Allergic diseases are influenced by genetics and the environment. Maternal allergy appears to confer a higher risk for allergic sensitization than paternal allergy, suggesting an in utero influence. A decrease in particular infections or a lower exposure to microbial components during infancy is suggested to contribute to the high allergy prevalence in affluent societies. Toll-like receptors (TLR) 2 and 4 recognize peptidoglycan (PGN) and LPS respectively, are expressed on e.g. monocytes, and have been implicated in modulating the risk of IgE-sensitization. This thesis aimed to study the influence of maternal allergy and early microbial exposure on monocyte function and allergic sensitization during childhood. Blood samples from children participating in a prospective allergy cohort were used. Two-year old infants with allergic mothers had lower IL-6 production and reduced activation of the TLR-signalling intermediate p38-MAPK in response to PGN than children with non-allergic mothers. In 5-year old children, allergic disease and not maternal allergy influenced monocytic TLR2-regulation. Five-year olds who were seropositive for Epstein-Barr virus (EBV) at 2-years of age had a lower risk of persistent IgE-sensitization while EBV contraction after 2-years of age related to a higher risk of IgE-sensitization. Upon in vitro stimulation, NK cells from EBV+ 2-year olds produced lower IFN-g levels. EBV+ 2-year olds had also lower systemic IFN-g. In comparison to CD14++CD16- monocytes, CD14+CD16+ cells induced NK-cell IFN-g more potently in vitro, and EBV+ infants tended to have lower proportions of these CD14+CD16+ monocytes. This thesis highlights the importance of early-life microbial (EBV) exposure for a proper allergy-protective immunity. Also, maternal allergic heredity appears to influence monocytic microbial responses in early infancy. All these aspects relate to altered monocyte functionality, which suggest that they could have a role in allergic sensitization.

B virus (Macacine herpesvirus 1, Cercopithecine herpesvirus 1, herpes B virus) is an Old World monkey simplex virus endemic in macaques. B virus infection in its natural host, macaque, is very similar to HSV-­‐1 infection in humans causing mild or asymptomatic infection. On the other hand, zoonotic infection in humans results in death in the absence of early initiation of antiviral drugs. Viruses evade host immune responses in order to survive and propagate. Most herpes viruses including HSV-­‐1 down-­‐regulate major histocompatibility complex class I (MHC class I) surface expression on infected cells in order to prevent CD8+ T-­‐cell recognition and subsequent cell lysis. MHC class I molecules bind to the inhibitory receptors of NK cells and prevent NK cell activity. Thus, this mechanism protects HSV-­‐1 infected cells from CD8+ T-­‐cell lysis, making them sensitive to natural killer (NK) cell cytotoxicity. To investigate if B virus pathogenicity is a result of novel immune evasion mechanisms employed by B virus, we determined NK cell regulation during B virus infection. To this end, our experiments demonstrate that B virus does not down-­‐ regulate MHC I expression as effectively as HSV-­‐1, leading us to hypothesize that B virus in-­‐ fected cells are resistant to NK cell activity. We examined the expression of MHC I chain related genes (MICA/ MICB), which are activation ligands to NKG2D receptors on NK cells. Our results show that there is no significant difference in MICA and MICB expression between HSV-­‐1 and B virus infected cells. Furthermore, we tested for the up-­‐regulation of cytokines and chemokines responsible for NK cell activation and migration. Our results indicate a significant up-­‐regulation of IFN-­‐α from PBMCs co-­‐cultured with HSV-­‐1 infected cells, which plays an important role in activating NK cells. NK cells within these PBMCs up-­‐regulate perforin release indicative of NK cell activity. PBMCs co-­‐cultured with B virus infected cells do not up-­‐regulate any cytokines or chemokines responsible for NK cell activity. As a result the NK cells within these PBMCs do not significantly up-­‐regulate perforin release. These results demonstrate that B virus employs a novel immune evasion mechanism to subvert NK cell activity.

