Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les cellules de notre système immunitaire différencient les antigènes du Soi, envers lesquels elles ne doivent pas engendrer de réponse immunitaire effectrice, et les pathogènes qu’elles doivent éliminer. Outre les antigènes du Soi, le système immunitaire doit également tolérer des antigènes de l’environnement non pathogènes comme les aliments et les bactéries de la flore commensale qui colonisent l’intestin. Au sein de cette flore se trouvent des bactéries « probiotiques » dont certaines souches ont un effet préventif et/ou curatif dans le cadre d’allergies, de maladies inflammatoires ou même de cancers. Ces effets seraient au moins en partie dus à une action des probiotiques ou de leurs métabolites sur des cellules du système immunitaire. Les cellules dendritiques (DC) ont une grande plasticité qui leur permet, selon les signaux qu’elles perçoivent, de générer soit une réponse immunitaire effectrice pour éliminer les pathogènes soit une tolérance en induisant des lymphocytes T régulateurs. On les retrouve notamment au niveau de la muqueuse intestinale où elles sont susceptibles d’interagir avec les probiotiques. Nous avons analysé l’impact d’un surnageant de fermentation d’un milieu laitier simplifié par la bactérie probiotique Bifidobacterium breve C50 (BbC50sn) sur les DC humaines in vitro : ce surnageant entraîne la maturation de ces cellules (DC-BbC50sn) ainsi qu’une forte production d’IL-10 et une augmentation de leur survie via le TLR-2. L’analyse des gènes transcrits dans les DC-BbC50sn par la technique des puces à ADN met en évidence l’expression de gènes codant des molécules tolérogènes comme ILT-3, ILT-4 et PDL-1. De plus, nous montrons que les DC-BbC50sn induisent des lymphocytes T (LT) régulateurs fonctionnels in vitro. Ces LT régulateurs secrètent de l’IL-10 et du TGF-ß et nécessitent une activation spécifique d’alloantigène par des DC pour exercer leur activité suppressive. Nous avons également montré l’induction de LT régulateurs ayant des caractéristiques différentes par des DC traitées avec d’autres ligands de TLR-2 et TLR-4. Nous démontrons donc que BbC50sn peut avoir des capacités régulatrices au travers de son action sur les cellules dendritiques humaines en induisant des lymphocytes T régulateurs in vitro. Ces résultats représentent une base rationnelle de son utilisation en clinique. / The immune system protects our organism by removing pathogen bacteria and viruses while tolerating non-pathogenic antigens from self, environment and commensal bacteria. Some commensal bacteria called “probiotics” have been shown to exert beneficial effects on the host health. Recent studies demonstrated that these probiotic bacteria could act on immune cells either directly or via their metabolites. Dendritic cells (DC) are able to induce either an effective or a tolerogenic immune response depending on the environment signals. They can be found in the intestinal mucosa where they could interact with probiotic bacteria. We demonstrated that a bacteria-free fermentation product of Bifidobacterium breve C50 (BbC50sn) induced human DC maturation with high IL-10 production in vitro and prolonged their survival. The BbC50sn action on dendritic cells was mediated via the TLR-2 pathway. The DNA microarray analysis showed that BbC50sn-DC produced high levels of mRNA corresponding to genes encoding tolerogenic molecules such as ILT-3, ILT-4 and PDL-1. We also highlighted that these BbC50sn-DC could induce functional regulatory T cells in vitro. These regulatory T cells needed an alloantigen specific activation to exert their suppressive activity and didn’t act through a T cell-T cell contact. These regulatory T cells secreted IL-10 and TGF-ß; however, these cytokines didn’t appear to mediate the suppressive activity. We also showed that other dendritic cells treated with TLR-2 and TLR-4 ligands could induce regulatory T cells different from those induced by BbC50sn-DC. BbC50sn is thus able to exert a regulatory effect through this action on human dendritic cells by inducing regulatory T cells in vitro. As far as we know, it is the first demonstration of regulatory T cell induction by a probiotic derivative product. These results represent a rational basis for BbC50sn use in clinics.

