Uterine NK (uNK) cells are a distinct subset of NK cells in the decidua of humans and rodents during pregnancy, which are essential for remodelling of the spiral arteries supplying the feto-placental unit. Similarly to peripheral NK cells, uNK cells express Natural Killer receptors (NKRs) that engage MHC class I molecules. Evidence from human genetic association studies suggests that, in the presence of allogeneic cognate paternal MHC class I ligands, inhibitory uterine NKRs are associated with disorders of pregnancy arising from impaired decidual vascular remodelling. Conversely, enhancement of human uNK cell activity through activating NKRs is associated with high birth weight. Evidence from mouse models corroborates that uNK cell activity is modulated by interactions between NKRs and MHC class I, but has largely focussed on the effect of paternal MHC. In this study, the contribution of maternal immunogenetic regulation of NK cell function to reproductive outcome was assessed independently of parental MHC disparity in mice. To evaluate the role of NKR genes in isolation, I used congenic B6.BALB-TC1 (TC1) mice that differ from C57BL/6 (B6) mice only within the region of chromosome six encoding NKRs that recognise MHC class I. Absence of a major inhibitory NKR for self-MHC, Ly49I, in TC1 mice causes a compensatory shift in the NKR repertoire expressed and preserves a majority subpopulation of educated NK cells. B6 and TC1 splenic and uterine NK cells are similarly functionally reactive and mature, and no significant differences could be detected in spiral arterial remodelling or fetal growth between these strains in MHC-syngeneic matings. This supports data from human immunogenetic studies showing that maternal uterine NKRs are not associated with differences in pregnancy outcome in the absence of novel paternal MHC class I ligands, and highlights the importance of maternal and paternal co-regulation of uNK cell activity during pregnancy. No mouse models of uNK cell activation are currently available with which to corroborate human immunogenetic associations between activating uterine NKRs and high birth weight. Male m157-transgenic (m157-Tg) mice, which ubiquitously express viral m157 glycoprotein ligands for the activating NKR Ly49H, were mated with B6 females. Exclusive expression of m157 glycoprotein by trophoblast improved placental efficiency, but did not enhance fetal growth. Some fertility clinics surmise that uNK cell activation initiates the pathogenesis of spontaneous abortion. It has been suggested that this may occur due to reduced expression by human uNK cells of miR-483-3p, which stimulates endogenous insulin-like growth factor (IGF)-1 production and uNK cell cytotoxicity in vitro. It is demonstrated here that neither miR-483-3p nor IGF-1 regulate murine NK cell development, maturation or function. No discernible reproductive phenotype is evident in miR-483 deficient females. It can be inferred that post-transcriptional control by miR-483 is not biologically relevant to murine NK cell function. Although m157-Tg mice may provide an interesting model to further study uNK cell-mediated placental adaptations, it remains important to identify a murine model of enhanced uNK cell function to corroborate human immunogenetic associations with high birth weight and to challenge the supposition that uNK cell activation is harmful to pregnancy.

Les cellules lymphoïdes innées (ILCs) sont des populations cellulaires d’identification récente, mais leur rôle in vivo chez l’homme reste mal connu. Dans une 1ère étude, nous avons pu montrer qu’un déficit sévère en NK au cours de déficits immunitaires communs variables est associé à un risque accru de manifestations non infectieuses et infectieuses bactériennes sévères, suggérant un rôle protecteur non redondant des cellules NK lorsque le système immunitaire adaptatif n’est pas fonctionnel. Dans une 2ème étude, nous avons montré que des patients atteints de déficits immunitaires combinés sévères ɣc et JAK3 déficients n’ont pas d’ILCs. Après allogreffe de moelle osseuse, le nombre d’ILCs circulantes reste indétectable, sans manifestation clinique notable associée. Ces résultats sont en faveur d’une redondance des fonctions des ILCs chez l’homme, lorsque les fonctions T et B sont conservées. Nous avons ensuite étudié les modifications phénotypiques et fonctionnelles des cellules NK au cours du purpura thrombopénique immunologique, et observé un défaut de production d’interféron-ɣ par les cellules NK circulantes et une augmentation de la cytotoxicité dépendante des anticorps des cellules NK spléniques. Une inhibition des fonctions des cellules NK par les immunoglobulines polyvalentes est également mise en évidence. Enfin, une étude des ILCs circulantes au cours de la maladie associée aux IgG4 ainsi qu’une revue de la littérature sur l’étude des ILCs au cours des pathologies inflammatoires sont rapportées. En conclusion, l’apparente redondance des ILCs chez l’homme ainsi que leur implication en pathologies inflammatoires en font de potentielles cibles thérapeutiques. / Innate lymphoid cells (ILCs) are recently identified components of the immune system, but their functions in vivo in humans are still elusive. In a first study, we show in patients with common variable immunodeficiency that non-infectious inflammatory complications and severe bacterial infections were more frequent in patients with severe NK cell lymphopenia, indicating potential non-redundant immune functions of NK cells when the adaptive immune response is not optimal. In a second study, we observe that in patients with ɣc and JAK3 severe combined immunodeficiencies, all ILC subsets are absent. After hematopoietic stem cell transplantation, ILCs remain indetectable with no susceptibility to disease, suggesting that ILCs might be redundant and dispensable in humans, if T and B cells functions are preserved. In the second part of this thesis, we study phenotypic and functional modifications of NK cell compartment in primary immune thrombocytopenia. Interferon gamma production by the peripheral blood NK cells of ITP patients is decreased. In contrast, splenic NK cells of ITP patients tend to be more efficient in antibody-dependent cell cytotoxicity. Intravenous polyvalent immunoglobulins lead to the inhibition of blood NK cell activation. Finally, we present the preliminary results of a study investigating the modifications of circulating ILCs in IgG4-related disease, and present an extensive litterature review concerning the role of ILCs in inflammatory diseases. In conclusion, the apparent redundancy of ILCs for protective immunity and their pathogenic role in inflammatory diseases make their targeting in humans for therapeutic purposes particularly promising.