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La maladie du greffon contre l’hôte (GvHD) est une complication majeure des greffes de cellules souches hématopoïétiques (HSCT) qui survient dans 30 à 70% des cas et peut causer la mort, malgré un traitement prophylactique bien conduit. Il existe donc une réelle demande clinique pour améliorer ces traitements prophylactiques. Parce que ces traitements prophylactiques reposent en général sur des agents immunosuppresseurs, ceux-ci contribuent à diminuer la reconstitution immunitaire du patient, ce qui a un impact défavorable sur les infections et les taux de rechute d’hémopathie maligne, et donc limite leur utilisation. Les immunoglobulines (IVIG) pourraient représenter une alternative intéressante puisqu’elles ont des propriétés immunomodulatrices et qu’elles sont de plus couramment utilisées en clinique pour traiter des patients ayant un déficit immunitaire. Leur capacité à réduire l’apparition et la sévérité de la GvHD, sans toutefois inhiber ou nuire à la reconstitution immunitaire chez le patient n’a néanmoins jamais été clairement démontrée. Les objectifs de ce projet sont donc d’évaluer l’efficacité des IVIG à réduire l’incidence et la sévérité de la GvHD dans un modèle murin humanisé de GvHD, ainsi que de déterminer le mécanisme d’action des IVIG. Ce modèle consiste à injecter des huPBMCs à des souris immunodéprimées ne pouvant les rejeter. Les résultats obtenus suggèrent que les IVIG possèdent un effet immunomodulateur permettant de réduire les signes cliniques et de retarder l’apparition de la GvHD, tout en permettant l’apparition de cellules NK. Les IVIG agiraient de façon indirecte sur les huPBMCs afin d’induire l’apparition des cellules NK. / Graft-versus-host disease (GvHD) is a major complication following hematopoietic stem cell transplantation (HSCT), occuring in 30 to 70% of HSCT despite proper prophylactic treatment, and can result in death. It is therefore primordial to improve the prophylactic treatments in order to reduce the frequency and severity of GvHD. Since these prophylactic treatments are based on the use of immunosuppressive agents, they inhibit the immune reconstitution and thus increase the risk of infections and relapse. Because of their immunomodulating properties, immunoglobulins (IVIG) represent a promissing alternative. Furthermore, IVIG are already widely used in patients with immune deficits. Since no study has yet clearly shown that IVIG can reduce GvHD without inhibiting the immune reconstitution in the patient, the scientific community is still debating their usefullness in GvHD prevention. Should their efficacy to reduce the incidence and severity of GvHD without impairment to the immune reconstitution be demonstrated, the use of IVIG could change the clinical outcome for HSCT patients, improving their remission and quality of life. The objectives of this project are to evaluate IVIG efficacy in GvHD prevention and to define the mechanism of action of IVIG. To fulfill these objectives, we will use a GvHD humanized mouse model, which consists of injecting huPBMCs in immunodeficient mice who can not reject them. Our results demonstrate an immunomodulatory effect of IVIG, allowing for reduced clinical signs and a slighlty increased survival in GvHD. A population of NK cells also appeared upon IVIG treatment and is believed to be indirectly induced by IVIG.

S'ha establert un sistema experimental autòleg per a poder estudiar la resposta de les cèl.lules Natural Killer (NK) contra les cèl.lules dendrítiques derivades de monòcits (moDC), infectades pel Cytomegalovirus humà (HCMV). Els nostres resultats mostren que les cèl.lules NK responen contra les moDC infectades per HCMV, que presenten una expressió de les molècules MHC de classe I a superficie reduïda. Específicament, demostrem que la infecció per HCMV disminueix l'expressió en superficie d'HLA-E en les moDC, alliberant així la inhibició de les cèl.lules NK NKG2A+. Mostrem que els NKR anomenats NKp46 i DNAM-1 tenen un paper dominant en el reconeixement de les moDC infectades per HCMV i evidenciem la importància de la dinàmica dels mecanismes d'immunoevassió en la susceptibilitat a la resposta NK. Finalment, trobem que els interferons de tipus I i la IL-12 secretats en resposta a la infecció per HCMV, a més de participar en l'activació de la cèl.lula NK i en la secreció d'IFN-, inhibeixen l'expressió i la funció de NKG2D en les cèl.lules NK, com un mecanisme de regulació potencial per prevenir la reactivitat NK contra cèl.lules veïnes sanes. / Suitable experimental conditions have been established to dissect the role of NK cell receptors (NKR) and cytokines in the NK cell response against autologous human cytomegalovirus (HCMV) infected monocyte derived dendritic cells (moDC). Our results reveal that NK cells are capable of responding to HCMV infected moDC that have down-regulated surface MHC class I molecules. In particular, we prove that HCMV infection decreases surface HLA-E expression on moDC, thus releasing NKG2A+ NK cells from inhibition. We show that NKp46 and DNAM-1 NKR play a dominant role in the recognition of HCMV infected moDC and we provide evidences stressing the importance of the dynamics of viral immune evasion mechanisms in NK cell susceptibility. Finally, we find that type I interferons and IL-12 secreted in response to HCMV infection, beyond their participation in NK cell activation and IFN- secretion, transiently inhibit the expression and function of NKG2D in NK cells, thus providing a potential regulatory feedback mechanism to prevent NK cell reactivity against bystander healthy cells.

