La Leucémie Lymphoïde Chronique (LLC) se caractérise par une hétérogénéité d’évolution avec des formes indolente et progressive. Cette dernière reste incurable avec les options thérapeutiques classiques. Mon objectif de thèse a consisté à définir phénotypiquement et fonctionnellement le potentiel régulateur des lymphocytes B de LLC induisant un contexte favorable à leur survie. Après purification des cellules B leucémiques de 30 patients LLC, nos résultats montrent que les sous-populations B sécrètent des cytokines immuno-régulatrices dont l’IL-10 et le TGFβ1. De façon intéressante, ces sous-populations lymphocytaires expriment également le facteur de transcription FOXP3, caractéristique des cellules T régulatrices. La signature phénotypique de ces sous-populations est spécifique au néoplasme avec des marqueurs de lymphocytes B mémoires activés. Nos approches fonctionnelles in vitro démontrent que ces sous-populations B modulent la prolifération et orientent la différenciation et les sécrétions des cellules T, contribuant à l’absence d’immuno-surveillance chez les patients. Enfin, une analyse statistique combinant les expressions de l’IL-10, du TGFβ1 et de FOXP3 dans ces sous-populations B permet de définir un indice polyfonctionnel qui corrèle avec deux facteurs clés du risque de progression de la LLC. L’ensemble de mes travaux de thèse a permis de caractériser de nouvelles sous-populations B impliquées dans la progression de la maladie et donne un rationnel à la survie des cellules leucémiques dans l’environnement ganglionnaire. / Chronic Lymphocytic Leukemia (CLL) is a clonal B cell malignancy of the elderly. This neoplasm is characterized by a heterogeneous clinical course from indolent chronic disease to progressive lymphadenopathy that remains incurable. The aim of my PhD was to undertake a comprehensive phenotypic and functional analysis of the B cell subpopulations responsible for their survival advantage. CLL B cell purification from 30 patients indicate the presence in various extents of leukemic B cell subpopulations producing immune-regulatory cytokines, notably IL-10 and TGFβ1. Remarkably, these CLL subpopulations express the FOXP3 transcription factor, a marker of regulatory T cells. These subpopulations present a phenotypic signature, distinguishable from regulatory B cells populations, with specific markers of activated memory B cells. Functional studies prove their regulatory capacities on T cell differentiation, proliferation and secretion, contributing to the T cell dysfunction observed in CLL. Finally, statistical analysis combining IL-10, TGFβ1 and FOXP3 expressions for these subpopulations allows generating a poly-functional index correlated with two major risk factors of CLL progression. Our data characterize novel CLL B cell subpopulations that are involved in disease progression and give a rational to CLL B cell survival in secondary lymphoid organs.

Contexte: La leucémie lymphoïde chronique (LLC) est une hémopathie maligne associée à des anomalies dans les réponses immunitaires. Ce qui contribue à la progression de la maladie. Certains LB peuvent induire une inhibition de la réponse anti-tumorale des LT et ainsi promouvoir la progression des tumeurs. Ces LB appelés LB régulateurs partagent des caractéristiques communes avec les LB de LLC.Objectif: L'objectif principal de ce projet est d'évaluer la fonction régulatrice des LB de LLC, afin d’estimer leur influence sur l'absence de réponses anti-tumorales par les cellules T.Méthode: Des modèles de co-culture in vitro ont été développés pour évaluer la capacité desLB à inhiber la prolifération des LT.Résultats: Nos résultats montrent qu’en absence de stimulation, les LB de LLC sont incapables d’inhiber la prolifération des LT contrairement aux LB de témoins. Cependant, deux groupes de patients ont été identifiés après stimulation du TLR-9 des LB. Dans le premier groupe, les LB présentent des fonctions régulatrices défectueuses par rapport aux LB de témoins. Dans le second groupe, aucune activité inhibitrice n’est détectée. L’expression différentielle des gènes associés à la voie TLR-9 entre les deux groupes de patients semble pouvoir expliquer cette dichotomie de réponse. Une corrélation a par ailleurs été retrouvée entre le doublement lymphocytaire et la faible activité régulatrice des LB de LLC.Conclusion: Pour aller plus loin, il convient d'identifier les mécanismes moléculaires endommageant la voie TLR-9. Ces nouvelles données aideront à la compréhension de l’absence de réponse anti-tumorale et des dysfonctionnements immunitaires retrouvés chez les patients. / Background: Chronic lymphocytic leukemia (CLL) is characterized by expansion of CD5+B cells associated with disruption of immune responses, contributing to the immunodeficiency and the disease progression. Regulatory B (Breg) cells may control the anti-tumor responses favoring tumor escape. Intriguingly, CLL B cells share phenotypical characteristics with these cells.Aims: The main focus of this project is to evaluate the regulatory function of CLL B cells, aiming to estimate their influence on the lack of anti-tumor responses mediated by T cells.Methods: In vitro models of co-cultures between T and B cells are used to appraise the regulatory capacity of CLL B cells on T cell proliferation.Results: We determined a defective spontaneous regulatory function for CLL B cells. Two groups of patients have been identified following CpG-ODN stimulation. The first group presents defective regulatory B cell functions compared with control B cells. In the second group, no inhibitory activity is detected. TLR-9 gene expression analysis highlighted differential gene expression between controls and the two groups of CLL patients. Moreover, ours observations indicate that patients with low Breg activity have more aggressive disease.Conclusion: These results suggest alteration of the TLR-9 pathway in CLL B cells. To go further, it will be of interest to identify the molecular mechanisms damaging the TLR-9 pathway. These results would contribute to clarify the lack of anti-tumor immune response found in the CLL patients.

Le sepsis est un problème mondial de santé publique du fait de son incidence croissante et de sa mortalité importante. Après une première phase très inflammatoire, les patients septiques présentent une profonde immunodépression, objectivée par un risque accru d’infections secondaires et de décès. Dans ce contexte, des thérapeutiques immunostimulantes sont actuellement testées. Afin d’identifier des cibles thérapeutiques pertinentes et des biomarqueurs permettant l’individualisation des traitements, la description exhaustive des mécanismes immunosuppresseurs mis en jeu est primordiale. Les lymphocytes B ont été peu étudiés au cours du sepsis. Des données récentes ont révélé l’existence de cellules B régulatrices dans différents contextes cliniques. Ainsi, nous avons fait l’hypothèse que des lymphocytes B / plasmocytes régulateurs pouvaient être impliqués dans l’établissement de l’immunodépression induite par le sepsis.Chez les patients en choc septique, nous avons montré que les lymphocytes B présentent une perte de leur fonction de prolifération et un phénotype d’épuisement cellulaire. Ils produisent de l’IL-10, cytokine suppressive (Journal of Immunology 2018). Enfin, une plasmocytose circulante apparait, confirmée par cytométrie de masse (Scientific Reports 2018). Dans un modèle murin de sepsis, ces plasmocytes inhibent la prolifération des lymphocytes T ex vivo et expriment des marqueurs phénotypiques suggérant pour la première fois la présence de plasmocytes régulateurs dans le sepsis.L’importance clinique des plasmocytes régulateurs reste à définir (mécanismes régulateurs, liens avec les paramètres cliniques, association avec les réactivations virales…). Elle pourrait conduire à l’établissement de nouveaux biomarqueurs pour le suivi immunitaire des patients et à de nouvelles approches thérapeutiques / Sepsis in a major health problem associated with rising incidence and high mortality rate. In septic patients, an initial proinflammatory response causing life-threatening organ failures is followed by the development of a deep immunosuppression, associated with increased risk of secondary infections and death. In this context, immunostimulating therapies are currently tested. However, success of this strategy requires identification of relevant therapeutical targets and biomarkers allowing individualisation of treatments. B lymphocytes have been poorly studied in sepsis. Moreover, existence of regulatory B cells was recently revealed in several clinical contexts. Thus, we made the assumption that regulatory B lymphocytes or plasma cells could be implied in sepsis-induced immunosuppression establishment.In septic shock patients, we showed that B cells present with decreased proliferation capacity and exhausted-like profile, and are able to produce immunosuppressive IL-10 (Journal of Immunology 2018). We also observed blood plasmacytosis in patients, confirmed by mass cytometry analysis (Scientific Reports 2018). In a murine model of sepsis, the ability of plasma cells to inhibit T cell proliferation ex vivo, and their phenotypic profile suggest for the first time the existence of regulatory plasma cells in sepsis.The role of regulatory plasma cells within sepsis-induced immunosuppression has to be further explored in patients (underlying regulatory mechanisms, associations with clinical outcomes and viral reactivations…). It could highlight novel biomarkers for patients’ monitoring and innovative therapeutical approaches

Le potentiel régulateur des lymphocytes B (LB), largement associé avec la production d’interleukine-10 (IL-10), a été mis en évidence dans des modèles murins de pathologies spécifiques d’Ag. Les cellules B transitionnelles (Tr.) CD24fortes CD38fortes ont été décrites comme régulatrices, au travers de la production d’IL-10, de l’inhibition de la prolifération T, ainsi que de la suppression de la réponse inflammatoire des cellules T. Les LB transitionnels représentent un stade de développement central dans la maturation des cellules B, en faisant le lien entre les cellules immatures de la moelle osseuse et celles matures situées dans les organes lymphoïdes secondaires. Dans une première étude, nous montrons que cette population est hétérogène, et composée de LB Tr. de type 1 (T1), T2, T3 et Tr. CD27+. Les LB T3 anergiques semblent jouer un rôle dans la tolérance périphérique en limitant la prolifération des lymphocytes T (LT) CD4+, tandis que les LB Tr. CD27+ IL-10+ nouvellement décrits inhibent la différenciation des LT CD4+ en cellules productrices d’IFN-γ et de TNF-α. Notons que les LB T1 et Tr. CD27+ se différencient rapidement en cellules productrices d’Ac suite à la reconnaissance de signaux de l’immunité innée. La production d’IL-10 est en partie dépendante des signaux perçus, provenant du microenvironnement. Nous avons décrit dans un second travail que les LB s’adaptent aux cellules avec lesquelles ils sont cultivés. En effet, les cellules B régulent spécifiquement les LT CD4+ mémoires (et non naïfs), en limitant leur prolifération avant d’induire une mort cellulaire. Ces caractéristiques fonctionnelles pourraient être associées avec une modification du programme transcriptionnel, permise par la plasticité des cellules B, qui se polarisent en LB régulateurs (Breg) de façon ciblée. L’expression des gènes PRDM1 et IL10 serait associée avec une signature Breg spécifique en culture mixte autologue, en opposition avec celle des gènes NFκB1 et BCL6. La transplantation rénale est un excellent modèle physiopathologique, pour étudier l’importance de certaines populations de LB dans la tolérance immunologique. L’étude BHL (B lymphocytes in humoral rejection and alloimmunisation) nous a permis de confirmer que les LB Tr. ont probablement un rôle important dans cette tolérance du greffon. La présence d’anticorps spécifiques du donneur (DSA) semble limiter l’émergence des LB Tr., même si le pourcentage de cellules B CD24fortes CD38fortes n’est a priori pas associé avec la capacité du compartiment lymphocytaire B à réguler la prolifération des cellules T des patients alloimmunisés. / Regulatory B cells (Breg) were first reported to be interleukine-10 (IL-10) producing B cells in mice. The almost concurrent discovery of Breg cells drew interest toward potential links with transitional B cells because of phenotypic and functional similarities. In addition with IL-10 production, CD24high CD38high transitional B cells limit the proliferation of T cells and the polarization of CD4+ T cells into Th1 cells. Transitional B cells represent a central developmental stage in B-cell maturation, linking generation in the bone marrow with differentiation in periphery. In a first study, we reveal for the first time that human transitional B cells encompass not only transitional type 1 and type 2 B cells, but also distinct anergic type 3 B cells, as well as IL-10-producing CD27+ transitional B cells. Interestingly, the latter two subsets differentially regulate CD4+ T-cell proliferation and polarization toward Th1 effector cells. Additional experiments showed that type 1 and CD27+ transitional B cells are capable to differentiate into antibody secreting cells after toll-like receptor 9 engagement. In a second work, we wanted to explore the ability of B cells to target T-cell populations. We demonstrate that B cells can be suppressive cells. B cells are capable to target CD4+ memory T-cell, limiting the proliferation and inducing the death of this T-cell population. At the opposite, B cells seem to be effector of CD4+ naïve T-cell functions. These properties are probably associated with a specific transcriptional program. Thus, we observed that suppressive B cells overexpress PRDM1 and IL10, whereas effector B cells preferentially express BCL6 and NFκB1 in in vitro mixed culture. In the last part, we worked on B-cell phenotype and functions in transplanted patients. BHL (B lymphocytes in humoral rejection and alloimmunisation) is a clinical study that aims to better understand the role of B cells in the alloimmunisation and the chronic rejection occurring after renal transplantation. Donor specific antibodies (DSA) seem to limit the expansion of transitional B cells, which are probably not associated with the ability of B cells to regulate T-cell proliferation in DSA+ patients.

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.

Dans des modèles expérimentaux, une tolérance d'allogreffe a pu être induite en transférant des lymphocytes T CD4+ régulateurs (Treg) spécifiques d'antigènes (Ag) du donneur expandus ex vivo. Les données ont démontré l'importance des Treg d'allospécificité indirecte (Treg indirects) dans l'induction d'une tolérance à long terme. L'expansion de Treg indirects ex vivo est problématique, principalement à cause de la difficulté d'obtenir en grand nombre des cellules présentatrices d'antigène autologues (CPA)pour stimuler les Treg. Les lymphocytes B (LB) sont des APC accessibles, présentes en grand nombre et ont un fort potentiel régulateur. Cependant, l'utilisation de LB autologues comme APC est rendue problématique par leur incapacité à présenter les Ag dont ils ne sont pas spécifiques.Dans ce travail de thèse, nous avons développé une approche nanobiotechnologique permettant de transformer des LB polyclonaux autologues en puissants stimulateurs de Treg spécifiques de l'Ag.Des Ag particulaires synthétiques (SPAg) ont été générés en fixant sur des nanosphères fluorescentes de 400 nm de diamètre : (i) des anticorps monoclonaux dirigés contre un domaine constant de la chaine légère kappa du récepteur des LB, et (ii) des Ag modèles.Les SPAg se comportent comme des Ag particulaires naturels lorsqu'ils sont incubés in vitro avec des LB murins ou humains. Les SPAg se lient à la surface des LB kappa+, déclenchent un signal d'activation et sont internalisés dans leur endosomes. Les LB chargés en SPAg induisent l'activation et la prolifération des lymphocytes T CD4+ spécifiques de l'Ag in vitro.Des propriétés régulatrices peuvent être conférées aux LB chargés en SPAg en les stimulant avec du CpG. Les LB régulateurs générés n'induisent pas de prolifération des T CD4+ effecteurs mais, au contraire, entrainent une prolifération importante des Treg.Cette approche apparait comme une alternative innovante pour expandre des Treg spécifiques de l'Ag ex vivo / Allograft tolerance has been obtained in experimental models with adoptive transfer of ex vivo-expanded regulatory T cells (Treg) specific for donor antigens. Preclinical data have shown that Treg specific for indirectly presented alloantigens (indirect Treg) are mandatory for long-term tolerance. However, the ex vivo expansion of indirect Treg faces limitations,related essentially to the source of autologous antigen-presenting cells (APCs) used to stimulate T cells in vitro. B cells are (i) potent regulatory cells and (ii) APCs able to establish a privileged crosstalk with CD4+ T cells. However, the use of B cells as APCs is made problematic due to their inability to internalize and present non-cognate antigens. We have developed a novel nanobiotechnology-based approach to turn autologous polyclonal B cells into potent stimulators of antigen-specific T reg.Synthetic particulate antigens (SPAg) were generated by immobilizing (i) monoclonal antibodies directed against a framework region of B cell receptor (BCR) kappa-light chains and (ii) model antigens on fluorescent nanospheres of 400 nm in diameter.SPAg behaved like genuine particulate antigens when incubated in vitro with polyclonal murine B cells. SPAg bound to surface BCR of any kappa-positive B cells, triggered activation signal and were internalized in late endosomal compartment of B cells. SPAgloaded B cells induced activation and proliferation of antigen-specific T cells. This approach was transposable to humans’ cells. Importantly, regulatory properties could be conferred toSPAg-loaded B cells by CpG stimulation. SPAg-loaded regulatory B cells prevented proliferation of effector CD4+ T cells and induced proliferation of antigen-specific Treg in vitro.Autologous polyclonal B cells loaded with SPAg appear as an innovative platform to expand Treg ex vivo. This approach may improve the efficiency and costs of current procedures