No description available.

Le surpoids et l’obésité touchent plus de 1,9 milliard d’adultes à travers le monde et pourraient atteindre 3,3 milliards de personnes dans une dizaine d’année. L’obésité est associée à une inflammation tissulaire et systémique chronique de bas grade, qui contribuent à l’apparition de la résistance à l’insuline. Récemment, notre laboratoire a mis en évidence des anomalies d’une nouvelle population de lymphocytes T innés, les cellules MAIT (Mucosal Associated Invariant T) chez des patients obèses et/ou ayant un diabète de type 2 (T2D). Les cellules MAIT sont des lymphocytes T non conventionnels, qui expriment un récepteur des cellules T (TCR) avec une chaîne alpha invariante. Leur TCR reconnait la molécule d’histocompatibilité de classe 1 non classique MR1, présentant des métabolites dérivés de la voie de biosynthèse des vitamines B, notamment les vitamines B2 et B9. Dans cette étude, nous utilisons les modèles murins pour analyser le rôle des cellules MAIT dans le developpement du T2D. Au cours de l’obésité induite par un régime riche en graisse, les cellules MAIT du tissu adipeux viscéral (TA) et de l’iléon sont activées de façon précoce et anormale et produisent plus de cytokines pro-inflammatoires (i.e. IL-17, TNFa et l’IFN?). De plus, l’augmentation de la fréquence tissulaire des MAIT chez des souris Va19 transgéniques conduit à l’apparition de la résistance à l’insuline et à une intolérance au glucose, au cours de l’obésité. A l’inverse, les souris obèses déficientes en MAIT, MR1-/-, sont protégées contre ces anomalies métaboliques. Une fréquence élevée de MAIT est associée au changement de macrophages M2 (anti-inflammatoires) en M1 (inflammatoires) et à une infiltration des cellules NK et des LTaß-CD8 au niveau du TA. Par ailleurs, les MAIT contrôlent la fréquence des Treg, ILC2 et ILC3 dans l’iléon et des Treg, ILC2 et éosinophiles dans le tissu adipeux. La modification de la fréquence des ILC2 et ILC3 est associée à la production intestinale d’IL-33 et d’IL-25. De plus, nous montrons que le rôle délétère des MAIT dans le développement du T2D est associé à une dysbiose intestinale. Finalement, des expériences de transfert de flores intestinales montrent que cette dysbiose intestinale est en partie responsable des anomalies immunitaires et métaboliques. / Obesity and type 2 diabetes are associated with low-grade chronic inflammation. Immune cells are recruited and activated in several tissues, including adipose tissue, thereby contributing to insulin-resistance and diabetes. Recent studies described gut microbiota dysbiosis as a consequence as well as a driver of obesity and type 2 diabetes. Mucosaassociated invariant T cells (MAIT) are innate-like T cells expressing a semi-invariant T-cell receptor restricted by the non-classical MHC class I molecule MR1 presenting bacterial ligands. In obese/T2D patients MAIT cells in blood and adipose tissue exhibit a pro-inflammatory profile. In the present study, we show that during high fat diet-induced obesity MAIT cells produce inflammatory cytokines in adipose tissue and the ileum and induce inflammation in these tissues by modifying other immune cell populations (i.e. macrophages, CD8 Taß cells, NK cells, LTreg, eosinophils and ILC2 in the adipose tissue and ILC2, ILC3 and LTreg in the ileum). These changes impair the function of both tissues leading to insulin resistance, glucose intolerance, impaired lipid metabolism and increased gut permeability. MAIT cells also impact gut microbiota dysbiosis during obesity and microbiota transfer experiments highlight a bidirectional crosstalk between MAIT cells and the gut microbiota leading to inflammation and gut leakage. Altogether these results reveal the major role of MAIT cells in promoting the development of type 2 diabetes during obesity.

