L’infection par le CMV est observée chez les singes juvéniles et adultes mais pas chez les nourrissons. L’excrétion urinaire et salivaire est significativement plus fréquente et intense chez les singes juvéniles par rapport aux adultes. Comme chez l’humain au cours de l’infection primaire, les lymphocytes T CD4+ spécifiques du virus sont moins<p>polyfonctionnels et prolifèrent moins efficacement chez les singes juvéniles par rapport aux singes adultes. Ceci est associé à l’expression accrue du récepteur inhibiteur PD-1 chez les singes juvéniles. La réponse proliférative des lymphocytes T CD4+ est accrue en présence d’anticorps bloquant PD-1 ou d’IL-2 exogène. Enfin, une association inverse entre fonction lymphocytaire et excrétion urinaire a été mise en évidence chez les macaques adultes.<p>Ces résultats indiquent que l’infection par le CMV présente des caractéristiques semblables chez l’humain et le singe rhésus. L’infection primaire est associée à la détection de lymphocytes T CD4+ ayant une fonctionnalité moindre qu’au cours de l’infection chronique. L’expression du récepteur inhibiteur PD-1 typique des cellules épuisées est l’un des mécanismes impliqués et pourrait être la cible de stratégies immunomodulatrices visant à améliorer les fonctions lymphocytaires et le contrôle de la réplication virale. Les résultats présentés indiquent que l’infection naturelle chez le singe rhésus constitue un modèle potentiellement utile à l’étude de la réponse immune au CMV humain et à l’évaluation de stratégies immunomodulatrices.<p>/<p>Cytomegalovirus infection is mostly asymptomatic in immunocompetent hosts but leads to severe morbidity and mortality in immunocompromised subjects and foetuses.<p>After primary infection, CMV establishes lifelong persistence but can reactivate intermittently. This is associated with the expansion of highly differentiated CD4+ T lymphocytes exhibiting helper functions and cytolytic activity.<p>Primary infection is characterised by an intense viral replication lasting several months. It has been shown that prolonged exposure to elevated antigen concentrations induces a progressive loss of function by T lymphocytes called exhaustion. This state of functional impairment is associated to the expression of inhibitory receptors. The consequence of the intense viral replication seen in primary CMV infection on CD4+ T cell function is unknown.<p>CD4+ T cell function has been studied in human and rhesus macaque during primary CMV infection. Chronic CMV carriers have been used as controls.<p>The results show that primary CMV infection is associated to the detection of circulating CD4+ T lymphocytes exhibiting weak proliferative capacities and reduced cytokine production affecting IL-2 in particular.<p>The impact of differentiation on lymphocyte function has been explored in detail in human. An increased proportion of terminally differentiated CD4+ T cells (CD28-) is observed during primary infection. These lymphocytes are unable to secrete IL-2 in response to CMV antigens. Interestingly, CD28+ CMV-specific CD4+ T cells also exhibit reduced IL-2 production during primary infection. This is part of a global reduction of cytokine production affecting IFNγ and TNFα as well. The impaired cytokine production is associated to reduced polyfunctionality and is independent of differentiation. Exhaustion of CMV-specific CD4+ T lymphocytes contributes to the reduced functionality as shown by an increased expression of the inhibitory receptor PD-1 and improved proliferative responses in the presence of PD-1 blocking antibodies.<p>The relationship between viral replication and lymphocyte function has been explored in rhesus macaques. CMV infection is observed in juvenile and adult monkeys but not in newborns. Excretion in urine and saliva is significantly more frequent and intense in juvenile monkeys than adults. As in primary infection in human, CMV-specific CD4+ T lymphocytes are less polyfunctional and have lower proliferative capacities in juveniles as compared to adults. This is associated with an increased expression of PD-1 in juvenile monkeys. CD4+ T cell proliferative responses are increased when PD-1 blocking antibodies or exogenous IL-2 are added to the culture medium. Finally, an inverse association between lymphocyte function and urinary excretion has been observed in adult macaques.