Utilizando modelo de coinflamação tuberculose e alergia (TB/OVA), nosso grupo mostrou que camundongos BALB/c coinflamados apresentaram diminuição significativa no número de bacilos, associada com diminuição no infiltrado granulomatoso no pulmão, aumento na produção de leucotrieno B4 e no número de células CD8+, quando comparados ao grupo infectado com Mycobacterium tuberculosis (TB). No presente estudo, nosso objetivo foi avaliar os mecanismos envolvidos na restrição ao crescimento dos bacilos nos animais do grupo TB/OVA. Quatro estratégias foram usadas: I) Para avaliar o papel dos linfócitos CD8+ no modelo TB/OVA, foram utilizados camundongos deficientes para a molécula CD8 (CD8KO). Foi observado que não houve diferenças significativas no crescimento do bacilo no pulmão dos animais CD8KO-TB/OVA e WT-TB/OVA. No entanto, nos pulmões dos animais WT-TB/OVA houve maior crescimento de bacilos em relação aos animais WT-TB, diferente do previamente observado com os animais TB/OVA da linhagem BALB/c. Para avaliar o papel dos leucotrienos foram usadas as seguintes estratégias: II). Camundongos da linhagem 129Sv tratados com MK886, inibidor da enzima 5-lipoxigenase (5LO), envolvida na síntese de mediadores lipídicos; III) animais 129Sv, deficientes para a expressão da 5LO (5LOKO). Foi observado que o tratamento com MK886 não afetou o número de bacilos no pulmão do grupo coinflamado TB/OVA quando comparado ao grupo TB/OVA. Além disso, diferente do que foi previamente observado em animais BALB/c, os animais 129Sv coinflamados foram mais susceptíveis que os animais 129Sv infectados. Do contrário, animais 5LOKO-TB/OVA foram mais resistentes que os camundongos WT-TB/OVA. Para avaliar se alterações no infiltrado granulomatoso estavam relacionadas com o infiltrado de macrófagos no pulmão, usamos a quarta estratégia: IV) quantificação das populações de macrófagos M1 e M2. Foi observado que os animais TB/OVA apresentaram aumento da população de macrófagos M2 no pulmão, enquanto a população de macrófagos M1 manteve-se inalterada comparado-se ao grupo apenas infectado. A diminuição no crescimento de bacilos nos animais TB/OVA foi dependente dos macrófagos M2, pois animais deficientes para a expressão do receptor de IL-33 submetidos ao protocolo de coinflamação tiveram diminuição da população de macrófagos M2, e foram susceptíveis à infecção. Esses resultados mostram que a diminuição no crescimento de bacilos nos animais coinflamados TB/OVA é dependente do aumento da população de macrófagos M2. / Using model of coinfection allergy and tuberculosis (TB / OVA), our group showed that coinfected BALB/c showed a significant decrease in the number of bacilli, associated with a decrease in granulomatous infiltrate the lung, increased production of leukotriene B4 and the number of cells CD8+, compared to the group infected with Mycobacterium tuberculosis (TB). To evaluate the mechanisms involved in reducing the growth of bacilli in group TB/OVA, were used four strategies: I) To assess the role of CD8+ lymphocytes in model TB/OVA, we used mice deficient for the molecule CD8 (CD8KO).We was observed that the number of bacilli in the lungs of animals in the group CD8KO-TB/OVA and WT-TB/OVA was similar. However, the lungs of animals WT-TB/OVA growth of bacillus was higher compared to WT animals, TB, unlike what was previously observed with background genetic BALB/c. To evaluate the role of leukotrienes, we use the following strategies: II) strain 129Sv mice treated with MK886, an inhibitor of the enzyme 5-lipoxygenase (5LO), involved in the synthesis of lipid mediators, III) 129Sv animals deficient for the expression of 5LO (5LOKO). We observed that treatment with MK886 did not affect the number of bacilli in the lung of the coinfected group TB/OVA. Moreover, unlike what was previously observed in animals BALB/c mice, coinfected 129Sv were more susceptible than the animals infected 129Sv. On the contrary, 5LOKO-TB/OVA animals were more resistant than mice WT-TB/OVA. To assess whether changes in granulomatous infiltrates were related to macrophages, we use the fourth strategy: IV) quantification of macrophage populations M1 and M2. We observed that M2 population in animals TB/OVA showed increased lung. The decrease in bacilli growth of animals TB/OVA was dependent on macrophage M2, since animals deficient for the expression of IL-33 protocol submitted to coinfected protocol had decreased macrophage population M2, and were susceptible to infection. These results show that the reduction in growth of bacilli in coinfected animals TB/OVA is dependent increase in macrophage population M2.