L’activation des cellules NKCD56dim par l’engagement ou non du récepteur FγRIIIA/CD16A entraîne la perte d’expression membranaire de celui-ci par un mécanisme dépendant au moins en partie de la metalloprotéase ADAM17. Celle-ci clive le récepteur entre l’Alanine 195 et la Valine 196 et agit exclusivement en cis. La modulation d’expression du FγRIIIA/CD16A est un marqueur d’activation des cellules NK plus fortement corrélé à la dégranulation qu’à la production d’IFN-γ. L’engagement du récepteur FγRIIIA/CD16A ou le co-engagement des récepteurs activateurs des NKCD56dim induisent de manière non corrélée la dégranulation et la production d’IFN-γ. Cette dichotomie fonctionnelle varie selon les donneurs et dépend de l’expression des récepteurs inhibiteurs spécifiques des molécules du CMH-I. La production d’IFN-γ est ainsi associée à l’expression des KIRs (Killer like-Immunoglobuline Receptor) mais pas à celle du NKG2A. Une meilleure compréhension des réponses effectrices dépendantes du FγRIIIA/CD16A est importante pour améliorer l’efficacité thérapeutique des anticorps monoclonaux à visée anti-tumorale. / FγRIIIA/CD16A-dependent or independent activation of CD56dim NK cells induces down-modulation of this receptor. The mechanism partially involves the ADAM17 metalloprotease, which cleaves the FγRIIIA/CD16A between Alanine 195 and Valine 196 and acts exclusively in cis. FγRIIIA/CD16A downmodulation is a marker of NK cell activation more strongly correlated with degranulation than to IFN-γ- production. FγRIIIA/CD16A engagement or activating receptors co-engagement on CD56dim NK cell induces degranulation and IFN-γ-production, which are not correlated. This functional dichotomy depends on the donor and on the CMH-I-specific inhibitory receptor expression. IFN-γ-production is thus associated with KIRs (Killer like-Immunoglobuline Receptor) but not with NKG2A expression. Understanding the FγRIIIA/CD16Adependent functional responses is essential to improve the efficacy of monoclonal antibodies used in cancer therapy.

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

L’activité anti-tumorale des cellules NK est régulée par des récepteurs de surface activateurs et inhibiteurs qui reconnaissent des ligands exprimés par les cellules cibles. Afin d’augmenter le potentiel cytotoxique des cellules NK face à des cellules cancéreuses autologues, Innate Pharma a développé des Ac bloquant les interactions entre certains récepteurs inhibiteurs de la cellule NK, les KIRs, et leurs ligands, des molécules du CMH de classe I.Dans un premier temps, nous avons mis en place un modèle tumoral d’efficacité des Ac anti-KIR dans des souris transgéniques pour l’expression d’un KIR. Ce modèle nous a permis de démontrer l’efficacité thérapeutique anti-tumorale du blocage des interactions entre les KIRs exprimés par les cellules NK et les molécules HLA exprimées par la tumeur. Ce modèle nous a également permis de tester la combinaison de l’Ac anti-KIR avec un Ac thérapeutique utilisé dans le traitement des lymphomes B non-hodgkiniens, rituximab. Utilisé en combinaison, ces deux Ac augmentent significativement la survie de souris greffées avec une lignée tumorale d’origine B humaine par rapport à chacun des deux traitements seuls.Ces données précliniques nous amènent à proposer une stratégie thérapeutique pour le traitement de tumeurs hématologiques, basée sur la combinaison d’un Ac anti-KIR avec un Ac induisant de l’ADCC afin de potentialiser la réponse anti-tumorale des cellules NK. / NK cell anti-tumoral activity is regulated by inhibitory and activating receptors interacting with target cell ligands. Innate Pharma has developed anti-KIR Abs (IPH2101 and lirilumab), directed against inhibitory NK cell receptors interacting with HLA molecules, in order to increase NK cell activity against autologous tumor cells.We have set up a preclinical model to assess anti-KIR anti-tumoral efficacy in transgenic mice expressing a KIR receptor. With this model, we have also shown the therapeutic benefit of combining lirilumab with rituximab, a therapeutic Ab mediating ADCC.These results support the rationale of combining anti-KIR Ab with Ab mediating ADCC as a therapeutic strategy for hematological malignancies.

