Un mélange de Kynar-PVDF et de l'acide poly(2-acrylamido-2-méthyl-1-propane sulfonique) (PAMPS) est envisagé comme matériau de membrane pour pile à combustible. Le mélange est réalisé en solution dans le diméthylformamide et la membrane est obtenue après évaporation du solvant à différentes températures.<br />Les solubilités en solution du polyélectrolyte puis du mélange sont étudiées. Les morphologies des membranes et la cristallinité du Kynar sont ensuite caractérisées. Un comportement de type LCST est mis en évidence. L'utilisation de contre-ions tétrabutylammonium (TBA) permet d'obtenir des mélanges miscibles. Le TBA est ensuite échangé, la forme acide du PAMPS étant nécessaire au fonctionnement en pile. La perméabilité à l'eau et la conductivité ionique sont enfin caractérisées. Une nanostructuration de type bicontinu est particulièrement efficace pour l'application envisagée. Pour stabiliser cette morphologie, un copolymère polyélectrolyte réticulable est synthétisé.

[French below]TLRs are the sentinels of our cells, they are located at the cell surface and alert the whole immune system of the presence of viruses or bacteria. They detect pathogens by recognizing their molecular patterns; this recognition is specific in order to avoid self-recognition, but they need some degree of promiscuity to remedy to pathogen heterogeneity or mutations. Promiscuity is generally defined as an indiscriminate association with molecules regardless their structure and is the contrary of specificity proper of the classic paradigm of key-lock receptor activation. My thesis results demonstrate that TLR4 and TLR2 are more promiscuous than what was believed and that this promiscuity leads to the recognition of cationic lipids and cardiolipins.Cationic lipids lipopolyamines are synthetic molecules nucleic acid nanocarriers proposed to be used for gene therapy, which consists in replacing a gene that is functioning improperly. This thesis demonstrates that lipopolyamines activate TLR2 by forming conserved and/or alternative H-bonds with TLR residues, simulating the recognition of bacterial lipopeptides and inducing pro-inflammatory cytokines secretion; which is deleterious when we aim to use these nanocarriers in the context of gene therapy. We propose the use of unsaturated cationic lipids to avoid TLR2 recognition. TLR activation could be useful instead to prepare one-component vaccine adjuvants, for which both antigen carrier and TLR activation are needed to turn on the immune system and produce antibodies. The second chapter of this thesis investigates the pro-inflammatory properties of other cationic lipids and describes new lipopolyamines able to activate both TLR2 and TLR4. The study of their adjuvanticity properties showed that they are as efficient as the aluminium salts in stimulating antibodies production.The promiscuity of TLR2 and TLR4 raised questions about the presence of endogenous TLR modulators, often countered by contamination concerns. In the third chapter, we investigate the pro- and anti-inflammatory properties of cardiolipin (CL). CL is a tetra-acylated diphosphatidylglycerol located in the inner mitochondrial membrane. Its fatty acid chain length and degree of unsaturation vary depending on species, tissue and pathological conditions. Here we show that unsaturated cardiolipin acts as a competitive TLR4 antagonist by occupying the binding site of LPS and that unsaturations discriminate between TLR4 antagonistic and agonistic activity. Under physiological conditions, mammalian CL chains are unsaturated, whereas there is an increase of saturated CL in patients affected by the Barth Syndrome. Hence we suggest that unsaturated CL could negatively regulate the inflammation during cell damage or death, via TLR4 inhibition. By contrast, saturated CLs may be involved in the inflammatory state associated with the disease. Finally, our study provides new understandings of the mechanism of TLR4 regulation and extends the library of TLR4 agonists and antagonists to molecules of easier synthesis, lower price and higher biocompatibility compared to LPS-based structures. / Resumé en français Les récepteurs Toll-like (TLRs) sont des protéines transmembranaires qui constituent la première barrière de notre système immunitaire inné. Ils détectent la présence de bactéries et virus et alertent l’organisme via la sécrétion de molécules pro-inflammatoires appelés cytokines. Parmi les TLRs, TLR2 and TLR4 reconnaissent respectivement des lipides spécifiques aux bactéries, les lipopeptides et les lipopolysaccharides bactériens LPS. La reconnaissance de motifs moléculaires spécifiques aux pathogènes et absents dans notre organisme est essentiel afin d’éviter une réponse immunitaire