Ce travail de thèse a été axé sur l’étude de la réponse immunitaire T chez des patients atteints d’artérite à cellules géantes (ACG) et de pseudo-polyarthrite rhizomélique (PPR). Plusieurs études cliniques successives interrégionales ont permis d’inclure de nombreux patients (57 ACG et 27 PPR) des Centres Hospitaliers (CH) Universitaires et des CH de l’interrégion Est. Les échantillons sanguins ont été étudiés dans le laboratoire de l’unité INSERM U1098. Tout d’abord, nous avons confirmé l’implication des lymphocytes Th17 dans la pathogénie de l’ACG et avons montré pour la première fois leur implication au cours de la PPR. De plus, notre étude des lymphocytes T (LT) CD4+CD161+ a permis de mieux comprendre les mécanismes de plasticité entre les réponses Th1 et Th17 au cours de ces deux pathologies. Nous avons complété ces travaux par l’étude de la réponse T régulatrice en montrant qu’il existe un déficit quantitatif en Treg au cours de l’ACG et la PPR. Dans la suite de ce travail, nous avons mis en évidence, chez des patients atteints de polyarthrite rhumatoïde, que le blocage de la voie de signalisation de l’IL-6 par un anticorps monoclonal dirigé contre le récepteur de l’IL-6 permet de corriger le déséquilibre de la balance Th17/Treg, en diminuant la réponse Th17 et en augmentant simultanément la réponse T régulatrice, à l’inverse des corticoïdes qui diminuent le pourcentage de Th17 sans corriger le déficit en Treg. Enfin, dans la dernière partie de ce travail, nous avons montré pour la première fois que les LT CD8+ étaient également impliqués dans la pathogénie de l’ACG et la PPR. Ces résultats ont permis de progresser dans les connaissances physiopathologiques de l’ACG et la PPR en évoluant d’un modèle articulé autour d’un déséquilibre de la balance Th1/Th2 vers celui d’un déséquilibre de la balance Th17/Treg et permettent de proposer des thérapeutiques mieux ciblées pour l’ACG et la PPR. / The aim of this thesis was to investigate the T-cell immune response in the course of giant-cell arteritis (GCA) and polymyalgia rheumatica (PMR). Several studies conducted by our team allowed us to obtain blood samples from many patients affected by GCA (n=57) and PMR (n=28). Immunological studies were performed in INSERM U1098, University Of Burgundy, Dijon, France. We firstly demonstrated the implication of Th17 and CD4+CD161+ T cells in the pathogenesis of these two diseases, thus extending the knowledge in the plasticity mechanisms arising between Th1 and Th17 cell-immune responses in GCA and PMR. Furthermore, we investigated the regulatory T cell immune response in these two affections, demonstrating that although being functional, the percentage of circulating Treg was decreased in GCA and PMR patients. As interleukin-6 (IL-6) had been shown to control the Th17/Treg balance, we studied Th17 and Treg frequencies in rheumatoid arthritis patients treated with an anti-IL-6 receptor antibody (tocilizumab). We showed that the blockade of the IL-6 pathway was able to correct the Th17/Treg imbalance by decreasing the number of Th17 cells and simultaneously increasing that of Treg. Finally, we demonstrated for the first time the implication of CD8+ T cells in the pathogenesis of GCA and PMR. This thesis allowed us to progress in the knowledge of the pathogenesis of GCA making the pathogenesis model progress from a Th1/Th2 to a Th17/Treg imbalance model. Altogether, these data deciphering the immune response in the pathogenesis of GCA and PMR bring new knowledge which will lead to better targeted therapies.

La ténascine-C (TNC), protéine de la matrice extracellulaire, favorise la progression tumorale et la métastase par des mécanismes pas totalement élucidés. J’ai utilisé un nouveau modèle de progression tumorale de la glande mammaire basé sur une approche de greffe de cellules tumorales orthotopiques syngéniques et j’ai ainsi identifié la TNC comme un régulateur important de la croissance tumorale. L’expression concomitante de la TNC par les cellules de l’hôte et les cellules tumorales induit une régression de la tumeur en induisant une signature de présentation d’antigène. Cette signature a été corrélée avec une meilleure survie des patientes atteintes de cancer du sein. D’autre part, la TNC exprimée par les cellules tumorales induit également l’expression de CXCL12 au sein de la tumeur, piégeant les lymphocytes CD8+ dans des travées de matrice enrichies avec le CXCL12 lié à la TNC. L’inhibition du récepteur de CXCL12, le CXCR4 provoque une régression tumorale qui s’accompagne d’un afflux important de lymphocytes T CD8+ et d’une augmentation de la mort cellulaire au sein du lit tumorale. La séquestration des lymphocytes T cytotoxiques par la TNC dans les travées de matrice peut avoir une implication importante dans le développement et l’utilisation des nouvelles immunothérapies ciblant l’activité des cellules effectrices du système immunitaire. / The extracellular matrix molecule tenascin-C (TNC) promotes tumor progression and metastasis by poorly understood mechanisms. I used a novel breast progression model based on a syngeneic orthotopic tumor cell grafting approach and identified TNC as an important regulator of tumor growth. I document that TNC promotes the battle between tumor regression and growth, where combined expression of tumor cell- and host-derived TNC induces tumor cell rejection. Tumor cell-derived TNC may elicit regression by induction of an antigen presenting signature (APS) expressed by the host, which correlates with better breast cancer patient survival. Tumor-cell derived TNC also triggers CXCL12 expression, thereby causing trapping of CD8+ T cells in the surrounding TNC matrix tracks. TNC binds CXCL12, and combined TNC/CXCL12 attracts and immobilizes CD8+ T cells. Inhibition of the CXCL12 receptor CXCR4 causes tumor regression that is accompanied by massive infiltration of CD8+ T cells and cell death inside the tumor cell nests. Altogether,TNC-triggered CXCL12 signaling may dampen CD8+ T cell function where physical trapping of CD8+ T cells in the TNC matrix may have implications for immune cell therapies. Our results and new tumor model, offer novel opportunities for preclinical cancer research and cancer patient therapy, by triggering the “good” and blocking the “bad” actions of TNC. In particular, overcoming the immune suppressive action of TNC, through inhibition of CXCR4, could be a useful approach.

L’infection par le VIH induit une activation immunitaire chronique qui est suspectée d’être un des moteurs de la pathogénèse du SIDA. L’identification des mécanismes de contrôle de cette activation immunitaire, ainsi qu’une meilleure compréhension du contrôle spontané de l’infection chez certains patients, sont des étapes essentielles vers la conception de thérapies innovantes. Nous avons utilisé le modèle d’infection du macaque cynomolgus (Macaca fascicularis) par le virus de l’immunodéficience simienne (SIV) pour étudier ces deux points fondamentaux de la physiopathologie de l’infection.Il est proposé que l’induction précoce de l’activation immunitaire chronique soit une conséquence de la surexpression des gènes induits par les interférons (ISG) en réponse aux interférons de type I (IFN-I). Ces IFN-I ( et ) sont notamment produits par les cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDC) en réponse aux virus. Notre premier objectif a été d’étudier la dynamique de production des IFN-I et celle des pDC durant l’infection, en parallèle de celle de l’activation immunitaire chronique et de la virémie. Nos résultats montrent que les pDC sont activées dans les tissus et qu’elles sont responsables de la production d’IFN-I observée transitoirement au cours de la primo-infection. La dynamique des pDC (apoptose, activation, renouvellement) entraîne un épuisement de la capacité des pDC à produire de l’IFN-I, qui pourrait rendre compte à la fois de l’altération fonctionnelle des pDC et de l’arrêt de la production d’IFN-I. De manière surprenante, ce contrôle de la production d’IFN-I n’est pas suivi d’un contrôle de la surexpression des ISG, ce qui suggère l’existence d’autres mécanismes inducteurs des ISG et souligne l’origine multifactorielle de l’activation immunitaire chronique.Dans une seconde étude, nous avons analysé l’impact d’une déplétion in vivo des lymphocytes exprimant le CD8 chez des animaux contrôlant spontanément la réplication virale sur le long terme. Quatre des cinq animaux de l’étude n’expriment pas de complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) précédemment associé au contrôle, et aucun d’entre eux ne présente de forte réponse LT CD8. La déplétion transitoire des cellules CD8 entraîne chez quatre des contrôleurs une augmentation transitoire de la virémie qui se stabilise ensuite à des valeurs similaires aux niveaux pré-déplétion lors du retour des cellules CD8+. Un de ces animaux contrôle sa virémie avant la restauration des LT CD8. Chez le cinquième animal, la déplétion des CD8 n’a pas été accompagnée d’une élévation de virémie. Globalement, le contrôle de la virémie après l’élévation transitoire n’a pas été accompagné d’une augmentation de leur fonction antivirale. En revanche, une expansion et une activation des LT CD4 consécutive à la déplétion des CD8 ont été remarquées et corrélées positivement avec la virémie plasmatique. Ces résultats suggèrent que les réponses LT CD8 ne sont pas les principales responsables du contrôle à long terme de la virémie