Les immunoglobulines intraveineuses (IgIV) sont utilisées dans le traitement de maladies auto-immunes et inflammatoires depuis le début des années 1980. L’accroissement constant de la consommation des IgIV augmente les risques de pénuries de ce produit pour lequel il n’existe encore aucun substitut. La compréhension des mécanismes d’action complexes et controversés de cet agent thérapeutique permettrait de rationaliser son utilisation et de développer des substituts. Sachant que les IgIV sont capables d’interférer avec la présentation d’antigène et la réponse des lymphocytes T CD4, les travaux présentés se sont intéressés aux caractéristiques physicochimiques responsables de ces effets, de même qu’à l’élargissement de nos connaissances des effets des IgIV sur la présentation et la réponse des lymphocytes T CD8. Ces connaissances permettront d’établir des fondements scientifiques pour le développement de substituts. Nous avons montré dans un premier temps qu’une préparation d’IgIV rendue fortement cationique (cIgIV) était capable d’inhiber la présentation d’antigènes et la réponse subséquente des lymphocytes T CD4 in vitro. Ensuite, des essais ont permis de démontrer la possibilité d’utiliser les cIgIV avec une bio distribution améliorée dans le foie et la rate chez la souris, mais le potentiel thérapeutique amélioré dans un modèle de thrombocytopénie passive n’a pu être démontré. Le deuxième volet de cette thèse a permis de dévoiler la capacité des IgIV d’inhiber l’activation et l’expansion des lymphocytes T CD8 in vitro et chez la souris. De plus, nous avons fait la preuve de la capacité des IgIV d’inhiber la cytotoxicité en réduisant l’expression de la perforine et en bloquant certains récepteurs des cellules T. Ces résultats permettent d’améliorer notre compréhension du rôle des IgIV dans le traitement des maladies auto immunes grâce à leur interférence avec la génération et la cytotoxicité effectrice des lymphocytes T CD8. / Intravenous immunoglobulins (IVIg) are used in the treatment of many inflammatory and autoimmune diseases since the beginning of the 80s. The constant increase of their use exposes the users and the providers to important shortage risks. A better understanding of their complex mechanisms of action would help in developing potential substitutes. Knowing that IVIg are able to modulate the immune function of antigen presenting cells and the resulting CD4 T cell response, work presented here questioned the physicochemical characteristics of IVIg which could be related to these effects, as well as to the extension of their effect to the CD8 T cell compartment. In the first part of this thesis, we showed that cationized IVIg (cIVIg) was capable to inhibit in vitro antigen presentation. Next, we showed that cIVIg displayed an ameliorated bio distribution in mice, although the therapeutic potential of the preparation could not be demonstrated in a passive model of throbomcytopenia. The second part of this thesis revealed a novel capacity of IVIg in inhibiting the activation and expansion of CD8 T cells in vitro and in immunized mice. Furthermore, IVIg were shown to reduce cytotoxicity by decreasing the expression of perforin and by blocking some T-cell receptors (TCR). These results provide a better understanding of the beneficial effects of IVIg in treated patients by providing an interference with the generation and effector functions of CD8 T cells. Altogether, this thesis propose a physicochemical characteristic, the cationic state, on which a potential substitute to IVIg could be further developed, as well as a novel inhibitory effect of IVIg on the generation and cytotoxic functions of CD8 T cells, which could help create alternative therapy to the scarce and expensive IVIg preparation.