venant du soi. Le but de notre thèse était de démontrer que les récepteurs Toll-like possèdent une certaine plasticité et peuvent reconnaître des ligands non identifiés jusqu’ici tels les lipides cationiques et la cardiolipine. Les lipides cationiques sont des molécules synthétiques utilisées comme agents de transfection. Notre travail démontre que les lipides cationiques dont la tête polaire est constituée par des polyamines peuvent mimer les propriétés des ligands naturels et induire la sécrétion de cytokines pro-inflammatoire via l’activation des TLRs. Cette interaction implique des interactions entre la chaine principale de la protéine et les lipides sans intervention des chaines latérales. Cette réaction inflammatoire est contre-indiquée en thérapie génique et nous proposons donc de remplacer les chaines acylées saturées par des chaines insaturées pour la synthèse des nouveaux agents de transfection non-immunogénique. D’autre part, l’activation des TLRs par des agents de transfections active le système immunitaire inné, ce qui permet l’activation du système adaptatif et la production d’anticorps. Nous avons étudié une large gamme des lipides cationiques et identifié des nouveaux activateurs á la fois de TLR2 et de TLR4. L’étude de leurs propriétés adjuvantes a démontré que les lipides cationiques sont des adjuvants comparables aux sels d’aluminium en terme de production d’anticorps. La cardiolipine est un lipide localisé dans la membrane des mitochondries et des bactéries. Le domaine hydrophobe est constitué de quatre chaines acylées qui chez les mammifères sont insaturées. Il a été démontré que la cardiolipine extracellulaire inhibe la sécrétion de cytokines induite par LPS. Notre travail de thèse démontre que cet effet inhibiteur est du à la capacité de la cardiolipine à bloquer le site de liaison du LPS. Le travail démontre aussi que lorsque les chaines acylées sont saturées, c’est le cas dans le Syndrome de Barth, la cardiolipine devient un activateur de TLR4 en interagissant avec TLR4 de façon similaire à LPS. Ce dernier résultat pourrait expliquer l’aspect inflammatoire du Syndrome de Barth et élargie la librairie de ligands de TLR4 á des molécules de structure plus simple et plus aisées à synthétiser que les dérivés de LPS et qui pourraient être utilisés comme adjuvants ou anti-inflammatoires. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Advances in technology have lowered the limits of viability in premature births to 24 weeks of gestation. This brought forth a new population of children, who are born 3-4 months early and spent considerable amounts of time in neonatal intensive care unit (NICU), instead of sterile environment of mother’s womb. Besides, other problems associated with prematurity, these children often undergo invasive procedures resulting in mucosal inflammation and/ or injury by feeding tubes, endotracheal tubes, and prolonged IV catheter. To test whether “ex-preemie-infants” were different than “term-infants” with regard to their immunity, preterm infants (< 32 weeks) and term infants (control) at the corrected age of 9-12 months were analyzed for their resting and stimulated immune responses. Preterm infants had a significant Th1 skewed response, higher number of activated and functionally competent T cells compared to term infants. The critical role of neonatal environmental exposure on immune system development is imminent; nevertheless detailed mechanistic studies on pathways are warranted.

Toll-like receptors (TLRs) are critical components of the innate immune response of fish. In a phylogenetic analysis, TLR27 from three fish species, which belongs to TLR family 1, clustered with TLR14/18 and TLR25 on the evolutionary tree. The ectodomain of TLR27 is predicted to include 19 leucine-rich repeat (LRR) modules. Structural modeling showed that the TLR27 ectodomain can be divided into three distinctive sections. The lack of conserved asparagines on the concave surface of the central subdomain causes a structural transition in the middle of the ectodomain, forming a distinct hydrophobic pocket at the border between the central subdomain and the C-terminal subdomain. We infer that, like other functionally characterized TLRs in family 1, the hydrophobic pocket located between LRR11 and LRR12 participates in ligand recognition by TLR27. An evolutionary analysis showed that the dN/dS value at the TLR27 locus was very low. Approximately one quarter of the total number of TLR27 sites are under significant negatively selection pressure, whereas only two sites are under positive selection. Consequently, TLR27 is highly evolutionarily conserved and probably plays an extremely important role in the innate immune systems of fishes.

Advances in technology have lowered the limits of viability in premature births to 24 weeks of gestation. This brought forth a new population of children, who are born 3-4 months early and spent considerable amounts of time in neonatal intensive care unit (NICU), instead of sterile environment of mother’s womb. Besides, other problems associated with prematurity, these children often undergo invasive procedures resulting in mucosal inflammation and/ or injury by feeding tubes, endotracheal tubes, and prolonged IV catheter. To test whether “ex-preemie-infants” were different than “term-infants” with regard to their immunity, preterm infants (< 32 weeks) and term infants (control) at the corrected age of 9-12 months were analyzed for their resting and stimulated immune responses. Preterm infants had a significant Th1 skewed response, higher number of activated and functionally competent T cells compared to term infants. The critical role of neonatal environmental exposure on immune system development is imminent; nevertheless detailed mechanistic studies on pathways are warranted.

Pseudomonas syringae is an important bacterial plant pathogen that, as a species, is known to cause disease on hundreds of different plant species. However, any individual pathovar of P. syringae typically only causes disease on one or a few plant species, which constitute the host range of the pathovar. Plants are generally resistant to most pathogens primarily because the plant innate immune system is capable of recognizing conserved microbial-associated molecular patterns (MAMPs). Adapted pathovars of P. syringae secrete effector proteins through a Type Three Secretion System (T3SS) to suppress the immune response elicited by their MAMPs. However, secretion of effectors can also trigger a strong plant immune response if the plant harbors resistance proteins capable of recognizing the secreted effectors. Successful pathovars, therefore, must secrete a combination of effectors capable of suppressing MAMP/Pattern-Triggered Immunity (PTI) without eliciting Effector-Triggered Immunity. Here we identify several novel strategies employed by P. syringae to overcome the plant immune system and cause disease. First, we demonstrate that, in place of the canonical T3SS used by all known pathogens of P. syringae, several apparently nonpathogenic isolates of P. syringae employ a novel T3SS that is functional but not necessary for colonization of plants. Despite being closely related to pathogenic isolates of P. syringae, the isolates employing the noncanonical T3SS do not cause disease on any tested plants and instead appear to act more as commensal organisms. Second, we advance the understanding of PTI by identifying a second region of bacterial flagellin that triggers PTI in addition to the archetypical MAMP flg22, which is recognized by the archetypical plant receptor FLS2. This new elicitor, termed flgII-28, is also detected by FLS2 and appears to be under selection in very closely related lineages of P. syringae. Alleles of flagellin present in one recently expanded and agriculturally problematic lineage of P. syringae appear to trigger less PTI on their host plant, tomato, than the ancestral allele suggesting that avoidance of PTI through allelic diversity in MAMPs is an effective alternative strategy to suppression of PTI through delivery of effectors. Finally, we start to elucidate a role for chemotaxis (chemical-directed movement) in P. syringae pathogenicity. Not only is chemotaxis required for pathogenicity of P. syringae on plants, but it also appears to contribute to delimiting the host range of several P. syringae pathovars. These results highlight that additional aspects of P. syringae pathogenicity, such as chemotaxis, can directly contribute to defining the host range of individual P. syringae pathovars. The current paradigm of P. syringae pathogenicity posits that MAMPS and the repertoire of effector proteins are the primary determinant of the host range of any P. syringae pathovar; in contrast these results inspire a more nuanced view of pathogenicity that considers multiple aspects of the infection process. / Ph. D.

Les symbioses rhizobienne et mycorhizienne à arbuscules sont deux endosymbioses racinaires jouant des rôles importants dans le développement des plantes en améliorant leur nutrition minérale. Les lipo-chitooligosaccharides (LCOs), produits par les bacteries Rhizobia et les champignons mycorhiziens, sont essentiels pour l'établissement de la symbiose rhizobienne et stimulent la mycorhization. Chez la légumineuse Medicago truncatula, trois récepteurs-like kinase à motifs lysin (LysM), LYR3, NFP et LYK3 sont impliqués dans la perception des LCOs. Le travail présenté a eu pour objectif la caractérisation biochimique de ces récepteurs et leurs applications potentielles. Les orthologues de LYR3 de M. truncatula ont été clonés et se sont tous révélés, à l'exception de celui du lupin, capables d'établir une interaction d'affinité élevée avec les LCOs mais pas avec les chitooligosaccharides de structure apparentée. Afin de mieux comprendre les bases moléculaires de la reconnaissance des LCOs, des échanges de domaine entre les protéines LYR3 de lupin et de Medicago ont été effectués et ont révélé l'importance du troisième domaine LysM dans l'interaction. L'exploitation des capacités de reconnaissance des LCOs par LYR3 à des fins biotechnologiques a été évaluée à l'aide de récepteurs chimériques constitués du domaine extracellulaire de LYR3 et du domaine kinase des récepteurs immunitaires AtCERK1 et EFR. Il est apparu que LYR3 peut être utilisé pour élaborer des récepteurs chimériques mais leur mode d'activation reste à optimiser. Enfin l'étude des deux récepteurs symbiotiques NFP et LYK3 suggère qu'ils sont régulés par phosphorylation suite au traitement par les signaux symbiotiques. L'ensemble de ce travail apporte un éclairage nouveau sur les mécanismes de perception des LCOs et sur les modifications associées à leurs récepteurs qui en résultent. / Arbuscular mycorrhization and rhizobial nodulation are two major root endosymbioses which play important roles in plant development by improving their mineral nutrition. Produced by Rhizobia bacteria and mycorrhizal fungi, lipo-chitooligosaccharides (LCOs) were shown to be essential for the formation of the rhizobial symbiosis and to have stimulatory effects on mycorrhization. In the legume Medicago truncatula three lysin motif (LysM) receptor-like kinases LYR3, NFP and LYK3 have been shown to be involved in LCO perception. Here work is presented aimed at the biochemical characterization and application of these important receptor proteins. Cloned from several legume species orthologs of M. truncatula LYR3, except from lupin, were shown to bind LCOs with high affinity, but not structurally-related chitooligosaccharides (COs). Domain swaps between the lupin and Medicago proteins were used as a tool to decipher the molecular basis of LCO recognition and revealed the importance of the third LysM domain for LCO binding. The possibility of exploiting the LCO-binding capacity of LYR3 in biotechnology, through the composition of chimeric receptors, was investigated by combining together the extracellular domain of LYR3 protein with the kinases of Arabidopsis thaliana immune receptors, AtCERK1 and EFR. The results suggest that LYR3 could be used for constructing biologically active chimeric proteins whose mode of activation needs to be improved. Finally studies on the two LysM symbiotic receptors NFP and LYK3 suggest that they are regulated by changes in their phosphorylation after symbiotic treatments. Together this work brings light on the mechanisms underlying LCO perception and the modifications that receptors undergo after their treatment with LCO.

