Les cellules Natural Killer T (NKT) sont depuis longtemps considérées comme des cellules passerelles entre le système immunitaire inné et adaptatif. Leurs caractéristiques phénotypiques et fonctionnelles atypiques leur confèrent un rôle important au cours de nombreuses pathologies et réponses immunes. Il a été identifié il y a quelques années une population NKT17 capable de production cytokinique de type Th17, exprimant le facteur de transcription RORγt ainsi que des récepteurs impliqués dans les réponses inflammatoires, comme l’IL-1R ou l’IL-23R. Contrairement aux cellules NKT dites conventionnelles (ou RORγt-), le développement de ces cellules nouvellement décrites reste à élucider. Mon travail de thèse s’est donc donné pour objectif de comprendre comment se déroule le développement thymique et périphérique de ces cellules NKT RORγt+, et de quelle manière ce développement est régulé. Une première étude s’est intéressée à la cytokine TGF-β, et a montré son importance dans la survie des cellules thymiques NKT RORγt+, impliquant spécifiquement la voie Smad4 et non la voie Tif-1γ. De plus, Smad4 joue un rôle important dans la capacité des cellules NKT RORγt+ à produire de l’IL-17 et dans leur prolifération en condition inflammatoire en périphérie. Ces résultats ont montré un rôle important du TGF-β dans le développement des cellules NKT RORγt+ qui, contrairement aux cellules NKT conventionnelles, repose uniquement sur la voie Smad4. La seconde étude tente d’expliquer l’origine de la faible distribution des cellules NKT RORγt+ par rapport aux NKT conventionnelles dans le thymus de la souris B6. Si aucun défaut de prolifération n’a été observé, une mortalité accrue des cellules NKT RORγt+, une absence de rétention dans le thymus, ainsi qu’une capacité de migration plus importante vers la périphérie, contribuent toutes à expliquer cette présence minoritaire. De plus, les cellules NKT montrent un biais orienté vers les cellules RORγt- dès le stade CD44low. Ce biais serait issu d’un stade encore plus précoce HSAhigh, où les cellules NKT RORγt+ reçoivent un signal TCR plus important comparé à leurs homologues conventionnels, témoin d’une sélection distincte. L’ensemble de ces deux études a permis de décrypter des caractéristiques essentielles au développement des cellules NKT17 et de mettre en lumière le TGF-β comme facteur de régulation crucial à ce dernier. Ces travaux apportent une meilleure compréhension de ces cellules impliquées dans de multiples réponses immunitaires et méconnues jusqu’alors. / Invariant Natural Killer T (iNKT) cells have been considered for a long time to bridge the gap between innate and adaptive cells. In a matter of fact, these cells possess both surface markers and functions specific of NK cells, and expression of an invariant TCRα chain Vα14-Jα18. These unusual phenotypic characteristics combined with their very rapid activation and cytokine production confer to iNKT cells a crucial role during immune responses and diseases. Few years ago, a new subset of iNKT cells was identified and characterized, expressing the transcriptional factor RORγt and markers involved in inflammatory responses, such as IL-1R and IL-23R. These IL-17-producing cells are endowed with a role in proinflammatory responses and autoimmune diseases, but their development is still unclear, as compared to conventional iNKT cells. My thesis project is precisely focused on this subject, by trying to decipher how thymic and peripheral RORγt + iNKT cells development occurs, and how this development is regulated. The first part of this work examines the role of TGF-β on RORγt+iNKT cells development, which is shown to be crucial. However, unlike conventional iNKT cells subset, TGF-β controls RORγt+iNKT cells differentiation only in a Smad4 pathway-dependent manner. The latter is required for both the survival of thymic RORγt+iNKT cells, IL-17 production at the periphery, and RORγt+iNKT cells proliferation in response to inflammatory signals. The second part of this work was initiated with a fundamental question regarding frequency and number of RORγt+iNKT cells in thymus of B6 mice, and attempts to explain why they are in such a minor distribution compared to the RORγt-iNKT subset. A greater susceptibility to death compared to RORγt-iNKT cells, associated with a non-accumulation in thymus and a greater migration capacity to periphery contribute together to explain the reduced number of RORγt+iNKT cells. This bias towards RORγt- subset is observed from the CD44low early developmental stage, and may originate from the HSAhigh stage right after positive selection, when RORγt+iNKT cells perceive a stronger TCR signal attesting for a different selection information. Altogether, these two works have revealed crucial characteristics in RORγt+iNKT thymic and peripheral development never reported before, and highlight a critical factor regulating their differentiation.