Le Saccharopolyspora rectivirgula (SR) est le principal agent responsable du Poumon du fermier, une forme d'alvéolite allergique extrinsèque. Des modèles expérimentaux ont permis de mieux comprendre cette maladie qui est caractérisée par une réponse immune exacerbée et une lymphocytose pulmonaire marquée. Des cofacteurs, tels l'infection virale, sont probablement nécessaires au développement de la maladie puisque la majorité des sujets exposés demeurent asymptomatiques. Par contre, les mécanismes expliquant le maintient de la tolérance à l'antigène chez ces individus ou le développement de la maladie chez les patients sont inconnus. L'objectif premier de ce projet de doctorat était donc d'examiner le rôle potentiel des cellules T régulatrices (Trég) dans le contrôle de la réponse immune dans l'alvéolite chez la souris et chez l'humain. Chez la souris, nos résultats démontrent que, des expositions répétées à une préparation antigénique de SR induisent des Trég capables de supprimer la prolifération de cellules T activées. Des données similaires ont été obtenues chez les sujets asymptomatiques ce qui pourrait expliquer la réponse tolérante retrouvée chez ces individus. Notre modèle murin démontre également qu'une infection virale altère cette tolérance à l'antigène. À la suite d'une infection au virus Sendai, les Trég ne peuvent inhiber la prolifération de cellules T activées et ne contrôlent plus l'inflammation causée par des expositions subséquentes au SR. Des Trég non-fonctionnelles sont également observées chez les patients. Au cours de nos recherches, nous avons remarqué que la stimulation de la réponse immune par un lysat de SR protège contre une infection mortelle au virus Sendai. Nous avons caractérisé cet effet antiviral et démontré qu'une seule instillation d'une préparation antigénique de SR (200 pg) administrée de 24 à 120 heures avant l'infection virale protège efficacement le système pulmonaire en diminuant le nombre de cellules inflammatoires. Cette protection est efficace pendant une semaine. Cette thèse a donc permis de constater que l'inhalation de SR, selon l'historique des expositions et des co-infections, peut soit induire l'alvéolite ou générée une protection efficace contre l'infection virale.

T cells chronically stimulated by their antigen often become dysfunctional and lose effector functions and proliferative capacity. This state of unresponsiveness is referred as T cell exhaustion. In order to investigate this, we developed a laboratory model, which allowed us to stimulate chronically in vivo a monoclonal population of CD4+ T cells. This model is based on the adoptive transfer of TCR transgenic CD4+ T cells specific for the male mHAg into male recipient mice. We found that systemic exposure to the male antigen modified deeply anti-male TcR-transgenic CD4+ T cells, plunging them into a state of functional unresponsiveness. Microarray analysis revealed that, in comparison with naive T cells, transferred T cells displayed a gene expression profile very similar to that of virus-specific exhausted CD8+ T cells. Moreover, like exhausted CD8+ T cells, exhausted CD4+ T cells lost their capacity to secrete IFN-ã as well as to proliferate in response to antigen stimulation, and T cell unresponsiveness was controlled by the engagement of programmed death receptor 1 (PD-1) present at the surface of T cells. <p>MicroRNAs are key molecules in shaping T cell function. In order to explore the possibility that chronic antigenic stimulation could shape the pool of microRNAs in exhausted anti-male CD4+ T cells that would account for specific changes in protein synthesis, we compared by microarray analysis the specific expression of microRNAs in naive CD4+ T cells and exhausted CD4+ T cells. Ninety five of them were found differentially expressed, among which, microRNA-155 (miR-155) displayed one of the highest changes. To identify the importance of miR-155 in T cell exhaustion, we analyzed miR-155-deficient CD4+ T cells after chronic exposure to systemic antigen. We found that, chronically-stimulated miR-155-/- CD4+ T cells were retained in a deeper state of unresponsiveness than miR-155+/+ CD4+ T cells. Furthermore, inhibition of PD-1/PD-L1 interaction did not promote antigen-dependent expansion of miR-155-deficient CD4+ T cells, nor did it stimulate T cell inflammation of several organs, contrary to what was observed in mice that received miR-155-sufficient CD4+ T cells. Thus, our observations demonstrated that miR-155 deficiency played a dominant role over PD-1-mediated inhibition of T cells and that miR-155 was required for restoring function in exhausted CD4+ T cells.