Nos études ont permis de vérifier l'influence de la fumée de cigarette et de l'exposition aux dérivés du chlore sur la muqueuse bronchique. Nous avons comparé les changements au niveau de la muqueuse bronchique entre des sujets asthmatiques fumeurs et non-fumeurs. Nos résultats suggèrent que le tabagisme chez de jeunes asthmatiques influence le processus inflammatoire en induisant des modifications précoces de la muqueuse bronchique semblables à celles observées dans les premiers stades du développement des maladies pulmonaires obstructives chroniques. Afin d'exposer spécifiquement les cellules épithéliales bronchiques à la fumée de cigarette, nous avons utilisé deux modèles d' exposition: l' extrait de fumée de cigarette (EFC) ainsi que la chambre d' exposition. Nos résultats ont démontré que la production de médiateurs inflammatoires par les cellules épithéliales bronchiques est différente entre les deux modèles d' exposition. Le modèle d'EFC présente plusieurs avantages, nous l'avons donc utilisé afin d'exposer les cellules épithéliales bronchiques contrôles et asthmatiques isolées de rats et de sujets humains. Nos résultats ont démontré que les cellules épithéliales bronchiques asthmatiques produisent des niveaux , différents . de médiateurs inflammatoires et de remodelage comparativement aux cellules contrôles. De plus, l'EFC influençait le patron de production des médiateurs inflammatoires chez les cellules exposées. Nos études suggèrent que les cellules épithéliales bronchiques asthmatiques provenant d'un modèle de rats et de sujets humains conservent in vitro leur phénotype inflammatoire, alors que l'EFC modifiait le profil inflammatoire des cellules épithéliales bronchiques. Nous avons aussi vérifié l'influence des chloramines sur les cellules épithéliales bronchiques. Nous avons élaboré un modèle d' exposition in vitro aux chloramines. Après une exposition simple ou répétée aux dérivés de chlore, il a été impossible d' induire des modifications dans le patron de production de médiateurs impliqués dans l'inflammation et dans le remodelage. Nos résultats suggèrent que les dommages induits aux cellules épithéliales bronchiques à la suite d'expositions aux chloramines n' induisent pas d'inflammation bronchique. Nos études ont permis d'évaluer le rôle des cellules épithéliales bronchiques à la suite d' expositions à des stimuli environnementaux. Nos résultats suggèrent que ces cellules participent à la réponse immune à la suite d' expositions à la fumée de cigarette mais non aux dérivées du chlore.

Objectif: La caractérisation des facteurs immunitaires associés à la protection contre l’infection au VIH est cruciale pour le développement de stratégies de prévention. Cette étude évalue les IgGs dirigées contre l’enveloppe du VIH-1 dans le sérum et les liquides cervicovaginaux (LCV) de travailleuses du sexe béninoises. Méthode : Notre étude porte sur 23 travailleuses du sexe séropositives (TS+) et 20 travailleuses du sexe séronégatives (TS-). Le potentiel de neutralisation a été évalué par un essai de neutralisation. La détection d’IgGs a été effectuée par un ELISA sur base cellulaire. La capacité d’induire une réponse ADCC a été est évaluée par l’élimination de cellules cibles recouvertes de gp120 par le mécanisme d’ADCC. Résultats : Malgré que nous n’ayons pas détecté d’IgG dirigées contre l’enveloppe du VIH-1, ni d’activité de neutralisation ou d’élimination de cellules cibles par ADCC chez les TS-, nous avons facilement détecté ces activités de neutralisation et d’élimination de cellules cibles par ADCC chez les TS+ dans le sérum et les LCV qui reconnaissent mieux la forme de l’enveloppe liée à CD4. Ces IgGs pourraient être impliquées dans l’élimination par ADCC des cellules cibles présentant les glycoprotéines de l’enveloppe à leur surface, et ce à la muqueuse vaginale, le premier site de transmission virale. Conclusion : Ces résultats permettent pour la première fois de montrer la conformation de l’enveloppe préférentiellement reconnue par les IgGs présentes au site de transmission par voie sexuelle. / Objective: Characterization of the immune correlates of protection against HIV infection is crucial for the development of preventive strategies. This study examined HIV-1 envelope glycoproteins (Env) specific IgG in systemic and mucosal compartments of female Beninese commercial sex workers (CSWs). Design: 23 HIV-1-positive and 20 highly-exposed HIV-1-seronegative (HESN) CSWs were studied. Methods: HIV-1-Env specific IgG detection in sera and cervico-vaginal lavages (CVLs) from the study population was done by cell-based ELISA. The HIV neutralizing activity was evaluated with a neutralization assay. HIV-1 specific antibody-dependent cellular cytotoxicity (ADCC) response of the cohort was measured with a FACS-based assay evaluating the ADCC-mediated elimination of gp120-coated target cells. Results: No anti-HIV-1-Env-specific IgG, neutralizing or ADCC activities were detected in samples from HESN CSWs. Samples from HIV-1-infected CSWs presented ADCC activity in both sera and CVLs. Anti-Env IgG from sera and CVLs from HIV-1-infected CSWs preferentially recognized the Env in its CD4-bound conformation. Conclusion: Theses results demonstrate for the first time that HIV-1-infected CSWs have ADCC-mediating IgG that preferentially recognize Env in its CD4-bound conformation at the mucosal site.