chez ces animaux. Dans notre modèle, d’autres mécanismes, tels qu’un réservoir de virus limité ou un meilleur contrôle de l’activation immunitaire, semblent participer à ce phénotype de contrôle.En conclusion, ces résultats éclairent la contribution des pDC, des IFN-I et des LT CD8 dans la physiopathologie du VIH, et permettent de proposer un nouveau modèle d’étude des mécanismes immunologiques précoces mis en place chez les patients contrôleurs de la virémie à long terme. / HIV infection induces a chronic immune activation, which is suspected to be a driving force in the pathogenesis of AIDS. Identifying control mechanisms of this immune activation, and a better understanding of the spontaneous control observed in some patients, are essential steps towards the development of innovative therapies. We used the model of cynomolgus macaques (Macaca fascicularis) infected by the simian immunodeficiency virus (SIV) to study these two fundamental fields of HIV pathogenesis.It is proposed that early induction of chronic immune activation is a consequence of an interferon-induced genes (ISG) overexpression in response to type I interferons (IFN-I). These I IFN (α and β) are preferentially produced by plasmacytoid dendritic cells (pDC) in response to the virus. Our first objective was to study the dynamics of pDC and IFN-I production during infection, together with chronic immune activation and viremia analysis. Our results indicate that pDCs are activated in tissues and are responsible for the transient IFN-I production observed during primary infection. The dynamics of pDCs (apoptosis, activation, renewal) induces an impaired IFN-I production by pDC, which could account both the functional defect of pDCs and the arrest of IFN-I production. Surprisingly, control of IFN-I production is not followed by down-regulation of ISG, which suggests the existence of other mechanisms that induce ISG and emphasizes the multifactorial origin of chronic immune activation.In a second study, we analyzed the impact of a in vivo CD8 T cells depletion in animals which spontaneously control viral replication in the long term. Importantly, four of the five animals in the study do not express major histocompatibility complex (MHC) previously associated with control, and none of them display strong CD8 response. The transient depletion of CD8 cells results in four controllers in a transient increase in viremia, which then stabilizes at values similar to pre-depletion levels when CD8+ cells come back. One of these animals controls their viremia before the restoration of CD8. In the fifth animal, CD8 depletion was not followed by a rise in viremia. Overall, the control of viremia after the transient increase was not associated to an increase of the antiviral function of CD8 T cells. In contrast, CD4 T cells expansion and activation were noticed and positively correlated to plasma viremia. These results suggest that CD8 responses are not the main cause of long-term control of viremia in these animals. In our model, other mechanisms, such as smaller reservoir or better control of immune activation, seem to be involved in this controller phenotype.In conclusion, these results shed light on the contribution of pDCs, IFN-I and CD8 T cells in the pathogenesis of HIV, and allow us to propose a new model for studying early immunological mechanisms in HIV controllers.

La composition des compartiments lymphocytaires T est soumise à de constantes modifications, sous l'effet conjugué de la production de nouvelles spécificités, de la sélection lors d'une rencontre avec un antigène et de la mort cellulaire. Face à ces flux de cellules entre les différents compartiments centraux et périphériques, les mécanismes de la régulation homéostatique assurent le fait que le système immunitaire se maintienne à l'équilibre. A l'image d'un écosystème, on peut alors observer que les lymphocytes T entrent en compétition les uns avec les autres pour des niches de sélection et des ressources en quantité limitée. Durant ce travail de thèse, réalisé chez la souris, nous avons analysé le comportement des lymphocytes T ab CD8+ face à un bouleversement de leur environnement, et nous avons travaillé sur les molécules de classe I du CMH comme modèle de ressource nécessaire à la survie des cellules T ab CD8+.<br />Dans un premier temps, nous avons étudié la sélection centrale et périphérique de cellules T ab CD8+ exprimant deux transgènes codant respectivement pour le TCR aHY, spécifique de l'antigène mâle H-Y, et le TCR P14, spécifique du peptide gp33-41 issu du virus de la chorioméningite lymphocytaire (LCMV). Ce modèle reproduit un phénomène courant dans le système immunitaire, puisqu'on trouve chez l'homme et la souris jusqu'à 30% de cellules exprimant deux TCR différents à leur surface. Nos résultats montrent que l'expression de deux TCR par les cellules T ab CD8+ leur permet d'échapper partiellement à la sélection négative dans le thymus, et de résister à la délétion clonale à la périphérie. Dans un second temps, nous avons étudié l'établissement d'une infection chronique par le LCMV dans des souris n'ayant pour lymphocytes que des cellules T exprimant le TCR P14 (souris MoP14). Nous avons pu observer que cette infection passe par la sélection de variants viraux spécifiquement mutés au niveau de l'épitope gp33-41, mais également par la modification du comportement des cellules T ab CD8+ des animaux. L'ensemble de ces données plaide pour un modèle d'adaptation des lymphocytes T ab CD8+ à leurs conditions environnementales.<br />Enfin, nous avons étendu ce travail à l'étude de l'influence des molécules de classe I du CMH sur la survie et la prolifération homéostatique des lymphocytes T ab CD8+, en utilisant une gamme de souris transgéniques pour le TCR. Nos résultats montrent une variété de comportements en relation avec la réactivité croisée supposée des différents TCR utilisés.

Plusieurs populations de cellules immunitaires possèdent une activité cytotoxique permettant l'élimination de cellules altérées. Cette fonction cellulaire est ainsi déterminante dans le contrôle des infections, des processus tumoraux, ou encore des maladies inflammatoires chroniques. Mon projet de thèse se concentre sur des aspects fondamentaux de l'activité lytique de deux populations de lymphocytes T cytotoxiques : les lymphocytes T CD8+ et les lymphocytes T CD4+ régulateurs de type 1. Pour cela, l'exploration des mécanismes de cette activité a été conduite au travers de deux modèles, pathologique et thérapeutique, à différentes échelles biologiques : au niveau de la population ou de la cellule individuelle, mais aussi différentes échelles d'organisations moléculaires : cellulaire et nanoscopique. Nous avons pu démontrer que l'activité de lyse de lymphocytes T CD8+ cytotoxiques face à un excès de cellules cibles est efficace sur des temps prolongés, reposant sur une capacité individuelle fortement hétérogène à effectuer une lyse multiple. L'importance de cette activité de lyse soutenue a été renforcée par l'identification d'un défaut lytique particulièrement prononcé sur le long- terme chez des lymphocytes T CD8+ issus de patients atteints du syndrome de Wiskott-Aldrich. Ce défaut est lié à une activation réduite de l'intégrine LFA-1 et un délai dans la délivrance du coup létal. De plus, la protéine WASP permet de restreindre LFA-1 de haute-affinité en nanoclusters denses ainsi que de permettre l'organisation en un ring de LFA-1 et la localisation des granules lytiques à l'intérieur de celui-ci. Par ailleurs, les lymphocytes T CD4+ régulateurs de type 1 développés dans le cadre d'une thérapie cellulaire (Ovasave(r)) démontrent une capacité de lyse envers les cellules myéloïdes, en complément d'une activité immunosuppressive sur les lymphocytes T conventionnels. Cette activité est mise en place sur du long-terme, jusqu'à atteindre une efficacité optimale, lié à un délai dans la délivrance du coup létal. De manière surprenante, malgré une spécificité pour l'ovalbumine, l'activité cytotoxique semble être indépendante de l'activation du TCR. En outre, la lyse est granzyme-dépendante mais perforine-indépendante. Ainsi ces lymphocytes T thérapeutiques manifestent une activité cytotoxique alternative. Pour conclure, mon projet de thèse a permis de caractériser une activité de lyse soutenue basée sur une capacité individuelle hétérogène. Cette habilité à soutenir une lyse sur du long-terme implique une stabilité de la synapse, où WASP joue notamment un rôle clé pour l'activation et l'organisation de LFA-1. Les lymphocytes T régulateurs thérapeutiques démontrent aussi une activité de lyse soutenue, cependant les acteurs moléculaires sont non conventionnels. De manière générale, une activité de lyse soutenue permettrait de calibrer une réponse cytotoxique prolongée en rapport à la taille de la population cible, ainsi que le partage avec d'autres fonctions cellulaires comme la sécrétion de cytokines. / During different pathological conditions such as infections, tumoral processes or chronic inflammation diseases, altered cells are eliminated through a cytotoxic activity mediated by several immune cell populations. This cellular function is therefore crucial for carrying out the action of the immune system. My thesis project focuses on fundamental aspects of the lytic activity of two cytotoxic lymphocyte populations: CD8+ T cells and type-1 CD4+ regulatory T cells. To explore the mechanisms of this activity, this study has been driven on two cases, pathological and therapeutic models, at the population and single-cell levels and also at the cellular and nanoscopic scales of the molecular organisation. We have been able to demonstrate that the CD8+ T cell lysis activity against an excess of target cells is effective over prolonged periods, relying on a highly heterogeneous individual capacity to perform multiple lysis. The importance of this sustained cytotoxic activity was reinforced by the identification of a lytic defect, particularly pronounced on a long time period, of CD8+ T cells from Wiskott-Aldrich syndrome patients. This defect is related to a reduced activation of the LFA-1 integrin and delay in the lethal hit delivery. In addition, the WASP protein allows to restrict high affinity LFA-1 to dense nanoclusters as well as the assembly of LFA- 1 ring and the localization of the lytic granules inside this ring. Moreover, type-1 CD4+ regulatory T cells from a cellular therapy (Ovasave(r)) demonstrated a cytotoxic activity toward myeloid cells, additionally to an immunosuppressive activity on conventional T cells. This activity is implemented over long time periods, until reaching optimal efficiency, and is related to a delay in the lethal hit delivery. Surprisingly, despite a specificity for ovalbumin, the cytotoxic activity measured in absence of the antigen suggests a TCR independence. In addition, lysis is not mediated by perforin but is exclusively granzyme-dependent. Thus, these therapeutic T cells exhibit an alternative cytotoxic activity. To conclude, my thesis project permits to characterize a sustained lysis activity relying on a heterogeneous individual capacity. This ability to sustain a lytic activity involves stability of the synapse, where WASP plays a key role towards the activation and organization of LFA-1. The therapeutic regulatory T lymphocytes also demonstrated a sustained cytotoxic activity, however the molecular actors are unconventional. On the whole, sustained lytic activity would be key to the calibration of cytotoxic responses in relation to the size of the target population, as well as sharing with other cellular functions such as cytokine secretion.

Les données de la littérature ont récemment souligné l’importance du dialogue réciproque qui s’instaure entre les cellules Natural Killer (NK) et les cellules dendritiques (DC) au cours des phases précoces de la réponse immune pour l’initiation des réponses T spécifiques. La présentation croisée d’antigènes (Ag), processus qui permet aux DC de présenter des Ag exprimés par d’autres cellules aux lymphocytes T CD8+, est requise pour le développement d’une immunité cellulaire spécifique dans la plupart des infections par des pathogènes intracellulaires et des tumeurs. L’étude des mécanismes physiologiques impliqués dans la régulation de cette fonction suscite donc un intérêt majeur. Ce travail a permis de mettre en lumière une coopération entre les cellules NK et les DC humaines pour la présentation croisée d’un Ag exprimé par des cibles tumorales. Dans ce contexte, nous avons montré que la lyse de ces cibles par les cellules NK n’est pas nécessaire à la capture de leurs Ag par les DC. Au contraire, la sécrétion d’IFN-γ et de TNF-α par les cellules NK activées au contact des cibles tumorales joue un rôle prépondérant dans l’induction de la présentation croisée d’Ag. Ainsi, nous avons identifié une nouvelle fonction « helper » des cellules NK à l’interface entre l’immunité innée et adaptative. Le ciblage de cette fonction pourrait offrir de nouvelles perspectives en immunothérapies anti-tumorales dont le but ultime est le développement d’une immunité cellulaire spécifique / Recent reports have demonstrated the importance of the reciprocal crosstalk between natural killer (NK) cells and dendritic cells (DC) occurring during early phase of immune response for shaping downstream T cell immunity. Antigen (Ag) cross-presentation, a process by which DC present Ag from neighboring cells to CD8+ T lymphocytes is a prerequisite for the developpment of specific cellular immunity against most intracellular pathogens and tumors. A more detailed understanding of the mechanisms that regulate this specific DC function is thus a major challenge for immunologists. Here, we highlight the cooperation between NK and DC for tumor cell-derived Ag cross-presentation. In this context, we show that the NK cell-mediated lysis of target cells is not required for Ag capture by DC. In contrast, both IFN-γ and TNF-α produced by NK cells upon recognition of tumor cells play a critical role in the induction of Ag cross-presentation. These findings define a novel « helper» function of NK cells bridging innate and adaptive immunity. This novel function could be harnessed in cancer immunotherapy for inducing Ag-specific cellular immunity

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Malgré les programmes de dépistage mis en place et le vaste arsenal thérapeutique disponible, 8,2 millions de décès dans le monde ont été attribués au cancer pour l'année 2012 (données Globocan 2012, OMS). L'immunothérapie antitumorale est en plein essor et consiste notamment à exploiter le système immunitaire de l'hôte pour obtenir une réponse contre la tumeur. L'utilisation de vecteurs bactériens, capables de délivrer un message antigénique et de stimuler de manière concomittante l'immunité innée, fait partie des approches de vaccination antitumorale prometteuses. Parmi ces vecteurs, une bactérie Pseudomonas aeruginosa mise au point par notre laboratoire présente l'intérêt de pouvoir injecter in vivo des antigènes de tumeur, via son système de sécrétion de type III (SST3), directement dans le compartiment intracellulaire des cellules présentatrices d'antigènes. La voie de présentation du CMH I est ainsi favorisée et permet la génération d'une