L'interleukine-33 (IL-33) est une alarmine appartenant à la famille de l'IL-1. Elle est rapidement libérée lors de stress cellulaires et participe ainsi à la réponse immunitaire en cas de danger. L'IL-33 est une cytokine pléïotrope (réponses immunitaires de type 2 dans l'allergie et les infections parasitaires et de type 1 dans les infections virales, participation à la réponse inflammatoire et à la réparation tissulaire) et son rôle dans les cancers est controversé. Nous avons émis l'hypothèse que des signaux de stress présents dans une tumeur pourraient conduire à la sécrétion de l'IL-33, qui pourrait alors jouer un rôle important dans l'activation de la réponse immunitaire dans les cancers. Dans un premier temps, nous avons montré que l'IL-33 est exprimée dans le stroma des cancers du sein, en particulier de type luminal. Plus précisément, elle est retrouvée dans le noyau des cellules endothéliales et le cytoplasme des fibroblastes et des macrophages. Les mécanismes conduisant à la sécrétion de l'IL-33 au sein des tumeurs sont en cours d'évaluation. Dans un second temps, nous avons montré qu'en combinaison avec l'IL-12, l'IL-33 potentialise les fonctions sécrétoires (notamment l'IFN-?) et cytotoxiques des cellules NK, douées de propriétés anti-tumorales. En effet, l'IL-12 induit l'expression de ST2, le récepteur de l'IL-33, sélectivement à la surface des cellules NK CD56dim, les sensibilisant ainsi à l'IL-33. En comparant l'IL-33 aux membres clés de la famille de l'IL-1, nous avons montré que contrairement à l'IL-33, i) l'IL-1a/ß activent uniquement les cellules NK CD56bright exprimant constitutivement IL-1RI et ii) l'IL-18 stimule fortement les fonctions des deux sous-populations de cellules NK qui expriment l'IL18R à l'état basal. En conclusion, nos résultats pourraient suggérer un rôle anti-tumoral potentiel de l'IL-33 via l'activation des cellules NK et ouvrent sur des stratégies thérapeutiques basées sur l'activation des cellules NK dans les cancers / IL-33 is an alarmin which belongs to the IL-1 family. Upon cellular stress, IL-33 is rapidly released and contributes to the activation of the immune system in case of danger. IL-33 has pleiotropic effects (type 2 immune responses in allergic disease or parasitic infection, type 1 immune responses in viral infection, participation to the inflammatory response and to tissue remodeling and repair) and its role in cancer is controversial. We hypothesize that upon stress related to tumor development, IL-33 could be released and activate immune responses in tumors. First, we showed that IL-33 is expressed in the stroma of breast tumors, in particular in luminal subtype. More precisely, IL-33 is expressed in the nucleus of endothelial cells and in the cytoplasm of fibroblasts and macrophages. The mechanisms responsible for IL-33 release in tumor are under investigation. Then, we demonstrated that IL-33 combined to IL-12 potentiates the secretory (particularly IFN-?) and cytotoxic functions of NK cells, which possess anti-tumoral properties. IL-12 induces ST2 (IL-33 receptor) expression selectively on CD56dim NK cells, making them sensitive to IL-33 stimulation. By comparing IL-33 to key members of the IL-1 family, we showed that in contrast to IL -33, i) IL-1a/ß activate only CD56bright NK cells, which express constitutively IL-1R and ii) IL-18 strongly activates both subsets of NK cells which express constitutively high levels of IL-18R. In conclusion, our results could support a potential anti-tumoral role of IL-33 via NK cell activation and offer new therapeutic opportunities based on NK cell activation in cancer