Les cellules T invariantes associées aux muqueuse (MAIT) sont des lymphocytes innés caractérisés par l'expression d'un récepteur des cellules T semi-invariant (iTCR) et restreints par la molécule du complexe majeur d'histocompatibilité de classe Ib, MR1. Chez l'homme, les cellules MAIT sont abondantes dans le sang (1 à 10%), l'intestin (3 à 5%) et le foie (20 à 40%) et réagissent contre des métabolites microbiens. En raison de leur rareté dans les souris de laboratoire classiques, les études sur les cellules MAIT murines ont été principalement effectuées sur des souris transgéniques (Tg) pour des TCR MAIT. Cependant, ces cellules MAIT Tg ne récapitulent pas de manière adéquate le phénotype des cellules MAIT humaines. Ici, nous décrivons une souche de souris congénique que nous avons générée qui possède des cellules MAIT qui ressemblent aux cellules MAIT humaines. Nous utilisons cet outil pour étudier les caractéristiques des cellules MAIT murines. L'étude de souches de souris consanguines d'origine sauvage montre que la souche CAST/Ei présente une fréquence des cellules MAIT nettement supérieur à celle retrouvée dans la souche C57BL/6. Un seul locus est impliqué et a été localisé dans la région TCRα. Ceci a permis la génération d'une souche "MAIT" congénique, qui ont été en outre croisé à une souris Tg pour un rapporteur GFP du facteur transcriptionnel RORγt sur la base de données antérieurs montrant que les MAITs humaines expriment ce facteur. Grâce à cet outil, nous montrons que les MAITs murines sont CD4−CD8−/lo, ont un phénotype mémoire effecteurs (CD44+) et coexpriment PLZF et RORγt. Ces MAITs murines sont orientées vers une localisation tissulaire (CCR6+CCR7−) et résident préférentiellement dans les tissus non lymphoïdes périphériques, y compris les poumons, le foie et la peau. Après stimulation du TCR, les MAITs produisent des cytokines TH1/2/17 et sont aussi activées par de antigènes bactériens (par exemple semi-purifié fraction bactérienne ou 5-OP-RU) d'une manière dépendant de MR1. Les MAITs ont une forte expression de récepteurs de cytokines (IL-7R, IL-18Rα, IL-12Rβ) et peuvent ainsi répondre à des cytokines innées. Lors d'une infection expérimentale des voies urinaires, les MAITs migrent vers la vessie et ont une activité protectrice anti-bactérienne. Au total, nos résultats démontrent que les cellules MAIT murines ressemblent étroitement à leurs homologues humains. Ce nouveau modèle murin sera un outil puissant pour faire avancer notre compréhension de la biologie des cellules MAIT en situation normale et pathologique. / Mucosal-associated invariant T cells (MAIT) are innate lymphocytes that express a semi-invariant T cell receptor (iTCR) and are restricted by the major histocompatibility complex (MHC) related molecule, MR1. In human, MAIT cells are abundant in the blood (1-10%), gut (3-5%), and liver (20-40%). They react against microbial-derived riboflavin metabolites that are common in bacteria and yeast. Due to the paucity of MAIT cells in classical inbred laboratory mice, studies on mouse MAIT cells were mostly performed in TCR-transgenic (Tg) mice. However, these Tg MAIT cells do not adequately recapitulate the phenotype of human MAIT cells. Herein, we present a recently generated congenic mouse strain harboring MAIT cells that closely resemble human MAIT cells and use this tool to study the characteristics of natural mouse MAIT cell. An analysis of wild-derived inbred mouse strains revealed that CAST/Ei strain has increased frequency of MAIT cells than C57BL/6 mice. This was linked to a locus on the TCRα region. Introduction of such locus into C57BL/6 mice generated a “MAIT” congenic strain, which were further crossed to Rorc(γt)-GfpTG reporter strain based on previous findings of RORγt expression on human MAIT cells. Using this tool, we show that natural mouse MAIT cells are CD4−CD8−/lo, display an effector memory phenotype (CD44+), and coexpress the transcription factors PLZF and RORγt. They exhibit tissue-homing properties (CCR6+CCR7−) and preferentially reside in peripheral non-lymphoid tissues, including lung, liver, and skin. Upon TCR ligation, MAIT cells produce TH1/2/17 type cytokines and react to bacterial-derived antigens (i.e. semi-purified bacterial fraction or 5-OP-RU) in an MR1-dependent manner. They have high expression of cytokine receptors (IL-7R, IL-18Rα, IL-12Rβ) and may respond to the corresponding innate cytokines. During experimental urinary tract infection, MAIT cells migrate to the bladder and display a protective anti-bacterial activity. Altogether, our results demonstrate that mouse MAIT cells resemble their human counterparts more closely than previously recognized and therefore this new mouse model will be a powerful tool for advancing our understanding of MAIT cell biology in health and disease.

Les cellules T invariantes associées aux muqueuse (MAIT) sont des lymphocytes innés caractérisés par l'expression d'un récepteur des cellules T semi-invariant (iTCR) et restreints par la molécule du complexe majeur d'histocompatibilité de classe Ib, MR1. Chez l'homme, les cellules MAIT sont abondantes dans le sang (1 à 10%), l'intestin (3 à 5%) et le foie (20 à 40%) et réagissent contre des métabolites microbiens. En raison de leur rareté dans les souris de laboratoire classiques, les études sur les cellules MAIT murines ont été principalement effectuées sur des souris transgéniques (Tg) pour des TCR MAIT. Cependant, ces cellules MAIT Tg ne récapitulent pas de manière adéquate le phénotype des cellules MAIT humaines. Ici, nous décrivons une souche de souris congénique que nous avons générée qui possède des cellules MAIT qui ressemblent aux cellules MAIT humaines. Nous utilisons cet outil pour étudier les caractéristiques des cellules MAIT murines. L'étude de souches de souris consanguines d'origine sauvage montre que la souche CAST/Ei présente une fréquence des cellules MAIT nettement supérieur à celle retrouvée dans la souche C57BL/6. Un seul locus est impliqué et a été localisé dans la région TCRα. Ceci a permis la génération d'une souche "MAIT" congénique, qui ont été en outre croisé à une souris Tg pour un rapporteur GFP du facteur transcriptionnel RORγt sur la base de données antérieurs montrant que les MAITs humaines expriment ce facteur. Grâce à cet outil, nous montrons que les MAITs murines sont CD4−CD8−/lo, ont un phénotype mémoire effecteurs (CD44+) et coexpriment PLZF et RORγt. Ces MAITs murines sont orientées vers une localisation tissulaire (CCR6+CCR7−) et résident préférentiellement dans les tissus non lymphoïdes périphériques, y compris les poumons, le foie et la peau. Après stimulation du TCR, les MAITs produisent des cytokines TH1/2/17 et sont aussi activées par de antigènes bactériens (par exemple semi-purifié fraction bactérienne ou 5-OP-RU) d'une manière dépendant de MR1. Les MAITs ont une forte expression de récepteurs de cytokines (IL-7R, IL-18Rα, IL-12Rβ) et peuvent ainsi répondre à des cytokines innées. Lors d'une infection expérimentale des voies urinaires, les MAITs migrent vers la vessie et ont une activité protectrice anti-bactérienne. Au total, nos résultats démontrent que les cellules MAIT murines ressemblent étroitement à leurs homologues humains. Ce nouveau modèle murin sera un outil puissant pour faire avancer notre compréhension de la biologie des cellules MAIT en situation normale et pathologique. / Mucosal-associated invariant T cells (MAIT) are innate lymphocytes that express a semi-invariant T cell receptor (iTCR) and are restricted by the major histocompatibility complex (MHC) related molecule, MR1. In human, MAIT cells are abundant in the blood (1-10%), gut (3-5%), and liver (20-40%). They react against microbial-derived riboflavin metabolites that are common in bacteria and yeast. Due to the paucity of MAIT cells in classical inbred laboratory mice, studies on mouse MAIT cells were mostly performed in TCR-transgenic (Tg) mice. However, these Tg MAIT cells do not adequately recapitulate the phenotype of human MAIT cells. Herein, we present a recently generated congenic mouse strain harboring MAIT cells that closely resemble human MAIT cells and use this tool to study the characteristics of natural mouse MAIT cell. An analysis of wild-derived inbred mouse strains revealed that CAST/Ei strain has increased frequency of MAIT cells than C57BL/6 mice. This was linked to a locus on the TCRα region. Introduction of such locus into C57BL/6 mice generated a “MAIT” congenic strain, which were further crossed to Rorc(γt)-GfpTG reporter strain based on previous findings of RORγt expression on human MAIT cells. Using this tool, we show that natural mouse MAIT cells are CD4−CD8−/lo, display an effector memory phenotype (CD44+), and coexpress the transcription factors PLZF and RORγt. They exhibit tissue-homing properties (CCR6+CCR7−) and preferentially reside in peripheral non-lymphoid tissues, including lung, liver, and skin. Upon TCR ligation, MAIT cells produce TH1/2/17 type cytokines and react to bacterial-derived antigens (i.e. semi-purified bacterial fraction or 5-OP-RU) in an MR1-dependent manner. They have high expression of cytokine receptors (IL-7R, IL-18Rα, IL-12Rβ) and may respond to the corresponding innate cytokines. During experimental urinary tract infection, MAIT cells migrate to the bladder and display a protective anti-bacterial activity. Altogether, our results demonstrate that mouse MAIT cells resemble their human counterparts more closely than previously recognized and therefore this new mouse model will be a powerful tool for advancing our understanding of MAIT cell biology in health and disease.

Les cellules T invariantes associées aux muqueuse (MAIT) sont des lymphocytes innés caractérisés par l'expression d'un récepteur des cellules T semi-invariant (iTCR) et restreints par la molécule du complexe majeur d'histocompatibilité de classe Ib, MR1. Chez l'homme, les cellules MAIT sont abondantes dans le sang (1 à 10%), l'intestin (3 à 5%) et le foie (20 à 40%) et réagissent contre des métabolites microbiens. En raison de leur rareté dans les souris de laboratoire classiques, les études sur les cellules MAIT murines ont été principalement effectuées sur des souris transgéniques (Tg) pour des TCR MAIT. Cependant, ces cellules MAIT Tg ne récapitulent pas de manière adéquate le phénotype des cellules MAIT humaines. Ici, nous décrivons une souche de souris congénique que nous avons générée qui possède des cellules MAIT qui ressemblent aux cellules MAIT humaines. Nous utilisons cet outil pour étudier les caractéristiques des cellules MAIT murines. L'étude de souches de souris consanguines d'origine sauvage montre que la souche CAST/Ei présente une fréquence des cellules MAIT nettement supérieur à celle retrouvée dans la souche C57BL/6. Un seul locus est impliqué et a été localisé dans la région TCRα. Ceci a permis la génération d'une souche "MAIT" congénique, qui ont été en outre croisé à une souris Tg pour un rapporteur GFP du facteur transcriptionnel RORγt sur la base de données antérieurs montrant que les MAITs humaines expriment ce facteur. Grâce à cet outil, nous montrons que les MAITs murines sont CD4−CD8−/lo, ont un phénotype mémoire effecteurs (CD44+) et coexpriment PLZF et RORγt. Ces MAITs murines sont orientées vers une localisation tissulaire (CCR6+CCR7−) et résident préférentiellement dans les tissus non lymphoïdes périphériques, y compris les poumons, le foie et la peau. Après stimulation du TCR, les MAITs produisent des cytokines TH1/2/17 et sont aussi activées par de antigènes bactériens (par exemple semi-purifié fraction bactérienne ou 5-OP-RU) d'une manière dépendant de MR1. Les MAITs ont une forte expression de récepteurs de cytokines (IL-7R, IL-18Rα, IL-12Rβ) et peuvent ainsi répondre à des cytokines innées. Lors d'une infection expérimentale des voies urinaires, les MAITs migrent vers la vessie et ont une activité protectrice anti-bactérienne. Au total, nos résultats démontrent que les cellules MAIT murines ressemblent étroitement à leurs homologues humains. Ce nouveau modèle murin sera un outil puissant pour faire avancer notre compréhension de la biologie des cellules MAIT en situation normale et pathologique. / Mucosal-associated invariant T cells (MAIT) are innate lymphocytes that express a semi-invariant T cell receptor (iTCR) and are restricted by the major histocompatibility complex (MHC) related molecule, MR1. In human, MAIT cells are abundant in the blood (1-10%), gut (3-5%), and liver (20-40%). They react against microbial-derived riboflavin metabolites that are common in bacteria and yeast. Due to the paucity of MAIT cells in classical inbred laboratory mice, studies on mouse MAIT cells were mostly performed in TCR-transgenic (Tg) mice. However, these Tg MAIT cells do not adequately recapitulate the phenotype of human MAIT cells. Herein, we present a recently generated congenic mouse strain harboring MAIT cells that closely resemble human MAIT cells and use this tool to study the characteristics of natural mouse MAIT cell. An analysis of wild-derived inbred mouse strains revealed that CAST/Ei strain has increased frequency of MAIT cells than C57BL/6 mice. This was linked to a locus on the TCRα region. Introduction of such locus into C57BL/6 mice generated a “MAIT” congenic strain, which were further crossed to Rorc(γt)-GfpTG reporter strain based on previous findings of RORγt expression on human MAIT cells. Using this tool, we show that natural mouse MAIT cells are CD4−CD8−/lo, display an effector memory phenotype (CD44+), and coexpress the transcription factors PLZF and RORγt. They exhibit tissue-homing properties (CCR6+CCR7−) and preferentially reside in peripheral non-lymphoid tissues, including lung, liver, and skin. Upon TCR ligation, MAIT cells produce TH1/2/17 type cytokines and react to bacterial-derived antigens (i.e. semi-purified bacterial fraction or 5-OP-RU) in an MR1-dependent manner. They have high expression of cytokine receptors (IL-7R, IL-18Rα, IL-12Rβ) and may respond to the corresponding innate cytokines. During experimental urinary tract infection, MAIT cells migrate to the bladder and display a protective anti-bacterial activity. Altogether, our results demonstrate that mouse MAIT cells resemble their human counterparts more closely than previously recognized and therefore this new mouse model will be a powerful tool for advancing our understanding of MAIT cell biology in health and disease.

Le thymus est un organe permettant le développement des lymphocytes T, partie intégrante du système immunitaire. Ces cellules sont communément associées au système immunitaire adaptatif, bien que certaines populations, dont les lymphocytes iNKT et Tγδ, soient associées au système immunitaire inné. De manière générale, ces lymphocytes " innés " sont capables de répondre très rapidement à différents signaux d'activation, par la production rapide et massive d'IL-4, d'IFN-γ et d'IL-17. Notre laboratoire a mis en évidence l'existence de deux sous-populations de lymphocytes iNKT, iNKT conventionnels et iNKT17, ayant deux voies de différenciation thymique bien distinctes, mais dont les mécanismes de détermination sont encore inconnus. Il a été montré que " SLAM-associated protein " (SAP) est indispensable au développement des lymphocytes iNKT, puisqu'ils sont absents chez les souris déficientes en SAP. D'autre part, ces mêmes souris montrent également une déficience de la réponse Th2. Nous avons alors émis l'hypothèse que SAP pourrait être impliqué dans la production d'IL-4 par les lymphocytes iNKT, et dans la détermination des deux sous-populations de lymphocytes iNKT conventionnel ou producteur d'IL-17. Dans une première partie, nous avons utilisé des souris triple mutantes Sap-/- Vα14Tg-ROR(γt)-Egfp, permettant l'étude des sous-populations de lymphocytes iNKT malgré la déficience en SAP. Nous avons ainsi montré que SAP est indispensable à l'acquisition thymique de la capacité de production d'IL-4 par les lymphocytes iNKT conventionnels. Chez ces souris déficientes en SAP, nous avons observé une augmentation de la fréquence des lymphocytes iNKT17 RORγtpos producteurs d'IL-17, ce qui montre clairement que SAP n'est pas nécessaire pour l'acquisition des propriétés fonctionnelles des lymphocytes iNKT17. Nous avons ainsi mis en évidence une nouvelle fonction de SAP dans le développement thymique des cellules iNKT productrices d'IL-4. De plus, nos résultats montrent que SAP est un point de contrôle obligatoire déterminant l'orientation de la différenciation thymique des cellules iNKT vers les cellules iNKT17 ou vers les cellules iNKT conventionnelles. En parallèle des lymphocytes iNKT17 présents dans le thymus, nous avons également analysé une autre population T particulière : des thymocytes TCRαβposCD4pos matures et producteurs d'IL-17, les lymphocytes Th17 naturels. Nous avons mis en évidence que ces lymphocytes expriment le facteur de transcription RORγt. Ces lymphocytes T CD4posCD8negCD44hiRORγtpos sont capables de produire rapidement et massivement de l'IL-17, mais requièrent l'IL-23 pour co-produire l'IL-22. De plus, ils se distinguent des lymphocytes Th17 induits, ou conventionnels, par l'expression du facteur de transcription PLZF et par leur capacité à répondre très rapidement à des stimuli pro-inflammatoires, nommément l'IL-23 associé à l'IL-1β et un agoniste TLR4. Les résultats obtenus durant cette thèse ouvrent donc de nombreuses perspectives de recherches fondamentale et thérapeutique, domaine dans lequel l'IL-17 est devenu une cible privilégiée pour le traitement des maladies auto-immunes.