réponse des lymphocytes T cytotoxiques vis-à-vis de la tumeur exprimant l'antigène. Cependant, la poursuite des études précliniques et cliniques paraît délicate, en raison du risque infectieux lié à une bactérie pathogène, quand bien même atténuée. Lors de ce travail, nous avons donc développé une nouvelle souche de P. aeruginosa Killed But Metabolically Active (KBMA), incapable de se répliquer, mais toujours apte à jouer son rôle de vecteur. Une analyse de la réponse immune antitumorale, suite à l'immunisation par différents vecteurs, a permis de mettre en évidence une forte infiltration de la tumeur par des lymphocytes T CD8+ spécifiques de l'antigène, mais également une protection à long terme liée à la présence d'un pool majoritaire de lymphocytes T CD8+ spécifiques effecteurs mémoires. Enfin nous avons cherché à appliquer cette technologie à l'antigène de tumeur anhydrase carbonique 9 (AC9), exprimé par de nombreuses tumeurs solides chez l'homme. / Despite cancer screening programs and the available therapeutic armamentarium, 8.2 million deaths worldwide were due to cancer in 2012 (data Globocan 2012, WHO). The antitumor immunotherapy is booming and aims at using the immune system of the host as a response against the tumor. The use of bacterial vectors, able to deliver an antigenic message and concomitantly stimulate innate immunity, is one of the most promising approaches to antitumor vaccination. Among these vectors, the bacterium Pseudomonas aeruginosa developed by our laboratory has the advantage of being able to inject in vivo tumor antigens via its type III secretion system (T3SS) directly in the intracellular compartment of antigen-presenting cells. The MHC I presentation pathway is thus favored and allows the generation of a cytotoxic T lymphocytes response against antigen-expressing tumors. However, further preclinical and clinical studies remain difficult, because of the risk of infection related to a bacterial pathogen, even if attenuated. In this work, we have developed a new strain of P. aeruginosa Killed But Metabolically Active (KBMA) unable to replicate, but still able to play its role as a vector. An analysis of the antitumor immune response following immunization with different vectors, allowed to demonstrate a strong tumor infiltration by antigen-specific CD8+ T lymphocytes, but also a long-term protection related to the presence of a major pool of antigen-specific effector memory CD8+ T cells. Finally we are seeking to apply this technology to the tumor antigen carbonic anhydrase 9 (CA9), expressed by many solid tumors in humans.

Les rythmes circadiens contrôlent de nombreux aspects de la physiologie chez les mammifères. Parmi ces processus physiologiques, les horloges circadiennes contrôlent entre autres la réponse immunitaire innée et adaptative. Depuis des décennies, de nombreuses études ont commencé à couvrir ce sujet. Cependant, le contrôle circadien de la réponse adaptative reste peu étudié. Dans le cadre de ce projet de recherche de doctorat, nous avons exploré le rôle des rythmes circadiens dans la réponse des lymphocytes T CD8 à la présentation antigénique par des cellules dendritiques. Des travaux du laboratoire publiés par Erin E. Fortier et al. ont mis en évidence une différence jour/nuit dans l’expansion des lymphocytes T CD8 dont le récepteur T (TCR) est spécifique au complexe KbOVA exprimé par les cellules dendritiques ainsi que dans le nombre de lymphocytes T CD8 CD44hi IFN+ spécifiques pour l’antigène de l’ovalbumine (OVA)1. En effet, la réponse des lymphocytes T CD8 est plus importante après une vaccination faite en milieu de jour (zeitgeber time (ZT) 6) par rapport à une vaccination faite en milieu de nuit (ZT18). Cependant, ces travaux de recherche n’ont pas démontré le rôle des horloges circadiennes dans le rythme de réponse des lymphocytes T CD8 à la présentation antigénique. Mes travaux de recherche de doctorat ont dans un premier temps confirmé l’implication des horloges circadiennes dans le rythme de réponse des lymphocytes T CD8 à la présentation antigénique. Nous avons ensuite démontré la contribution des horloges circadiennes des cellules dendritiques ainsi que le rôle essentiel des horloges circadiennes des lymphocytes T CD8 dans ce rythme de réponse. De plus, nous avons montré que ce rythme avait un impact sur la capacité des lymphocytes T CD8 à contrôler une infection bactérienne (Listeria monocytogenes). En effet, les variations jour/nuit de la charge bactérienne dans la rate et le foie des souris de type sauvage étaient abolies dans les souris déficientes pour le gène des horloges circadiennes Bmal1 dans les lymphocytes T CD8. Dans un second temps, nous avons mis en évidence suite