<p>These results indicate that CMV infection shares common features in human and rhesus macaque. Primary infection is associated to the detection of CD4+ T lymphocyte displaying lower functional capacities as compared to chronic infection. Exhaustion contributes to the functional impairment and the inhibitory receptor PD-1 could be targeted by immunomodulatory strategies aiming at improving lymphocyte functions and controlling viral replication. Natural CMV infection in rhesus macaque might be useful as a model to evaluate the efficacy and safety of immunomodulatory approaches. / Doctorat en Sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Variation in the sequence of T cell epitopes between dengue virus (DENV) serotypes is believed to alter memory T cell responses during second heterologous infections contributing to pathology following DENV infection. We identified a highly conserved, novel, HLA-B57-restricted epitope on the DENV NS1 protein, NS126-34. We predicted higher frequencies of NS126-34-specific CD8+ T cells in PBMC from individuals undergoing secondary, rather than primary, DENV infection due to the expansion of memory CD8+T cells. We generated a tetramer against this epitope (B57-NS126-34TET) and used it to assess the frequencies and phenotype of antigen-specific T cells in samples from a clinical cohort of children with acute DENV infection established in Bangkok, Thailand. High tetramer-positive T cell frequencies during acute infection were seen in only 1 of 9 subjects with secondary infection. B57-NS126-34-specific, other DENV epitope-specific CD8+ T cells, as well as total CD8+ T cells, expressed an activated phenotype (CD69+ and/or CD38+) during acute infection. In contrast, expression of CD71 was largely limited to DENV-specific CD8+ T cells. In vitro stimulation of CD8+ T cell lines, generated against three different DENV epitopes, indicated that CD71 expression was differentially sensitive to stimulation by homologous and heterologous variant peptides with substantial upregulation of CD71 detected to peptides which also elicited strong functional responses. CD71 may therefore represent a useful marker of antigenspecific T cell activation. During the course of our analysis we found substantial binding of B57-NS126-34 TET to CD8- cells. We demonstrated that the B57-NS126-34 TET bound KIR3DL1, an inhibitory receptor on natural killer (NK) cells. NK sensitive target cells presenting the NS126-34 peptide in the context of HLA-B57 were able to dampen functional responses of only KIR3DL1+ NK cells. Analysis of the activation of an NK enriched population in our Thai cohort revealed peak activation during the critical time phase in patients with severe dengue illness, dengue hemorrhagic fever, compared to people with mild illness. Our data identified CD71 as biologically useful marker to study DENV-specific CD8+ T cell responses and highlighted the role of viral peptides in modulating NK cell activation through KIR-MHC class I interactions during DENV infection.

La réponse immunitaire de type humorale se déclenche suivant certaines infections virales et bactériennes de même que suivant une immunisation. Au niveau cellulaire, ce type de réponse favorise la formation de petites structures, nommées centres germinatifs (CG), qui se développeront dans les organes lymphoïdes secondaires (OLS) tels que la rate et les ganglions. Ces CG sont orchestrés par la présentation des antigènes étrangers par les cellules dendritiques et les cellules dendritiques folliculaires (FDC), aux cellules T et B respectivement, ainsi que par des interactions complexes survenant entre ces lymphocytes T et B. Suivant ce processus, les lymphocytes B quittant les CG se différencieront soient en plasmocytes sécréteurs d’anticorps de fortes affinités ou en cellules B mémoires qui assureront une protection lors d’une seconde exposition face à un antigène étranger ayant précédemment été rencontré. Plusieurs évidences suggèrent que la qualité de la réponse humorale est influencée par des variants génétiques. Par exemple, des études quantifiant les titres d’anticorps suivant la vaccination ont observé que ces titres variaient en fonction de différents groupes ethniques. Toutefois, malgré ces évidences, la contribution de la génétique quant à la variation des aspects cellulaires de la réponse humorale demeure incomplète. En utilisant douze lignées de souris génétiquement éloignées, nous avons donc évalué l'impact de la variabilité génétique sur les aspects cellulaires de cette réponse humorale, et ce, à l'état d'équilibre et suivant l’immunisation avec un antigène étranger. Pour ces deux conditions, nous avons quantifié, par cytométrie en flux, le nombre ainsi que la composition cellulaire (cellules B, plasmocytes et cellules T auxiliaires folliculaires) des CG contenus dans plusieurs OLS ainsi que dans la moelle osseuse des différentes lignées de souris. Après immunisation, le positionnement cellulaire au sein des CG de la rate a également été évalué par immunofluorescence. Nos résultats indiquent que le nombre et la taille des CG après immunisation ainsi que la composition cellulaire de ces CG à l’état d’équilibre et suivant l’immunisation varient entre les différentes lignées de souris à l’étude. Comme les douze lignées de souris ont été soumises aux mêmes conditions, ces résultats suggèrent que les variants génétiques, étant différents d’une lignée de souris à une autre, sont responsables des variations que nous avons observées au niveau des aspects cellulaires de la réponse humorale. Ce projet permettant de mieux comprendre l’impact de la variabilité génétique sur certains aspects de la réponse humorale pourrait ultimement mener à une amélioration des approches vaccinales chez les individus répondant moins bien à un certain type de vaccination. / The humoral immune response is triggered following certain viral and bacterial infections as well as following immunization. At the cellular level, this type of response promotes the formation of small structures, called germinal centers (GC), which develop into secondary lymphoid organs such as the spleen and lymph nodes. These GC are orchestrated by the presentation of foreign antigens by dendritic cells and follicular dendritic cells (FDC), to T and B cells respectively, and by subsequent interactions between these T and B lymphocytes. Following this process, B cells leaving the GC will differentiate into high-affinity antibody-secreting plasma cells or memory B cells that will provide protection upon a second exposure to a previously encountered foreign antigen. There is some evidence to suggest that the quality of the humoral response is influenced by genetic variants. For example, studies quantifying antibody titers following vaccination have observed that these titers vary across different ethnic groups. However, despite this evidence, the contribution of genetics to the variation of the cellular aspects of the humoral responses remains incomplete. Using twelve genetically divergent mouse strains, we therefore evaluated the impact of genetic variability on the cellular aspects of this humoral response at steady state and following immunization with a foreign antigen. For these two conditions, we quantified, by flow cytometry, the number as well as the cellular composition (B cells, plasma cells and T follicular helper cells) of the GC contained in several SLO and in the bone marrow of the different mouse strains. After immunization, cell positioning within the GC of the spleen was also assessed by immunofluorescence. Our results indicate that the number and size of GC after immunization as well as the cellular composition of these GC at steady state and following immunization vary between the different mouse strains studied. As the twelve mouse strains were subjected to the same conditions, these results suggest that the genetic variants, being different from one mouse strain to another, are responsible for the variations that we observed in the cellular aspects of the humoral response. This project, which allows us to better understand the impact of genetic variability on some aspects of the humoral response, could ultimately lead to an improvement in vaccine approaches in individuals who respond less well to a certain type of vaccination.

The fatty acid amides, a structurally diverse endogenous congener of molecules active in cell signaling, may prove to have diverse activity due to their interface with a number of receptor systems, including, but not limited to cannabinoid receptor 2 (CB2) and PPARγ. Select extracts of Echinacea spp. contain the fatty acid amides known as alkylamides. These extracts were a previously popular remedy relied on by U.S. physicians, one of the top sellers in the natural products industry and are currently a frequently physician prescribed remedy in Germany. In the series of experiments contained within, Galenic ethanolic extracts of Echinacea spp. root were used for the quantification, identification, degradation and bioactivity studies. On extraction, depending on the ratio of plant to solvent and fresh or dry, the data indicate that there is variability in the alkylamide classes extracted. For example the acetylene alkylamides appear to extract under different concentrations, as well as degrade faster than the olefinic alkylamides. In addition, the alkylamides are found to degrade significantly in both cut/sift and powdered forms of echinacea root. Human liver microsome oxidation of the major alkylamide dodeca-2E,4E,8Z,10Z-tetraenoic acid isobutylamide generate hydroxylated, caboxylated and epoxidized metabolites. The carboxylated metabolite has, thus far, shown different immune activity than the native tetraene isobutylamide. Bioactivity studies, based on cytokine modulation of the alkylamides have been assumed to be due to a classic CB2 response. However, the results of experiments contained herein suggest that IL-2 inhibition by the alkylamide undeca-2E-ene-8,10-diynoic acid isobutylamide, which does not bind to CB2, is due to PPARγ activation. These data, combined with data generated by other groups, suggest that the alkylamides of Echinacea spp. are polyvalent in effect, in that they modulate multiple biochemical pathways.