Angeborene lymphatische Zellen (ILC) sind wichtige Effektorzellen der angeborenen Immunantwort, deren Entwicklung und Aktivierungswege attraktive therapeutische Ziele darstellen. Sie bestehen aus ILC der Gruppe 1 (Natürliche Killerzellen (NK) und ILC1), ILC2 und ILC3. Neben T-Zellen leisten ILCs einen entscheidenen Beitrag zu den Typ-1-, Typ-2- und Typ-3-Immunantworten. Die Entwicklung von ILCs beim Menschen wurde jedoch noch nicht systematisch untersucht, und frühere in vitro Untersuchungen stützten sich auf die Analyse einiger weniger Marker oder Zytokine, die für die Bestimmung der Identität der verschiedenen ILC-Linien suboptimal sind. Um diese Mängel zu beheben, stellen wir hier eine Plattform vor, die zuverlässig alle menschlichen ILC-Linien aus CD34+ CD45RA+ hämatopoetischen Vorläuferzellen, gewonnen aus Nabelschnurblut und Knochenmark, erzeugt. Mit einem systematischen Ansatz zeigt diese Arbeit, dass eine einzige Kulturbedingung nicht ausreicht, um alle ILC-Untergruppen zu generieren, sondern stattdessen bestimmte Kombinationen von Zytokinen und Notch-Signalen für die Entscheidung über das Schicksal der Linien wesentlich ist. Eine umfangreiche Analyse des Transkriptoms ergab, dass der Erwerb von CD161 robust eine globale ILC-Signatur identifiziert und in vitro ILCs von T-Zell-Signaturen trennt. Die Identität spezifischer in vitro generierter ILC-Linien (NK-Zellen und ILC1, ILC2 und ILC3) wurde durch Proteinexpression, funktionelle Assays und Transkriptomanalysen auf globaler sowie auf Einzelzellebene umfassend validiert. Diese in vitro erzeugten ILC-Linien rekapitulieren die Signaturen und Funktionen ihrer ex vivo isolierten ILC-Pendants. Des Weiteren, behandeln diese Daten die Einschränkungen der Unterscheidung von menschlichen NK Zellen und ILC1 sowohl in vitro als auch ex vivo an. Darüber hinaus löst diese Plattform gängige Probleme bei der Untersuchung menschlicher ILCs, wie z. B. unzureichende Zellzahlen oder die mangelnde Verfügbarkeit von Gewebeproben. Insgesamt stellt diese Arbeit eine Ressource dar, die nicht nur zur Klärung der Biologie und Differenzierung menschlicher ILCs beiträgt, sondern auch als wichtiges Instrument zur Untersuchung der Dysregulation von ILC-Funktionen dient, die bei verschiedenen entzündlichen Erkrankungen des Menschen eine Rolle spielen. / Innate lymphoid cells (ILCs) are critical effectors of innate immunity and inflammation that consist of Group 1 ILCs (natural killer (NK) cells and ILC1), ILC2, and ILC3. As tissue resident lymphocytes, they play a crucial role type 1, type 2 and type 3 immune responses, respectively. Importantly, dysregulated ILC populations have been linked to the pathogenesis of a variety of chronic inflammatory diseases and thus represent attractive therapeutic targets with a potential for autologous cell therapies. However, human ILC generation has not been systematically explored, and previous in vitro investigations have relied on the analysis of few markers or cytokines, which are suboptimal to assign lineage identity and full functional capacity. To address these faults, we present here an effective in vitro platform, which reliably generates the core human ILC lineages from CD34+ CD45RA+ hematopoietic progenitors derived from cord blood and bone marrow. With a systematic approach, this work shows that a single culture condition is insufficient to generate all ILC subsets, and instead, distinct combinations of cytokines and Notch signaling are essential for lineage fate making decisions. In depth transcriptomic analysis revealed that acquisition of CD161 robustly identifies a global ILC signature and separates them from T cell signatures in vitro. The identity of specific ILC subsets, (NK cells and ILC1, ILC2, and ILC3) generated in vitro was validated extensively by protein expression, functional assays, and both global and single-cell transcriptome analysis. These in vitro generated ILC subsets recapitulate the signatures and functions of their ex vivo ILC counterparts. Finally, these data shed light on the limitations in untying the identity of human NK cells and ILC1 in vitro, similarly correlating to lineage identification difficulties ex vivo. Additionally, this platform tackles common problems in human ILC studies such as insufficient cell numbers and scarce availability of tissue samples. Altogether, this work presents a resource not only to aid in clarifying human ILC biology and differentiation, but also to serve as an important tool to study dysregulation of ILC functions, which have been implied in various inflammatory diseases in humans.