Les lymphocytes T régulateurs Foxp3+ jouent un rôle crucial dans l'établissement de la tolérance au soi, le contrôle des réponses inflammatoires et le maintien de l'homéostasie du système immunitaire. La compréhension des mécanismes moléculaires impliqués dans la fonction de ces cellules représente un défi important. Chez le rat, la déficience en Themis1, une nouvelle molécule de la signalisation du TCR, associée à un locus de 117kb d'origine BN induit un défaut fonctionnel des Tregs et le développement spontané d'une maladie inflammatoire des intestins. Au sein de ce locus, le rat BN présente deux polymorphismes non-synonymes, un au niveau du gène C3 et un au niveau du gène Vav1 (R63W). Ce dernier est un candidat potentiel du fait du rôle joué par Vav1 dans l'activation des lymphocytes T et de sa régulation par Themis1. Dans ce travail de thèse, j'ai étudié l'effet de la déficience en Themis1 associé au polymorphisme R63W de Vav1 chez la souris de fond génétique C57BL/6 sur les fonctions des lymphocytes T régulateurs. J'ai montré que la déficience en Themis1 associé au polymorphisme R63W induit un défaut fonctionnel des Tregs in vitro et in vivo dans un modèle de colite. Ce défaut est associé à une production accrue de cytokines pro-inflammatoires par ces Tregs. J'ai également mis en évidence que l'association de ces deux mutations induit une sensibilité accrue à la colite induite par le DSS. Au niveau moléculaire, j'ai mis en evidence que ce défaut fonctionnel est associé à une réduction de la signalisation du TCR impliquant les vois Erk et NF-ĸB. De plus, j'ai montré que l'inhibition d'une phosphatase de la signalisation du TCR, SHP-1, permet de restaurer les fonctions suppressives des Tregs Vav1R63W-Themis1-/-. Cette étude souligne l'importance de l'intégrité du hub de la signalisation impliquant Vav1, Themis1 et SHP-1 dans la plasticité des lymphocytes T régulateurs et dans le maintien de leur fonction suppressive. Ainsi ce hub de signalisation représente une cible thérapeutique pour augmenter les fonctions des Tregs dans le cadre des maladies inflammatoires ou réduire leurs fonctions suppressives pour favoriser les réponses immunes anti-tumorales dans le cadre du cancer. / Regulatory T cells (Treg) are of paramount importance for restraining excessive immune responses and their manipulation holds enormous therapeutic potential. Our recent results using a congenic rat model suggested that the integrity of Vav1/Themis1 T-cell receptor signaling hub plays a crucial role in Treg suppressive function. Indeed, Themis1 deficiency in BN, but not in LEW rats, led to the development of inflammatory bowel disease (IBD), linked to a defect in Treg suppressive function. Genetic studies revealed that this phenotype depended on a 117 Kb genomic locus, containing the R63W polymorphism on Vav1 that impacted its expression and functions. To test the importance of the Vav1/Themis1 TCR signaling hub in Treg function, we generated Themis1-T-/- mice expressing conditionally Themis1 in thymocytes, but not in peripheral T cells. In contrast to regular germline Themis1 knockout mice, these mice were not lymphopenic and exhibited normal proportions of CD4+ T cells in the thymus and in peripheral lymphoid organs. Next, Themis1-T-/- mice were crossed with Vav1R63W mice to assess the impact of these combined mutations on Treg suppressive functions. Using in vitro approaches, together with in vivo analyses of IBD, we showed that suppressive activity of Treg was impaired in Themis1-deficient mice harboring the mutated Vav1; this defect is linked to higher production of IL-17 and IFNg. Functional studies showed that Themis1-deficient associated with the mutated Vav1 induced a defect in Erk and P65 phosphorylation after TCR engagement. Interestingly, the inhibition of the SHP-1 phosphatase restore the functional defect of Tregs. Together, these data showed that Themis1, Vav1 and SHP-1 cooperate in the signaling hub to regulate the suppressive function of regulatory T cells. Thus, this signaling hub represents a therapeutic target to enhance the suppressive functions of Tregs in the context of autoimmune and inflammatory diseases or to decrease their functions to favor anti-tumoral immune responses.

RESUME Depuis leur découverte en 1973 par Steinman et Cohn, le rôle des cellules dendritiques dans l’initiation des réponses immunitaires a largement été documenté. En effet, les cellules dendritiques constituent les cellules présentatrices d’antigènes professionnelles capables de détecter des molécules microbiennes et inflammatoires afin d’activer le système immunitaire. Outre leur implication dans l’induction des réponses immunes, de plus en plus d’études suggèrent que les cellules dendritiques interviennent dans le contrôle des réponses immunitaires via la sécrétion de cytokines anti-inflammatoires et/ou l’activation ou l’induction de lymphocytes T régulateurs. Ceux-ci incluent les cellules T régulatrices issues naturellement du thymus et les cellules T régulatrices induites en périphérie. Des résultats obtenus au sein de notre laboratoire ont mis en évidence l’importance des cellules T régulatrices dans le contrôle des réponses de type Th1 induites à l’aide de cellules dendritiques matures chargées avec des antigènes étrangers. Nous avons, dès lors, étudié le rôle du récepteur CTLA-4 exprimé constitutivement à la surface des cellules T régulatrices dans le contrôle des réponses immunitaires induites à l’aide de cellules dendritiques matures et dans un modèle d’inflammation intestinale. L’injection d’anticorps anti-CTLA-4 induit in vitro et in vivo une inhibition de la production d’IFNγ et protège les souris de la colite pro-Th1 induite par l’instillation de TNBS. Cette protection corrèle étroitement avec l’induction de lymphocytes T régulateurs exprimant fortement la molécule ICOS et sécrétant de l’interleukine 10. De plus, nos résultats suggèrent que l’interleukine 10 et l’indoléamine 2, 3 dioxygénase seraient impliquées dans la fonction régulatrice des lymphocytes T ICOShigh. Nous avons également analysé les mécanismes impliqués dans le contrôle des réponses de type Th1 par les lymphocytes T régulateurs naturels. Nos résultats suggèrent une régulation différente des réponses Th1 en présence et en absence de cette population régulatrice. En effet, les réponses Th1 sont dépendantes de l’interleukine 12 en présence de lymphocytes T régulateurs naturels, alors qu’en leur absence, la molécule CD70 est requise. En conclusion, nos résultats suggèrent que les lymphocytes T régulateurs naturels et induits contrôlent les réponses immunes de type Th1. Au cours de ce travail, nous avons mis en évidence des stratégies distinctes par lesquelles ces deux populations régulatrices contrôlent la réponse immune. Ces résultats complètent la compréhension des mécanismes de régulation du système immunitaire et ouvrent de nouvelles perspectives d’approche immunothérapeutique.

Reproduction de : Thèse doctorat : Pharmacie. Immunologie : Reims : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. [67ı-73. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Diss. (sammanfattning) Göteborg : Univ. , 2007. / Härtill 3 uppsatser.

Thesis (Ph.D.)--Flinders University, Dept. of Medicine-Biotechnology. / Typescript bound. Includes bibliographical references: (leaves 267-307) Also available online.

Thesis (doctoral)--Karolinska Institutet, Stockholm, 1982. / Extra t.p. with thesis statement inserted. eContent provider-neutral record in process. Description based on print version record. Includes bibliographical references.

Thesis (Ph.D.) - University of Queensland, 2005. / Includes bibliography.