Le placenta est l’organe central de la grossesse et son bon fonctionnement est essentiel pour mener à une grossesse à terme sans complication. L’inflammation joue un rôle très important dans les différentes étapes de la grossesse, de l’implantation à l’accouchement. Lorsque cette inflammation est débalancée au niveau du placenta, cela peut causer plusieurs altérations de ses fonctions. L’inflammation peut être induite par deux différents stimuli, soient par une intervention externe, donc infectieux (via les Pathogen-Associated Molecular Patterns, PAMPs) ou de façon endogène (via les Damage-Associated Molecular Patterns, DAMPs). L’augmentation de l’inflammation est aussi associée avec les complications de la grossesse, qui touchent 5-12% de toutes les grossesses et qui peuvent mener à des conséquences dévastatrices sur la santé de la mère et du nouveau-né. Ces complications comprennent la prééclampsie (PE), l’accouchement prématuré (AP) et le retard de croissance intra-utérin (RCIU). Malgré que ces pathologies aient des étiologies différentes, elles partagent un facteur commun qui joue un rôle essentiel soit, l’inflammation. Dans le but de mieux comprendre le rôle et les effets de l’inflammation sur le placenta humain et dans les complications de la grossesse, nous avons évalué les effets d’un PAMP (LPS) et d’un DAMP (IL-1) classiques dans un modèle d’explants placentaires humains et nous avons réalisé une étude transcriptomique non biaisée de placentas issus de chaque pathologie. Tout d’abord, nous avons démontré que le LPS induisait une plus grande quantité de cytokines pro-inflammatoire comparativement à l’IL-1 et que l’inhibition de la voie de signalisation de l’IL-1 par son antagoniste (IL-1Ra) diminuait leur expression et leur sécrétion. De plus, le LPS induisait une augmentation de la mort cellulaire dans les explants et la prolifération des cellules de Hofbauer, macrophages placentaires. Par la suite, l’étude du transcriptome de placentas provenant de complications de la grossesse (PE, AP et RCIU) a permis de constater que les pathologies ne forment pas de groupes (clusters) basés sur l’expression globale des gènes comparativement placentas issus de grossesses sans complication qui se regroupaient majoritairement ensemble. Il a été possible d’identifier les gènes significativement différents dans chaque pathologie et l’ontologie génique de ceux-ci. Nous avons identifié 198 gènes communs à toutes les complications de la grossesse qui sont majoritairement associés à des processus inflammatoires tels que l’interaction entre les cellules lymphoïdes et non lymphoïdes, l’activation leucocytaire et la régulation de la production de cytokines. Enfin, en plus de confirmer les modulations connues de certains gènes dans chaque complication de la grossesse, nous avons été en mesure d’identifier de nouveaux gènes qui n’avaient jamais été associés avec les pathologies, tels que FUT9, SLAMF7 et TGM3. En conclusion, les travaux présentés dans cette thèse démontrent que l’inflammation induite par le LPS et l’IL-1 n’a pas les mêmes effets au niveau du placenta. L’inflammation est une composante commune aux différentes complications de la grossesse et une meilleure compréhension des processus inflammatoires modulés dans chaque pathologie pourrait permettre le développement de nouvelles approches thérapeutiques. Des travaux futurs pourraient s’intéresser au potentiel prolifératif des cellules de Hofbauer et à l’investigation des nouveaux gènes identifiés par les résultats transcriptomiques. / The placenta is the central organ of pregnancy and its adequate functioning is essential to ensure term delivery without complications. Inflammation plays a key role in every step of pregnancy, from implantation to delivery. When this inflammation is unbalanced in the placenta, it can alter its functions. Inflammation can be induced by two different stimuli, either by external intervention like an infection (with Pathogen-Associated Molecular Patterns, PAMPs), or endogenously (with Damage-Associated Molecular Patterns, DAMPs). Increased inflammation is also associated with pregnancy complications and they affect 5-12% of all pregnancies and can have deleterious effects on maternal and infant health. These complications include preeclampsia (PE), preterm birth (PTB) and intrauterine growth restriction (IUGR). Even if these pathologies have different etiologies, they share a common factor that plays an essential role, inflammation. In order to better understand the role and the effects of inflammation on the human placenta and in pregnancy complications, we have evaluated the effects of classical PAMP (LPS) and DAMP (IL-1) on human placental explant model and we have realized an unbiased transcriptomic study of the placentas from each pregnancy complication. First of all, we demonstrated that LPS induced a higher production of pro-inflammatory cytokines compared to IL-1 and by inhibiting the IL-1 pathway using its antagonist (IL-1Ra), we decreased their expression and their secretion. Moreover, LPS treatment induced more cell death in the explants and proliferation of Hofbauer cells, macrophages of the placenta. Thereafter, transcriptomic study of placentas from pregnancy complications (PE, PTB and IUGR) allowed us to demonstrate that the pathologies were not clustering together based on their global gene expression compared to placentas from uncomplicated pregnancies which the majority of them were clustering together. It was possible to identify genes that were significantly modulated in each pathology and their gene ontology. We identified 198 genes common to all pregnancy complications and they were mostly related to inflammatory processes like interaction between lymphoid and non-lymphoid cells, leukocyte activation and regulation of cytokine production. Finally, in addition to confirming gene modulations previously known in each pregnancy complications, we were able to identify new genes that have never been associated with the pathologies such as FUT9, SLAMF7 and TGM3. To conclude, the work presented in this thesis show that inflammation induced by LPS and IL-1 did not have the same effect on the placenta. Inflammation is a key component to pregnancy complications and a better understanding of the inflammatory processes modulated in every pathology could help the development of new therapeutic strategies. Future work could investigate the proliferative potential of the Hofbauer cells and explore the new genes identified by the transcriptomic results.

Le fer est un oligo-élément nécessaire pour le fonctionnement normal de toutes les cellules de l'organisme et joue un rôle essentiel dans de nombreuses fonctions biologiques. Cependant, le niveau de fer dans le corps doit être bien réglé, sinon la carence en fer entraine des divers états pathologiques tels que l'anémie et la diminution de l’immunité. D'autre part, une surcharge en fer potentialise la multiplication des germes, aggrave l’infection et la formation de radicaux libres ayant des effets toxiques sur les cellules et leurs composants, ce qui favorise les maladies cardio-vasculaires, l'inflammation et le cancer. L'hepcidine (HAMP), un régulateur négatif de l'absorption du fer, induit la dégradation de la ferroportine (FPN), le seul exportateur connu de fer ce qui réduit sa libération par les macrophages et inhibe son absorption gastro-intestinale. HAMP est synthétisé principalement par les hépatocytes, mais aussi par les macrophages. Cependant, il y a très peu de données sur la façon dont HAMP est régulé au niveau des macrophages. Plus récemment, nous avons constaté que l’induction de l’hepcidin dans le foie par le polysaccharide (LPS) est dépendante de la voie de signalisation médiée par « Toll-like receptor 4 » (TLR4). Grâce au TLR4, le LPS induit l'activation des macrophages qui sécrètent de nombreuses différentes cytokines inflammatoires, y compris Interleukine 6 (IL-6), responsable de l'expression de HAMP hépatique. Dans le premier chapitre de la présente étude, nous avons étudié la régulation de HAMP dans la lignée cellulaire macrophagique RAW264.7 et dans les macrophages péritonéaux murins stimulés par différents ligands des TLRs. Nous avons constaté que TLR2 et TLR4 par l'intermédiaire de la protéine adaptatrice « myeloid differentiation primary response gene 88 » (MyD88) activent l'expression de HAMP dans les cellules RAW264.7 et les macrophages péritonéaux sauvages murins, tandis que cette expression a été supprimée dans les macrophages isolés des souris TLR2-/-, TLR4-déficiente ou MyD88-/-. En outre, nous avons constaté que la production d'IL-6 par les cellules RAW264.7 stimulées avec du LPS a été renforcée par l’ajout des quantités élevées de fer dans le milieu de culture. Au cours de l’inflammation, le niveau de HAMP est fortement augmenté. Ainsi, lorsque l'inflammation persiste, l’expression de HAMP continue à être activée par des cytokines pro-inflammatoires conduisant à une hyposidérémie. Malgré que cette dernière soit considérée comme une défense de l'hôte pour priver les micro-organismes de fer, celle ci cause un développement d'anémies nommées anémies des maladies chroniques. Ainsi, dans le deuxième chapitre de la présente étude, nous avons étudié l'implication des TLRs et leurs protéines adaptatrices MyD88 et TIR-domain-containing adapter-inducing interferon-β (TRIF) dans le développement des hyposidérémies. En utilisant des souris déficientes en MyD88 et TRIF, nous avons montré que les voies de signalisations MyD88 et TRIF sont essentielles pour l’induction de HAMP par le LPS. Malgré l'absence de HAMP, les souris déficientes ont été capables de développer une hyposidérémie, mais la réponse des souris déficientes en MyD88 a été très légère, ce qui indique l'exigence de cette protéine pour assurer une réponse maximale au LPS. En outre, nous avons constaté que la signalisation MyD88 est nécessaire pour le stockage du fer au niveau de la rate, ainsi que l'induction de lipocaline 2 (LCN2), qui est une protéine impliquée dans la fixation du fer pour limiter la croissance bactérienne. Indépendamment de MyD88 ou TRIF, l'activation de TLR4 et TLR3 a conduit, au niveau de la rate, à une diminution rapide de l’expression de FPN et du « Human hemochromatosis protein » (HFE) qui est une protéine qui limite la séquestration du fer cellulaire à partir de la circulation. Cependant, malgré cette baisse d’expression, le manque de la signalisation MyD88 a altéré de manière significative la réponse hyposidérémique. En établissant le rôle des TLRs et de la protéine adaptatrice MyD88 dans la diminution du taux du fer sérique au cours de la réponse inflammatoire, nous avons remarqué qu’en réponse au surcharge en fer les souris déficientes en MyD88 accumulent de manière significative plus de fer hépatique par rapport aux souris sauvages, et cela indépendamment des TLRs. Ainsi, dans le troisième chapitre de la présente étude, nous avons étudié le phénotype observé chez les souris déficientes en MyD88. Nous avons trouvé que l'expression de HAMP chez ces souris a été plus faible que celle des souris de type sauvage. Pour cela, nous avons exploré la signalisation à travers la voie du « Bone Morphogenetic Proteins 6 » (BMP6) qui est considérée comme étant la voie fondamentale de la régulation de HAMP en réponse aux concentrations du fer intracellulaires et extracellulaires et nous avons trouvé que l'expression protéique de Smad4, un régulateur positif de l'expression de HAMP, est significativement plus faible chez les souris MyD88-/- par rapport aux souris sauvages. En outre, on a montré que MyD88 interagit avec « mothers against decapentaplegic, Drosophila, homolog 4 » (Smad4) et que cette interaction est essentielle pour l’induction de HAMP à travers la voie BMP6. En conclusion, notre étude montre que l'expression de HAMP dans les macrophages est régulée principalement par TLR2 et TLR4 à travers la voie MyD88 et que l'accumulation du fer dans les macrophages peut affecter les niveaux des cytokines pro-inflammatoires. En outre, nos analyses démontrent que le développement d’hyposidérémie en réponse au LPS se produit par l'intermédiaire d’un mécanisme dépendant de MyD88 qui est dissociée de la production de cytokines et de HAMP. En plus, nos recherches montrent que MyD88 est nécessaire pour l'expression de Smad4 et cela pour garantir une réponse optimale à travers la signalisation BMP6, conduisant ainsi à une expression adéquate de HAMP. Enfin, la protéine MyD88 joue un rôle crucial dans, la régulation de HAMP au niveau des macrophages, la diminution du taux du fer sérique en réponse au LPS et le maintien de l'homéostasie du fer. / Iron is an oligoelement necessary for normal functioning of all body cells and plays an essential role in many biological functions. However, the level of iron in the body must be well regulated, otherwise iron deficiency results in various pathological conditions such as anemia and decreased immunity. On the other hand, iron overload potentiates the multiplication of germs and infection worsens, and the formation of free radicals with toxic effects on cells and their components, thus promoting cardiovascular diseases, inflammation and cancer. Hepcidin (HAMP), a negative regulator of iron absorption, induces the degradation of the only known iron exporter ferroportin (FPN) resulting in the reduction of iron release by macrophages and in the inhibition of its gastrointestinal uptake. HAMP is synthesized mainly by hepatocytes but also by macrophages. However, there are very little data about how HAMP is regulated in macrophages. More recently, we found that HAMP induction in the liver by polysaccharide (LPS) is dependent on the signaling pathway mediated by Toll-like receptor 4 (TLR4). Through TLR4, LPS induces the activation of macrophages which will secrete many different inflammatory cytokines, including Interleukine 6 (IL-6), responsible of hepatic HAMP expression. In the first chapter of the present study, we investigated HAMP regulation in the RAW264.7 macrophage cell line and in murine peritoneal macrophages stimulated with different TLR ligands. We found that TLR2 and TLR4 signaling through the myeloid differentiation primary response gene 88 (MyD88) adaptor protein activate hepcidin expression in RAW264.7 cells and in wild-type murine peritoneal macrophages, while this expression was abolished in TLR2−/−, TLR4-deficient or MyD88−/− isolated macrophages. Moreover, we found that IL-6 production by RAW264.7 cells stimulated with LPS was enhanced by high amounts of iron present in the culture medium. During inflammation, the level of HAMP is greatly increased. Thus, when inflammation persists, HAMP expression continues to be activated by proinflammatory cytokines leading to hypoferremia. Despite that the latter is considered as host defence to deprive microorganisms of iron, this will cause the development of anemia of chronic disease. Thus, in the second chapter of the present study, we investigated the involvement of TLRs signaling through their adaptor proteins MyD88 and TIR-domain-containing adapter-inducing interferon-β (TRIF) in the development of hypoferremia. Using MyD88-deficient and TRIF-deficient mice, we show that MyD88 and TRIF signaling pathways are critical for HAMP up-regulation by LPS. Despite the lack of HAMP, both deficient mice were able to develop hypoferremia; however the response in MyD88 deficient mice was very mild, indicating the requirement of MyD88 adaptor protein for the acute hypoferremic response to LPS. Furthermore, we found that MyD88 signaling is required for iron sequestration in the spleen and the induction of lipocalin 2 (LCN2) which is a protein involved in iron sequestration that in turn limits bacterial growth. Independently of MyD88 or TRIF, the activation of TLR4 and TLR3 signaling resulted in rapid down-regulation of splenic FPN and the Human hemochromatosis protein (HFE) which is a protein that limit cellular iron uptake from the circulation. However, despite the latter down-regulation, the lack of MyD88 signaling significantly impaired the hypoferremic response. While establishing the role of TLRs signaling through MyD88 adaptor protein in the acute phase of hypoferemia, we noticed that MyD88-deficient mice accumulate significantly more iron in their livers than wild-type mice in response to iron loading, and this independently of TLRs. Thus, in this third chapter of the present study, we studied the phenotype observed in MyD88-deficient mice. We found that HAMP expression in MyD88-deficient mice was lower than wild-type mice. Regarding this result, we explored the Bone Morphogenetic Proteins 6 (BMP6) signaling which is considered to be the fundamental pathway regulating HAMP levels in response to intracellular and extracellular iron concentrations and we found by western blot that Smad4 expression is significantly lower in MyD88-/- mice when compared to wild-type mice. We further show that MyD88 interacts with the mothers against decapentaplegic, Drosophila, homolog 4 (Smad4), a positive regulator of HAMP expression, and that this interaction is critical for HAMP induction through the Smad4 iron-sensing pathway. In conclusion, our study shows that HAMP expression in macrophages is regulated mainly through TLR2 and TLR4 receptors via the MyD88-dependent signaling pathway and that autocrine regulation of iron accumulation in macrophages by HAMP may affect the levels of proinflammatory cytokine production. Furthermore, our analysis shows that the development of hypoferremia during LPS response occur via a MyD88-dependent mechanism that is dissociated from peripheral cytokine production and hepatic HAMP induction. This work shows that MyD88 is required for Smad4 expression to guarantee an optimum response to BMP6 signaling, leading to adequate HAMP expression. Finally, the MyD88 adopter protein plays a crucial role in the regulation of HAMP expression by macrophages, the development of the hypoferremic response by LPS and the maintenance of iron homeostasis.

The aim of this thesis was study of replacement of LPS in innate immunity based cancer immunotherapy. Application of poly (I:C) with mixture of mannan-SMCC + R-848.HCl leads to synergy, higher reduction of tumor growth and significant prolongation of survival. The significance and mechanism of action of neutrophils have also been studied within this therapy.