L’ingénierie de la muqueuse orale humaine (MOH) a pour but le comblement des pertes de substances suite à un traumatisme facial ou à la chirurgie des lésions malignes. Elle a aussi des applications en recherche pour élucider les mécanismes biologiques de la MO et en pharmacotoxicologie comme alternative à l’expérimentation animale. L'objectif de cette thèse était de reconstruire une MOH proche du tissu normal. À cette fin, la faisabilité du concept a d'abord été testée par co-culture de fibroblastes de la lamina propria et de cellules épithéliales de MOH dans le substrat de collagène-chitosan glycosaminoglycane, développé pour la production de peaux reconstruites. La caractérisation de la MOH reconstruite par histologie, immunohistochimie et microscopie électronique à transmission a montré la présence d’une LP équivalente avec un épithélium pluristratifié et non kératinisé très proche du tissu d’origine. Grâce à ce modèle, nous avons ensuite démontré que l’origine des fibroblastes (MO, cornée, peau) influence significativement l’épaisseur et l’ultrastructure de l'épithélium obtenu par culture de cellules épithéliales orales. Enfin, afin d'améliorer les propriétés adhésives du substrat à base collagène, nous avons ajouté au collagène, une élastine-like recombinante (ELR) contenant le tri-peptide d’adhésion cellulaire, RGD, et produit un nouveau substrat bicouche, poreux par lyophilisation et recouvert d’une couche fibreuse par électrofilage. Ces substrats ont été caractérisés par porosimétrie au mercure, microscopie électronique à balayage et essais mécaniques. Nous avons démontré l’effet stimulant de ELR sur la prolifération des fibroblastes et des cellules épithéliales / Tissue engineered human oral mucosa has the potential to fill tissue deficits caused by facial trauma or malignant lesion surgery. It can also help elucidate the biology of oral mucosa and serve as an alternative to in vivo testing of oral care products. The aim of this thesis was to construct a tissue engineered full-thickness human oral mucosa closely mimicking the native tissue. To this end, the feasibility of the concept was tested by co-culturing fibroblasts and epithelial cells isolated from normal human oral mucosa biopsies in a collagen-glycosaminoglycan-chitosan scaffold, developed in our laboratory to construct a skin equivalent. An oral mucosal equivalent closely mimicking the native one was obtained and characterized by histology, immunohistochemistry and transmission electron microscopy. Using the same model, the influence of mesenchymal cells on oral epithelial development was investigated by culturing epithelial cells on lamina propria, corneal stroma and dermal equivalents. They were found to significantly influence the thickness and the ultrastructure of the epithelium. Finally, in order to improve the adhesiveness of conventional scaffolds, an elastin-like recombinamer (ELR) containing the cell adhesion tripeptide, RGD, was used in the production of novel bilayer scaffolds employing lyophilization and electrospinning. These scaffolds were characterized by mercury porosimetry, scanning electron microscopy and mechanical testing. In vitro tests revealed positive contribution of ELR on the proliferation of both fibroblasts and epithelial cells. It was thus possible to construct a viable oral mucosa equivalent using the principles of tissue engineering

Les cancers du poumon se placent au quatrième rang des cancers tous sexes confondus et constituent la première cause de mortalité par cancer pour l’homme et la troisième chez la femme. Le pronostic est sombre avec une survie relative globale estimée à 43% à 1 an et 14% à 5 ans. Les adénocarcinomes, les carcinomes épidermoïdes et les carcinomes à grandes cellules selon la classification OMS 2015 correspondent à 85% de ces cancers. Les adénocarcinomes pulmonaires ont été scindés en de multiples entités grâce aux progrès des techniques de biologie moléculaire ayant permis d’identifier différentes mutations (EGFR, RAS..) ou réarrangement chromosomique (EML4-ALK), à l’origine de ces tumeurs. Différentes thérapies ciblées ont pu ainsi être développées afin de contrecarrer ces anomalies tels que le crizotinib en cas de réarrangement EML4-Alk ou l’erlotinib en cas de mutation de l’EGFR. Chacun de ces sous-types tumoraux a une présentation clinique et une évolution qui lui est propre. Nous nous sommes particulièrement intéressés au réarrangement ALK, car la génération de néoépitopes dérivés de ce réarrangement pourrait induire une réponse immunitaire. Par ailleurs, il avait été montré dans des lymphomes qu’une translocation NPM-ALK induisait l’expression de PD-L1 via Stat 3. Or la liaison de PD-L1 à PD-1 exprimé par les lymphocytes T (LT) délivre un signal inhibiteur à ces cellules. Ce mécanisme d’échappement constitue une cible thérapeutique via des anticorps qui bloquent cette interaction. Le premier objectif de ce travail a consisté à caractériser la réponse immunitaire effectrice (LT-CD8) et les mécanismes régulant cette réponse (expression de PD-L1, de PD1, infiltration par des LT régulateurs, perte du CMH de classe 1) dans les adénocarcinomes du poumon avec un réarrangement ALK. Cette étude a été réalisée avec une nouvelle méthode de quantification des cellules immunes reposant sur une analyse multiparamétrique in situ fluorescente avec une analyse spectrale permettant de s’affranchir des problèmes de compensation de fluorescence. J’ai montré que les tumeurs du poumon avec un réarrangement ALK exprimaient plus fréquemment PD-L1 que les tumeurs non mutées ou présentant une mutation de l’EGFR. Si le nombre médian de lymphocytes T-CD8+, exprimant ou non PD1 ne différait pas entre les différents groupes, nous avons montré que les tumeurs ALK réarrangé présentaient, avec une fréquence plus grande, une expression de PD-L1 associée à un infiltrat LT-CD8+ total ou intratumoral ou CD8+PD1+ total ou intra-tumoral supérieurs à la médiane. Cette corrélation n’était pas retrouvée, ni dans les ADC EGFR muté ni dans les ADC non ALK, non EGFR, non KRAS. L’expression de PD-L1 associée à l’infiltration par les LT-CD8 exprimant PD-1 sont considérées comme des biomarqueurs de réponse à l’immunothérapie par des anti-PD-1/PDL-1. Cette caractérisation du microenvironnement des tumeurs du poumon avec un réarrangement ALK pourrait permettre de mieux comprendre le profil de réponse des patients à cette immunothérapie. La paroi alvéolaire du poumon est une surface muqueuse séparant l’organisme du monde extérieur. Or il est connu que la réponse immunitaire muqueuse n’est pas similaire à la réponse observée dans le sang aussi bien en termes de phénotype des cellules présentes dans ces deux compartiments que par le mode de génération et d’induction de ces cellules. Dans un premier travail de l’équipe nous avons montré que seule une vaccination par voie nasale (voie muqueuse) permettait le recrutement dans une tumeur de la sphère ORL ou du poumon, de LT anti-tumoraux et la régression de tumeurs muqueuses ORL et pulmonaires, contrairement à une vaccination par voie systémique (intramusculaire). Cette efficacité de la vaccination muqueuse était associée à l’induction de lymphocytes T résidents mémoires (Trm) dans les sites muqueux (poumon, ORL) caractérisés par l’expression des intégrines CD103 et CD49a. (...) / Lung cancer is the most common cause of cancer-related mortality worlwide and a therapeutic challenge. Approximately 5% to 6% of non-small cell lung carcinoma (NSCLC) have chromosomal rearrangements of the anaplastic lymphoma kinase (ALK) gene, which mainly involve the echinoderm microtubule–associated protein-like 4 (EML4) gene as a partner. Even if the ALK tyrosine kinase inhibitor (TKI), crizotinib, has been successfully developed in these patients, resistance invariably occurs leading to tumor relapse. The ALK rearranged protein is immunogenic, was shown to induce PD-L1 and highlight the potential of immunotherapy in this cancer. The first issue of our work was to set up an immunofluorescence multiplex platform to comprehensively analyse the tumor microenvironment of a retrospective cohort of 29 ALK positive ADC, compared to 27 EGFR mutated ADC and 25 wild type ADC. Mean number of total CD8+T cells expressing or not PD-1 and the ratio of CD8/regulatory T cells weren’t significantly different between the various subgroups. The percentage of tumor cells expressing PD-L1 were higher in the ALK positive ADC, than in the EGFR positive ADC or WT lung cancer. We found a significant correlation in ALK positive ADC between the number of total or intratumoral (intraT) CD8+ or PD-1+CD8+T and the expression of PD-L1 by tumor cells suggesting a possible role of adaptive immunity in the regulation of PD-L1 on these tumor cells. Furthermore, the percentage of patients displaying two criteria of clinical response (% PD-L1 on tumor cells and infiltration by intraT PD-1+CD8+ or CD8+T cells) was higher in the ALK positive ADC. According to our results, a subgroup of ALK rearranged lung ADC patients may represent good candidates to be treated by anti-PD-1/PD-L1 antibodies. The alveolar wall is a mucosal site in contact with the environment. Resident memory T cells (Trm) found most prominently at mucosal sites represent a new subset of long lived memory T cells that remain in tissue and do not recirculate. Due to their role in local immunity, strategies to elicit Trm after vaccination have been developed. We and others clearly showed that mucosal immunization were more efficient than the conventional systemic route (intramuscular, subcutaneous) to elicit Trm at the mucosal tumor site. Indeed, the mucosal route of immunization imprints T cells with a mucosal homing program defined by a profile of integrin and chemokine receptors promoting their homing to the site of initial activation. A correlation was observed between the ability to elicit these cells at the tumor site and the control of tumor growth. The second issue of this work was to characterize in a mouse model Trm after mucosal cancer vaccine administration and in human lung cancer. We first developed various original strategies (mucosal immunization, use of mucosal vector, modulation of TGF, parabiosis experiments) to elicit or inhibit Trm in a preclinical model of head and neck cancer. All these experiments converged to demonstrate that the induction of Trm are required for the control of tumor growth. In order to extrapolate this role of Trm in humans, we found that the number of Trm correlated with a better overall survival in lung cancer in multivariate analysis. The induction of Trm may represent a new surrogate biomarker for the efficacy of cancer vaccine.

L’avènement des multi-thérapies antirétrovirales a permis une réduction importante de la mortalité associée au VIH en induisant notamment la chute de la charge virale à moins de 50 copies/mL et une récupération progressive du nombre de lymphocytes T CD4+ (LT-CD4). Cependant, certains patients définis comme mauvais répondeurs immunologiques (MRI) ne parviennent pas à récupérer un taux de CD4 généralement considéré comme « protecteur » (>500cellules/µL). L’interleukine-7 (IL-7), cytokine essentielle à la thymopoïèse et à l’homéostasie lymphocytaire T, a été utilisée en étude clinique afin de restaurer et maintenir le taux de LT-CD4 chez les patients MRI. La première partie de mon travail de thèse visait à évaluer l’impact d’une telle thérapie sur le réservoir viral circulant. Dans l’essai clinique sur lequel nous avons travaillé (INSPIRE 3, Cytheris), des cycles d’administration d’IL-7 ont induit une augmentation significative du nombre de LT-CD4 et CD8 circulants, avec une expansion majoritaire des populations naïves et centrales mémoires. Nous avons montré qu’un cycle d’injections d’IL-7 induisait une augmentation significative de la quantité de cellules infectées circulantes 28 jours et 3 mois post-injection. Cependant, malgré l’accroissement de la fréquence de LT-CD4 infectés 28 jours post-injection, nous avons observé une diminution significative de la charge virale ADN par million de LT-CD4 chez la majorité des patients 3 mois après l’initiation de la thérapie, suggérant une élimination partielle de cellules infectées. Suite au second cycle d’injections, nous n’avons pas observé d’évolution de la quantité de cellules infectées circulantes ni de la fréquence de LT-CD4 infectés, suggérant un impact différent des 2 cycles d’injections sur la dynamique du réservoir viral périphérique. Enfin, certains patients ayant développé des anticorps neutralisants anti-IL-7 (Nab) suite au second cycle d’injections d’IL-7, nous avons cherché à identifier des facteurs prédictifs de l’apparition de ces anticorps ainsi que leurs conséquences physiologiques in vivo. Le seul paramètre caractérisant ces patients est l’amplitude de la reconstitution T-CD4 au cours du premier cycle d’injections d’IL-7. Il semble donc qu’une meilleure réponse à l’IL-7 ait pour conséquence de faciliter le développement de la réponse immune contre cette cytokine. Cependant, ces anticorps ne sont détectables que de façon transitoire chez les patients. De plus, nous avons observé une diminution significative, mais transitoire, de la prolifération des thymocytes chez les patients présentant des Nab, démontrant un impact fonctionnel de ces anticorps sur l’activité biologique de l’IL-7 endogène. L’injection systémique d’IL-7 induit la migration des cellules circulantes vers différents compartiments tissulaires lymphoïdes et non lymphoïdes. Dans une seconde partie de mon travail de thèse, j’ai étudié le pouvoir adjuvant de cette cytokine administrée localement par pulvérisation à la surface de la muqueuse vaginale. Dans le modèle macaque rhésus, nous avons mis en évidence une augmentation de la production d’un large spectre de chimiokines dans le chorion et l’épithélium vaginal des animaux 48 heures après l’administration vaginale d’IL-7. Cette surexpression de chimiokines s’accompagne d’une migration massive de LT-CD4, CD8, macrophages, cellules dendritiques et cellules NK dans cette muqueuse, suggérant l’augmentation de la vigilance immunologique. L’effet adjuvant de cette cytokine a été confirmé par l’analyse de la réponse humorale muqueuse de macaques vaccinés par pulvérisation vaginale d’antigènes 48h après l’administration du spray d’IL-7. Dans les lavages cervicovaginaux (CVL) des animaux traités à l’IL-7, nous avons mis en évidence des réponses spécifiques de type IgA et IgG plus rapides, plus fortes et plus durables que chez les animaux contrôles, démontrant la capacité de l’IL-7 à préparer la muqueuse vaginale à répondre à une stimulation antigénique locale. / Highly Active Antiretroviral Therapy (HAART) has led to significant reduction of HIV-associated mortality by maintaining an undetectable viral load and inducing progressive CD4-T cell restoration. However, some patients, defined as poor immunological responders (PIR), fail to restore their CD4 counts to 500cells/µL during treatment, a threshold considered as the protective against AIDS related or non AIDS related malignancies, opportunistic infections and cardiovascular events. Interleukin-7 (IL-7), an essential cytokine for thymopoïesis and T cell homeostasis has been used in clinical trials aimed at restoring and maintaining CD4 counts in PIR patients. The first part of my thesis project aimed at assessing the impact of IL-7 therapy on circulating HIV reservoir. In the clinical study we worked on (INSPIRE 3, Cytheris), cycles of IL-7 injections led to a significant increase of the number of circulating CD4 and CD8 T-cells, with a predominance of naïve and central memory T cell expansion. We have shown that one cycle of IL-7 injections induced a significant increase in the number of circulating infected cells 28 days and 3 months post-injections. However, despite a significant increase in the frequency of infected CD4 T-cells 28 days post-injections, we observed a significant decrease of HIV-DNA load in CD4 T-cells in the majority of patients 3 months after the therapy initiation. These data suggest a partial elimination of HIV infected cells. After the second cycle of IL-7 injections, we did not observed any change in the number or frequency of circulating infected cells, suggesting a differential impact of the two IL-7 injection cycles on the dynamics of circulating HIV-reservoir. Finally, considering that some patients developed anti-IL-7 neutralizing antibodies (Nab) after the second cycle of IL-7 injections, we looked for predictive factors of this immunogenicity and analyzed its physiological consequences in vivo. The only parameter that distinguished Nab and non-Nab patients was the extent of CD4 T-cell reconstitution during the first cycle of therapy. This suggests that a better response to IL-7 also facilitates the development of auto-antibodies to the cytokine. However, these antibodies were only transiently detectable after the second cycle of therapy. Moreover, the appearance of Nab was associated with a significant but transient decrease of thymocyte proliferation, suggesting a functional impact of these antibodies on the endogenous IL-7 function. Systemic injection of IL-7 induces circulating T cells homing from the blood into lymphoid and non-lymphoid tissues. In the second part of my thesis project, I evaluated whether this cytokine could be used as an adjuvant when sprayed on the vaginal mucosa. Ten micrograms of IL-7 directly sprayed in the vaginal tract of rhesus monkeys induced, 48h after administration, the production of a large pattern of chemokines in the vaginal chorion and epithelium. This chemokine expression was accompanied by massive homing of CD4 and CD8-T cells, macrophages, dendritic cells and NK cells in the vaginal mucosa, suggesting an increased immunological vigilance. Finally, the adjuvant potential of this cytokine was confirmed by analyzing local humoral immune response after vaginal administration of antigens 48h following IL-7 spray. In cervicovaginal washes (CVL) of treated animals, we observed a faster, stronger and longer-lasting specific IgA and IgG response than in control animals, highlighting the capacity of IL-7 to prepare the vaginal mucosa response to local antigen stimulation.

Les SIgA possèdent la capacité de pouvoir adhérer spécifiquement à la membrane apicale des cellules M présentes au niveau des muqueuses monostratifiées. La capacité des cellules M à transporter les SIgA de la lumière intestinale jusqu'au GALT par un mécanisme de transcytose inverse a également été décrite. J'ai donc souhaité évaluer la capacité des SIgA à transporter efficacement un antigène vaccinal, à travers la barrière épithéliale par l'intermédiaire des cellules M vers les DCs présentes dans le MALT. Le mécanisme exact et notamment la structure moléculaire du récepteur permettant la transcytose inverse des IgA n'a pas été identifiée. Il m’a donc paru intéressant d'améliorer la compréhension des mécanismes physiologiques impliqués dans le transport d'une SIgA de la lumière intestinale jusqu’aux cellules immunitaires sous-muqueuses. Cette étude a permis de démontrer le rôle majeur de deux nouveaux récepteurs présents à la surface des cellules M, la dectine-1 et le siglec-5, dans l'activité physiologique rétrograde des SIgA. Cette étude a permis d'identifier les domaines des SIgA impliqués dans ce mécanisme. J'ai ensuite utilisé les SIgA comme vecteur vaccinal permettant le ciblage des cellules M. Les applications de cette approche à la vaccination par voie orale et nasale sont décrites dans la publication 4 en cours de rédaction. Durant ma thèse, j'ai pu démontrer que la transcytose inverse des SIgA est un mécanisme physiologique dépendant par exemple de récepteurs aux sucres. J'ai pu également démontrer que leur utilisation dans des approches de vaccination muqueuse peuvent être une voie très prometteuse notamment contre le VIH ou d'autres pathogènes muqueux / Secretory IgA (SIgA) are the main effectors of the mucosal immune response. More, SIgA have the capacity to adhere to the apical membrane of M cells present in the intestinal and nasal mucosa. After binding to M cells, SIgA are transported from the intestinal lumen to the GALT by a reverse transcytosis mechanism. In this work, I have assessed the capacity of SIgA to effectively deliver a vaccine antigen through the epithelial barrier via M cells to sub-mucosal dendritic cells (DCs). Precise mechanisms and the IgA-specific receptor(s) for reverse transcytosis have not yet been identified. In this work, I identified the receptors involved in SIgA reverse transcytosis. Both dectin-1 and siglec-5 allow the transport of the Cα1 domain of SIgA by murine an human M cells in vitro and also in vivo. This work is currently undergoing to immunity (publication 1) and should also be patented. Next, I tried to use the reverse transcytosis mechanism mediated by M cells to efficiently deliver an HIV-1 antigen by mucosal routes. We applied results obtained using SIgA as a vaccine vector for M cells targeting. This approach should help to protect antigen in the mucosal environment. Applications of this approach to oral and nasal immunisation are described in the incomplete publication 4. During any PhD, I was able to demonstrate that SIgA reverse transcytosis is a physiological mechanism depending on sugar receptors. I was also able to demonstrate that their use could be a very promising vaccine approach especially for mucosa] diseases or pathogens as HIV

Après une introduction brève de l’historique de l’imagerie dermatologique non invasive, ce travail est divisé 3 parties. 1) Présentation d’un projet de développement d’un tomographe à cohérence optique miniaturisé, peu onéreu devant permettre une diffusion de cette technique aux dermatologues exerçant en dehors des hôpitaux. Il s’agi d’un projet ANR DOCT-VCSEL Portable Optical Coherence Tomography with MEMS-VCSEL swept- sources for skin analysis ANR 2015 / Défi sociétal « Vie, Santé et Bien-Etre » Axe 13 « Technologies pour la santé » 2) Présentation d’un projet dont le but est l’identification de lésions cutanées cancéreuses au moyen d’un nouvel OCT haute définition développé par la société DAMAE, issue de l’Institut supérieur d’Optique de Palaiseau. Il s’agit d’un dispositif qui sera dans un premier temps réservé aux centre d’excellence en imagerie dermatologique. 3) la reprise des 52 publications ayant trait à l’imagerie cutanée auxquelles j’ai participé et référencées dans les bases de données internationales au 31 décembre 2016. Ce travail couvre l’ensemble de l’imagerie non invasive dermatologique moderne et aborde des sujets qui n’avaient jamais été étudié de la sorte. Notamment les muqueuses et l’appareil oculaire antérieur mais aussi l’identification par microscopie confocale des marge chirurgicales ou l’association microscopie confocale spectrométrie Raman / After a brief introduction to the history of non-invasive dermatological imaging, this work is divided into 3 parts. 1) Presentation of a project for the development of a low-cost miniaturized optical coherence tomograph to allow dissemination of this technique to dermatologists practicing outside hospitals. This is an ANR project: DOCT-VCSEL Portable Optical Coherence Tomography with MEMS-VCSEL swept-sources for skin analysis ANR 2015 / Societal Challenge "Life, Health and Welfare" Axis 13 “Technologies for Health" 2) Presentation of a project whose goal is the identification of cancer skin lesions by means of a new high definition OCT developed by the company DAMAE, resulting from the Higher Institute of Optics of Palaiseau. It is a device that will initially be reserved for centers of excellence in dermatological imaging. 3) Presentation of 52 publications related to skin imaging, in which I participated, and referenced in the international databases as of December 31, 2016. This work covers all modern dermatological non-invasive imaging and addresses Subjects that had never been studied in this way. Notably the mucous membranes and the anterior ocular apparatus but also the identification by confocal microscopy of the surgical margins or the association confocal microscopy Raman spectrometry

La transmission hétérosexuelle de HIV de l'homme vers la femme est le principal mode de contamination dans le monde. Il implique la mise en contact du sperme infecté avec la muqueuse génitale féminine saine, puis le passage du virus libre ou associé aux cellules à travers la muqueuse. Les mécanismes impliqués dans la transmission de HIV de l'homme vers la femme ainsi que l'impact du plasma séminal sur la transmission sélective des virus à tropisme R5 sont encore mal connus. Au cours de mon séjour doctoral nous avons visualisé le passage du virus associé aux cellules ainsi que du virus libre à travers la muqueuse génitale endocervicale. Dans un premier temps l'étude s'est focalisée sur la transmigration de cellules immunitaires infectées par HIV à travers un modèle in vitro de muqueuse endocervicale reconstruite, ainsi que sur le rôle du plasma séminal dans la transmission de HIV et la sélection des virus à tropisme R5. Par la suite, un virus chimérique fluorescent, réplicatif et infectieux, permettant sa détection par microscopie confocale sur plusieurs cycles de réplication, a été développé. Après mise en contact de ce virus chimérique, à tropisme X4 ou R5, avec la muqueuse endocervicale, nous avons visualisé par microscopie confocale l'infection des cellules épithéliales endocervicales et la transmission de HIV à des cellules immunitaires disposées au pôle basal. L'utilisation d'un modèle mathématique nous a permis de standardiser et quantifier la détection de cellules infectées dans la muqueuse. Mes travaux de thèse décrivent dans un premier temps l'importance du passage de HIV associé aux cellules dans la transmission hétérosexuelle, ainsi que l'implication du plasma séminal dans la sélection des virus à tropisme R5. De plus, le modèle virologique développé permet de visualiser directement la transmission hétérosexuelle de HIV à travers la muqueuse génitale féminine. J'ai ainsi démontré qu'il est possible de visualiser directement, de localiser et de quantifier la présence du virus au sein de la muqueuse. Cet outil virologique permettra d'approfondir les connaissances et la compréhension des mécanismes impliqués dans la transmission hétérosexuelle de HIV et dans la sélection des virus à tropisme R5

Mon projet de thèse a consisté en l’identification et la caractérisation moléculaire et immunologique de patients présentant une susceptibilité accrue aux infections fongiques par Candida sp. dans le syndrome Mendélien de candidose cutanéo-muqueuse chronique (CCMC).La CCMC est caractérisée par des infections persistantes ou récurrentes de la peau, des ongles et des muqueuses par les champignons Candida, principalement C. albicans. Elle est fréquemment associée à d’autres infections opportunistes dans certaines immunodéficiences primaires ou acquises, ou bien elle peut être associée à un tableau auto-immun. La CCMC peut finalement être isolée (CCMCi) sans autre tableau clinique sévère: la plupart des cas rapportés sont sporadiques, mais il existe également des cas familiaux avec une hérédité mendélienne autosomique principalement dominante (AD) ou plus rarement récessive (AR).Basés sur les données de la littérature, qui démontrent un rôle majeur de l’immunité dépendante des IL-17s dans la résistance aux infections mucocutanées vis-à-vis de C. albicans et nos résultats récents, qui démontrent un défaut de cette immunité dans certaines immunodéficiences primaires associées à une CCMC [les syndromes AD-HIES et AR APS-1, ainsi que chez les patients déficients en CARD9, nous avons émis l’hypothèse que parmi les patients atteints de CCMCi, certains pourraient présenter un défaut génétique affectant spécifiquement l’immunité IL-17-dépendante. Au début de ma thèse, j’ai participé à l’identification des deux premières étiologies génétiques de la CCMCi : le défaut autosomique récessif (AR) complet en IL-17RA et autosomique dominant (AD) en IL-17F. Plus récemment, j’ai identifié la troisième et la plus fréquente étiologie génétique de la CCMC par l’identification de mutations gain de fonction dans le gène STAT1 suite à une approche explorant l’ensemble du génome (séquençage de l’ensemble des exons). Ces mutations engendrent une « hyper-réponse » aux interférons de type I et II et à l’IL-27 qui inhibent la différentiation des lymphocytes T sécréteurs d’IL-17, impliqués dans l’immunité mucocutanée vis-à-vis de C. albicans chez l’homme.En conclusion, nous avons identifié, en 2011, des trois premières étiologies génétiques de la CCMCi, avec les défauts AR en IL-17RA, AD en IL-17F et des mutations gain-de-fonction de STAT1, toutes associées à un défaut de l’immunité dépendante de l’IL-17. Des mutations gain-de-fonction de STAT1 représentent à ce jour la cause génétique la plus fréquente de la CCMCi avec au total 94 patients rapportés dans la littérature depuis 2011. Nous avons ainsi démontré que la CCMCi est une immunodéficience primaire, associée à un défaut de l’immunité réalisée par les IL-17s. Ces travaux ont des implications majeures dans le domaine immunologique avec la description et la caractérisation des mécanismes biologiques impliqués dans l’immunité protectrice spécifique de C. albicans et une meilleure compréhension des mécanismes physiopathologiques associés à une susceptibilité accrue aux infections fongiques, dans des conditions naturelles d’infection ; et dans le domaine médical, avec la possibilité de diagnostics moléculaires, un conseil génétique en cas de diagnostic positif, une meilleure prise en charge des patients. / My project consists in the molecular and immunological identification and characterization of patients with increased susceptibility to fungal infections with Candida sp. suffering from the Mendelian syndrome of chronic mucocutaneous candidiasis (CMC).CMC is characterized by persistent or recurrent infections of the skin, nails and mucosae by Candida fungi, especially C. albicans. CMC is frequently associated with other opportunistic infections in some acquired or primary immunodeficiencies, or can be associated with autoimmune disorders. Finally, CMC may be present as an isolated form (chronic mucocutaneous candidiasis disease or CMCD) without any other severe infectious or autoimmune clinical manifestation: most reported cases are sporadic, but there are also familial cases with autosomal dominant (AD) or recessive (AR) Mendelian inheritance.Based the literature, which demonstrated a major role of IL-17 cytokines in mucocutaneous immunity with C. albicans, and our recent results, which show an impairment of IL-17 immunity in some primary immunodeficiencies associated with CMC (AD-HIES syndrome, AR APS-1, and CARD9-deficient patients), we hypothesized that among CMCD patients, some might have a genetic defect affecting specifically the IL-17-dependent immunity.At the beginning of my PhD, I participated in the identification of the first two genetic etiologies of CMCD: complete AR IL-17RA and partial AD IL-17F deficiencies. More recently, I identified the third and most common genetic etiology of CMCD by identifying gain of function mutations in the STAT1 gene following an approach exploring the whole genome (sequencing of all exons). These mutations are responsible for a "hyper-response" to type I and II interferons and IL-27, which inhibit the differentiation of IL-17-producing T cells. Impaired IL-17 immunity results in reduced mucocutaneous defenses against C. albicans in humans. In conclusion, we have identified in 2011, the first three genetic etiologies of CMCD with AR IL-17RA and AD IL-17F deficiencies and gain-of-function STAT1 mutations, all associated with an impaired IL-17-dependent immunity. Gain-of-function STAT1 mutations represent the most frequent genetic cause of CMCD with a total of 94 patients reported in the literature since 2011. We have shown that CMCD is a primary immunodeficiency associated with inborn errors of IL-17 immunity. This work has important implications in the field of immunology with the description and characterization of the biological mechanisms involved in protective immunity specific to C. albicans and a better understanding of the pathophysiological mechanisms associated with increased susceptibility to fungal infections in natural conditions of infection, and in the medical field, with the possibility of molecular diagnostics, genetic counseling for a positive diagnosis, and a better follow-up of the patients.

De par sa capacité à détecter les microorganismes et à mettre en place une défense anti-infectieuse rapide, l’immunité innée représente la première ligne de défense de l’hôte. La réponse immunitaire innée est déclenchée par des motifs microbiens moléculaires universels et conservés reconnus par des récepteurs innés parmi lesquels les "Toll-like Receptors" (TLR). L’activation de ces récepteurs induit une inflammation locale et une réponse antimicrobienne adaptée au pathogène. Ces propriétés biologiques ont permis de d’envisager l’utilisation des TLR comme cible thérapeutique antiinfectieuse. Dans ce contexte il a été montré que la flagelline, le composant majeur des flagelles bactériens et le seul agoniste de TLR5 décrit à ce jour, possédait des propriétés anti-infectieuses. Des études chez la souris ont montré que la flagelline induisait une forte production, par des cellules lymphoïdes innées, d’IL-22, une cytokine impliquées dans la protection des muqueuses. Par ailleurs, la forte expression de TLR5 par les cellules épithéliales laisse présager un rôle de ces cellules dans les propriétés anti-infectieuses de la flagelline. Toutefois, les mécanismes moléculaires et cellulaires effecteurs responsables des effets antimicrobiens de l’agoniste de TLR5 restent à définir.Au cours de ce travail de thèse, nous avons étudié les capacités anti-infectieuses de la flagelline dans deux modèles infectieux chez la souris. Nous avons tout d’abord montré que l’administration systémique de flagelline, en prophylaxie c’est-à-dire préalablement au challenge infectieux, permettait de protéger d’une infection intestinale par Yersinia pseudotuberculosis. La protection induite par la flagelline est observable lors d’une infection par la voie muqueuse mais est absente lors d’un challenge infectieux par la voie systémique, démontrant ainsi le caractère muqueux de la protection. L’effet protecteur de la flagelline dans notre modèle est dépendant de l’expression de TLR5 et indépendant de l’IL-22. Cette étude suggère donc un mécanisme original de protection médié par la flagelline, indépendant de l’IL-22.Nous avons également analysé la capacité anti-infectieuse de la flagelline dans un modèle murin d’infection respiratoire à Streptococcus pneumoniae. Nous avons notamment montré que la flagelline pouvait être utilisée en thérapeutique lorsqu’elle était associée à un antibiotique. En effet, l’association d’amoxicilline ou de co-trimoxazole avec la flagelline (voie intranasale) a permis de protéger des souris infectées par une dose létale de S. pneumoniae comparativement à l’antibiotique seul. L’efficacité de cette thérapie est dépendante de l’activation de TLR5 et est associée à une infiltration pulmonaire importante de polynucléaires neutrophiles. Ce traitement combinatoire améliore également la protection dans un modèle de surinfection pneumococcique post-grippale. Ces résultats montrent que la combinaison agoniste de TLR5/antibiotique améliore la réponse anti-infectieuse pulmonaire et permettent d’envisager de nouvelles stratégies antibactériennes dans le cas d’infections où les antibiotiques montrent leurs limites (infections nosocomiales, bactéries multirésistantes…). / With its ability to sense micro-organisms and to induce a rapid defense against infections, innate immunity represents the first line of host’s defense. The innate immune response is triggered by universal and conserved microbial molecular patterns recognized by innate receptors including the Toll-like receptors (TLRs). Activation of these receptors induces local inflammation and antimicrobial response against pathogens. These biological properties have allowed considering the use of TLR as anti-infective therapeutic target. In this context it has been shown that flagellin, the major component of bacterial flagella and the agonist of TLR5, had anti-infectious properties. It was shown that flagellin induces a strong production by innate lymphoid cells of IL-22, a cytokine involved in the protection of mucosa. Furthermore, the strong expression of TLR5 by epithelial cells suggests a role for these cells in the anti-infectious properties of flagellin. However, the molecular and cellular mechanisms responsible for the antimicrobial effects of the TLR5 agonist remained to be defined.In this thesis, we studied the anti-infectious properties of flagellin in two infectious murine models. We first showed that systemic administration of flagellin, prior to infectious challenge, protect against an intestinal infection with Yersinia pseudotuberculosis. The protection induced by flagellin is observable upon infection by mucosal route but is absent during a challenge by the systemic route, thus demonstrating the role of the mucosa for the protection. The anti-bacterial effect in this model is dependent on the expression of TLR5 and independent of the innate lymphoid cells’ IL-22 production. This study suggests a novel mechanism of flagellin-mediated protection, independent of the IL-22.We also analyzed the anti-infectious abilities of flagellin in a murine model of respiratory infection by Streptococcus pneumoniae. In particular, we showed that flagellin could be used in therapy when combined to an antibiotic. Indeed, the combination of amoxicillin or co-trimoxazole with flagellin protected mice infected with a lethal dose of S. pneumoniae compared to antibiotic standalone. The effectiveness of this therapy was dependent on the activation of TLR5 and was associated with pulmonary infiltration of neutrophils. This combinatory treatment also improved the protection in a model of post-influenza pneumococcal superinfection. These results show that the combination of TLR5 agonist / antibiotic ameliorates pulmonary anti-infectious response and allow to consider new antibacterial strategies against infections when antibiotics reach their limits (nosocomial infections, multiresistant bacteria ...).