à l’analyse du transcriptome des lymphocytes T CD8 de souris naïves collectés toutes les 4 heures sur 48 heures que ces cellules sont plus enclines à être activées le jour et à l’opposé plus enclines à être inhibées la nuit. Ces résultats corrèlent avec le rythme de réponse des lymphocytes T CD8 à la vaccination. Dans un dernier temps, nous avons confirmé que le rythme de réponse des lymphocytes T CD8 à la présentation antigénique agissait de manière précoce dans l’activation de ces cellules. Pour cela nous avons irradié des souris de type sauvage et nous les avons ensuite reconstituées avec une moelle osseuse contenant 1% de précurseurs de cellules OT-I (lymphocytes T CD8 spécifiques au complexe KbOVA, exprimant la chaîne du TCR V5. Après vaccination de ces souris en milieu de jour subjectif (circadian time (CT) 6) ou en milieu de nuit subjective (CT18), nous avons observé un rythme de la réponse des lymphocytes CD8 pour différents marqueurs impliqués dans la réponse précoce des lymphocytes T CD8, telles que CD69, CD5, IRF4, et la phosphorylation de S6 (marqueur de l’activité de mTOR) et de AKT. L’ensemble des recherches de mon doctorat ont permis de mettre en évidence un tout nouveau mécanisme impliquant les horloges circadiennes dans la réponse des lymphocytes T CD8 en réponse à une vaccination. Une meilleure compréhension du fonctionnement des horloges circadiennes dans la réponse immunitaire permettra de mettre en place des nouveaux traitements personnalisés en fonction du type d’infection et du type de maladie, délivré à un certain moment de la journée dans le but d’améliorer l’efficacité tout en réduisant les effets secondaires. / Circadian rhythms control various aspects of the physiology in mammals. Among these processes, circadian clocks control the innate and the adaptive immune responses. Since few decades, numerous studies started to uncover the role of the circadian system in the immune response. However, the circadian control of the adaptive immune response remains poorly studied. My PhD work focused on the circadian control of the CD8 T cell response to vaccination by dendritic cells. Erin E. Fortier et al. published in The Journal of Immunology that wild type mice vaccinated with antigen presenting cells loaded with the OVA peptide present a day/night variation of the CD8 T cell response after a vaccination done during the middle of the day (zeitgeber time (ZT) 6) compared to a vaccination done during the middle of the night (ZT18)1. Indeed, the proportion of CD8 KbOVA+ cells and the proportion of CD8 CD44hi IFN+ T cells were higher during the middle of the day than the middle of the night. However, this work showed a diurnal but not a circadian rhythm, that remained to be confirmed. The first part of my PhD research confirmed a role of the circadian system in the rhythm of the CD8 T cell response to vaccination. We showed a contribution of the dendritic cell clock as well as an essential role of the CD8 T cell clock. Moreover, this rhythm impacts the ability to control an infectious challenge as shown by a circadian variation in bacterial load (Listeria monocytogenes) in wild type but not in mice lacking clock in mature CD8 T cells. The second part of my research focused on the analysis of the transcriptome of CD8 T cells from naive mice collected every 4 hours over 48 hours. We showed that CD8 T cells are more prone to be activated during the day and at the opposite are more prone to be inhibited during the night. These results are correlated with the rhythm of the CD8 T cell response to vaccination. Finally, during the third part of my PhD, we confirmed that the rhythm of the CD8 T cell response to antigen presentation was acting at the early stage of the CD8 T cell activation. We used wild type mice reconstituted with bone marrow cells containing 1% of OT-I precursor cells (CD8 T cells restricted for the KbOVA complex, expressing the receptor chain of the TCR for the OVA peptide, V5) and vaccinate these mice during the middle of the subjective day (CT6) or during the middle of the subjective night (CT18). At the early stage of the CD8 T cell response to vaccination, we showed a higher expression of several activation markers after a vaccination done during the middle of the day than during the middle of the night, such as CD5, CD69, IRF4 and the phosphorylation of S6 (marker of the mTOR activity) and AKT. Altogether, my PhD work highlights a new mechanism involving the circadian system in the control of the immune response. A better understanding of how circadian clocks act on the immune response will allow implementing new treatment strategies in order to increase their efficacy as well as to decrease side effects.