<p>Next, we explored the mechanism by which exhausted miR-155-/- CD4+ T cells were kept in a deeper unresponsiveness state than miR-155+/+ counterparts. By comparative microarray analysis of gene expression between exhausted miR-155+/+ CD4+ T cells and miR-155-/- CD4+ T cells, heme oxygenase 1 (HO-1) was identified as a specific target of miR-155. Finally, inhibition of HO-1 activity restored the capacity of exhausted miR-155-/- CD4+ T cells to promote autoimmune inflammation in adoptively-transferred recipients. <p>Taken together, our study identified miR-155-mediated regulation of protein expression as a critical factor for restoring function in exhausted CD4+ T cells. Our results also present regulation of HO-1 expression in T cells as one of the mechanisms by which miR-155 promote T cell-driven inflammation. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Mon travail de thèse a consisté à caractériser une sous-population de lymphocytes T régulateurs naturels de phénotype CD8+CD25+.<p>Nous avons purifié les CD8+CD25+ nTregs et vérifié par cytométrie de flux leur expression en FOXP3 et CTLA-4. Puis nous avons pu montrer que ces cellules possèdent des propriétés suppressives dans un test d’inhibition de la prolifération de lymphocytes T activés allogéniquement. Les lymphocytes CD8+CD25+ nTregs expriment les gènes FOXP3, CTLA-4, GARP et CCL-4 et les cytokines IL-10 et TGF-β. Par contre, les gènes CD28, ICOS, FOXO1 et Helios sont sous-exprimés dans les nTregs CD8+CD25+ par rapport aux lymphocytes T CD8+CD25-. <p>Nous avons établi une signature micro-ARN qui comprend 10 micro-ARNs différentiellement exprimés :7 micro-ARNs sous-exprimés "miR-9, -24, -31, -155, -210, -335 et -449 " et 3 micro-ARNs surexprimés " miR-214, -205 et -509". De plus, nous avons pu explorer la relevance biologique de cette signature micro-ARN en montrant dans un premier temps que les miRs "-31, -24, -210, -335" ciblent spécifiquement la région 3'UTR de FOXP3, de même les miR-9 et miR-155 ciblent la région 3'UTR de CTLA-4, et les miR-24, et -335 ciblent la région 3'UTR de GARP. Ceci a été fait par des expériences de co-transfections suivies d'une mesure de l'activité rapportrice luciférase. De plus, nous avons pu démontrer par des expériences de transduction lentivirale ex vivo, de cellules T primaires, que des micro-ARNs de la signature régulent l’expression de FOXP3, CTLA-4 et GARP dans les Tregs naturels CD8+CD25+ humains. <p>Cette étude montre l'importance des micro-ARNs dans la régulation post-transcriptionnelle des gènes impliqués dans la fonction régulatrice des lymphocytes T régulateurs.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Bien que la plupart des études se focalisent sur les lymphocytes T CD4+ régulateurs, il a été observé que les lymphocytes T CD8+ régulateurs peuvent jouer un rôle important dans l’induction et le maintien de la tolérance immunitaire. Le transfert adoptif chez la souris et l’induction chez l’homme de lymphocytes T CD8+ régulateurs peuvent inhiber le rejet d’allogreffes et le développement de pathologies autoimmunes. Ces observations suggèrent que l’induction de ces populations peut avoir un potentiel thérapeutique. Des études supplémentaires sont encore nécessaires pour définir les conditions optimales de leur induction. <p>Tant les nouveaux nés humains que murins ont une plus forte capacité que l’adulte à développer des lymphocytes T CD4+ régulateurs induits par une reconnaissance antigénique. La période néonatale serait donc particulièrement appropriée à l’induction de circuits régulateurs.<p>Dans le cadre de ce travail, nous avons étudié le rôle des lymphocytes T CD8+, induits à la naissance, dans le contrôle de la réponse des lymphocytes T CD4+ de type Th2.<p>Des souris BALB/c sont immunisées à la naissance à l’aide de cellules spléniques semi-allogéniques hybrides F1 (AJAX x BALB/c). Ces cellules persistent dans l’animal, au sein des organes lymphoïdes et stimulent ainsi de manière chronique les lymphocytes T CD4+ et T CD8+ du receveur et induisent une réponse de type Th2. Suite à l’injection des cellules spléniques semi-allogéniques au nouveau né de souris, nous avons observé l’expansion d’une population de lymphocytes T CD8+CD25+, dont le phénotype se caractérise par l’expression de Foxp3 et la production conjointe d’IFN-&61543; et l’IL-10. Nous avons pu observer que ces cellules sont capables d’inhiber la production de cytokines Th2 produites par les lymphocytes T CD4+ allospécifiques activés. Par contre, ces cellules régulatrices aggravent des réponses Th2 non apparentées. En effet, suite à une sensibilisation à l’ovalbumine, à l’âge adulte, ces souris développent de plus fortes réponses asthmatiques.<p>D’autre part, les nouveaux nés de souris BALB/c ont été immunisés à la naissance à l’aide de cellules dendritiques semi-allogéniques hybrides F1 (AJAX x BALB/c) qui activent de manière aigüe leurs lymphocytes T. Ces souris présentent une forte réponse Th1 et Tc1/Tc2 spécifique de l’alloantigène et sont protégées contre le développement d’un asthme induit. Il a aussi été montré dans ce travail que suite à l’immunisation néonatale à l’aide de cellules dendritiques semi-allogéniques, le nombre de lymphocytes T CD8+CD44high, CD8+CD62Lhigh et CD8+CD25+ producteurs d’IFN-&61543; augmente significativement. L’IFN-& / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished