Un nouveau couple de récepteurs de co-signalisation (BTLA/HVEM) a récemment été proposé comme un acteur important dans l’échappement tumoral. L'expression d’HVEM a été identifiée dans la plupart des cancers. Son niveau expression est inversement corrélé avec la survie des patients. L'expression d’HVEM par des cellules tumorales pourrait inhiber la réponse immunitaire à travers BTLA exprimé par les lymphocytes T.Ainsi, dans notre travail, des anticorps monoclonaux (mAb) ciblant HVEM ont été évalués dans un modèle de souris NSG greffées avec des lymphocytes T et des tumeurs humaines. Nous avons tout d’abord caractérisé un clone anti-HVEM avec une forte affinité in vitro. Le clone choisi pour notre étude a montré sa capacité à favoriser l’activation des lymphocytes T humains in vivo, attesté par une aggravation des symptômes et de la mortalité associée au transfert de PBMC humains chez la souris. L’effet anti tumoral observé en l’absence de transfert adoptif était renforcé en présence de lymphocytes T, suggérant un effet additif de l’anticorps sur la tumeur et les lymphocytes T. Une diminution des lymphocytes T régulateurs et une augmentation de la prolifération des lymphocytes T CD8+ dans la tumeur était parfois associée à ce retard de croissance.En reproduisant un environnement partiellement humain chez la souris NSG, nous avons pu évaluer l'effet thérapeutique d’un mAb anti-HVEM dans le développement de deux types de tumeurs humaines et son impact sur le système immunitaire humain. Nos résultats indiquent qu’HVEM, de par son expression par la tumeur et les lymphocytes T, pourrait être une piste judicieuse pour l’immunothérapie du cancer. / A new pair of co-signaling receptors (BTLA / HVEM) has recently been proposed as an important actor in tumor escapement. HVEM expression has been identified in wild type of cancers. Its expression level is inversely correlated with patient survival. Expression of HVEM by tumor cells could inhibit the immune response through BTLA expressed by T lymphocytes.Thus, in our work, monoclonal antibodies (mAb) targeting HVEM were evaluated in a model of NSG mice grafted with human T cells and tumors. We first characterized an anti-HVEM clone with high affinity in vitro. The clone selected for our study showed its ability to promote activation of human T lymphocytes in vivo as evidenced by worsening symptoms and mortality associated with human PBMC transfer in mice. The anti-tumor effect observed in the absence of adoptive transfer was enhanced in the presence of T lymphocytes, suggesting an additive effect of the antibody on the tumor and T lymphocytes. A decrease in regulatory T lymphocytes and an increase in the proliferation of CD8 + T lymphocytes in the tumor was sometimes associated with this growth retardation.By reproducing a partially human environment in NSG mice, we were able to evaluate the therapeutic effect of an anti-HVEM mAb in the development of two types of human tumors and its impact on the human immune system. Our results indicate that HVEM, by its expression by the tumor and the T lymphocytes, could be a judicious track for the immunotherapy of the cancer.

Au cours de ces 20 dernières années, les inhibiteurs de "checkpoint blockade" sont une des stratégies les plus prometteuses pour l’immunothérapie du cancer. une partie de l'effet anti-tumoral de ces inhibiteurs reposerait sur la déplétion des lymphocytes T régulateurs (TREG). ici, nous avons examine si la forte expression d'ICOS sur ces cellules pourrait être utilisée comme marqueur pour cibler les TREG et améliorer le rejet tumoral. nous rapportons qu'un nouvel acm anti-ICOS humain deplete préférentiellement les TREG dans un modèle de souris nsg humanisées (cd34+) menant a une augmentation du rapport cd8+/treg. toutefois, cela ne suffisait pas a influer sur la croissance de la lignée de cancer du sein mda-mb-231. nous avons administre du cyclophosphamide (CTX) a faible dose pour induire de la mort cellulaire immunogène et stimuler la réponse anti-tumorale. le traitement des animaux avec une combinaison CTX + anti-ICOS conduit 0 une réduction drastique de la croissance tumorale alors que les traitements individuels ont des effets modérés. Grâce a la cytométrie de masse (cytof), nous avons observe une plus forte expression de cd45ro, hla-dr et ki-67 sur les ltcd8+ du groupe traite par la combinaison. de plus, d'autres analyses suggèrent que les monocytes et PDC humains et les cellules myéloïdes murines pourraient être impliqués dans cet effet. au final, nos résultats sont la première démonstration que les souris humanisées peuvent être utilisées pour développer de nouvelles immunothérapies anti-cancer et indiquent que le ciblage TREG avec une combinaison d'ACM anti-ICOS et la chimiothérapie est une strat2gie pertinente pour renforcer la réponse anti-tumorale. / Checkpoint blockade inhibitors are the most promising and effective strategy for t-cell mediated cancer immunotherapy of the past 20 years. Part of the anti-tumoral effect of these checkpoint inhibitors might be due to regulatory T cell (treg) depletion. Here, we investigated whether the reported high expression of icos on treg might be used as a flag to target treg and improve tumor rejection. We report that a novel anti-human icos mab preferentially depleted treg in immunodeficient nsg mice reconstituted with cd34+ progenitors, leading to an increased cd8+/treg ratio. However, this was insufficent to affect growth of the breast cancer cell line mda-mb-231. We thus administered low dose cyclophosphamide (ctx) to induce immunogenic cell death and stimulate anti-tumor response. Treatment of humanized mice with a combination of ctx+ anti-icos mab led to a drastic reduction in tumor growth whereas single treatments had only moderated effect. Using mass cytometry (cytof), we observed higher expression of cd45ro, hla-dr and ki67 on tcd8+ of the combined-treatment group. Accordingly, depletion of cd8+ t cells partly abolished the therapeutic effect of the combination. Moreover, additional analyses suggest that human monocytes and pdc and murine myeloid cells are involved in this effect. Altogether, our results represent the first demonstration that humanized mice can be used to develop novel therapeutic strategies for cancer immunotherapy and indicate that targeting treg with a combination of anti-icos mab and chemotherapy is a relevant strategy to release the immune response to the tumor.

Les modèles animaux actuellement disponibles pour l’étude des leucémies humaines ne sont pas adaptés pour le développement optimal de nouvelles thérapies ciblées. Au cours de ce projet, qui s’inscrit dans une double perspective fondamentale et industrielle, nous avons cherché à générer un modèle versatile de leucémogénèse humaine chez la souris humanisée BRGS (BALB/c Rag2-/- IL-2Rγc-/- SIRPα.NOD). Les animaux sont greffés avec des progéniteurs hématopoïétiques transduits par des vecteurs lentiviraux surexprimant les oncogènes MYC et BCL2 et placés sous le contrôle d’un promoteur ubiquitaire (EF1α ou SFFV). Le suivi longitudinal des animaux sur une période de 5 mois montre que seule la construction SFFV/Myc-T2A-Bcl2 entraîne la transformation des progéniteurs hématopoïétiques. Entre 12 à 14 semaines post-greffe, >90% des animaux développent des lympho-proliférations de type pro-B (CD19+CD10+CD9+CD20-cytIgM-) infiltrant principalement la rate et la moelle osseuse, et circulant en abondance dans le sang. Le caractère transmissible des tumeurs est validé par des greffes secondaires de tumeurs spléniques. Les cultures in vitro de progéniteurs hématopoïétiques suggèrent que l’émergence des blastes est liée à la réactivation d’un programme B latent dans les précurseurs T, dont le développement est bloqué. Nous avons développé en parallèle un modèle de tumeur autologue. L’ensemble de ces résultats valide le modèle de leucémogénèse humaine développé chez la souris humanisée BRGS et ouvre des perspectives pour la caractérisation fonctionnelle des mécanismes de leucémogénèse, et la validation préclinique de nouvelles stratégies anti-tumorales. / Existing animal models for the study of human leukemia are not accurate for the proper development of innovative, targeted therapies. The aim of this project, which contains both a fundamental and an industrial perspective, therefore was to develop a new, versatile model of human leukemogenesis in the BRGS (BALB/c Rag2-/- IL-2Rγc-/- SIRPα.NOD) humanized mouse. Animals are grafted with hematopoietic progenitors transduced with lentivirals vectors to allow overexpression of MYC and BCL2 proteins under the control of an ubiquitous promotor (EF1α or SFFV). Longitudinal monitoring of the animals over five months shows that only the SFFV/Myc-T2A-Bcl2 construction induces the transformation of humans hematopoietics progenitors. Between 12 and 14 weeks post-transplantation, more than 90% of the animals develop pro-B lympho-proliferations (CD19+CD10+CD9+CD20-cytIgM-), with tumor cells being mainly found in the spleen, the bone marrow and in blood. Tumor transferability is achievable through secondary transplantation in immunodeficient mouse recipients. In vitro culture of bone marrow T cell progenitors suggest that the blasts arise from these cells after reactivation of a latent B cell program with blockade of their T cell development. In parallel, we have also developed an autologous tumor model. Altogether, these results validate the human leukemogenesis model constructed here in humanized BRGS mice and provide attractive prospects regarding the functional characterization of leukemogenesis and a preclinical validation of new anti-tumor strategies.

La voie d’administration d’un vaccin et le modèle préclinique dans le lequel il est évalué sont des facteurs majeurs qui contribuent à son succès chez l’homme. Dans ce contexte, la découverte que la voie transcutanée (TC) induit une réponse immunitaire puissante a fait de la vaccination antitumorale TC une stratégie prometteuse. Une évaluation complémentaire du candidat vaccin dans un modèle de souris humanisée (Hu-SPL-NSG), plus prédictif de la réponse humaine, est aussi nécessaire. L’objectif de cette thèse est i) d'optimiser des constructions liposomiques peptidiques incorporant un agoniste de TLR pour la voie TC et ii) d’évaluer leur immunogénicité dans le modèle Hu-SPL-NSG. Ainsi, nous avons fait varier la nature de l’agoniste de TLR et la déformabilité de la vésicule liposomique, et avons rajouté une molécule de ciblage des cellules dendritiques. L’immunogenicité de ces formulations par voie TC a ensuite été évaluée chez la souris. Enfin, nous avons testé la capacité d’une construction liposomique modèle à induire une réponse cellulaire et humorale dans le modèle Hu-SPL-NSG. L’ensemble de ces travaux a fourni une première preuve de concept sur la faisabilité de la vaccination antitumorale TC par des liposomes et de son applicabilité chez l’homme. / A vaccine administration route and the preclinical model in which it is evaluated are major factors that contribute to its success in humans. In this context, the discovery that the transcutaneous (TC) route induces a powerful immune response has made the TC tumor-specific vaccination a promising strategy. Further evaluation of candidate vaccines in a humanized mouse model (Hu-SPL-NSG), more predictive of the human response, is also needed. The objective of this thesis is to (i) optimize liposomal constructs incorporating peptides and a TLR agonist for the TC pathway and (ii) evaluate their immunogenicity in the Hu-SPL-NSG model. Thus, we have varied the nature of the TLR agonist and the deformability of the liposomal vesicle, and have added a dendritic cell targeting molecule. Immunogenicity of these formulations by the TC route was then evaluated in mice. Finally, we tested the ability of a model liposomal construct to induce a cellular and humoral response in the Hu-SPL-NSG model.All of this work provided a first proof of concept on the feasibility of TC tumor-specific vaccination by liposomes and its applicability in humans.

Selon le modèle standard de l'hématopoïèse, la différenciation des cellules souches hématopoïétiques est un processus graduel de type arborescent. La première séparation a lieu au niveau de cellules multipotentes qui se scindent en progéniteurs lymphoïdes et myéloïdes communs. Bien que l'architecture de l'hématopoïèse humaine reste encore mal connue, de nombreux travaux suggèrent qu'elle ne suit pas le modèle standard. À ce jour encore, la question de l'existence d'un équivalent humain du CLP murin, n'a pas été tranchée. L'étude de l'hématopoïèse humaine soulève des problèmes méthodologiques. Ceci est lié au difficile accès au; prélèvements de moelle primaire et les études sur le sang placentaire ne reflètent pas complétement le développement médullaire. Dans ce travail, nous avons utilisé un modèle in vivo d'hématopoïèse foetale humaine chez la souris NSG par xénogreffe de progéniteurs du sang placentaire. La caractérisation faite sur les populations générées dans la moelle osseuse de souris a révélé que ce modèle reproduit l'hématopoïèse foetale humaine. Nous montrons que la lymphopoïèse foetale humaine présente une organisation originale caractérisée par une duplication des axes développementaux. Nos travaux mettent en évidence l'émergence indépendante de deux type de progéniteurs lymphoïdes à partir d'un intermédiaire multipotent: une population ancestrale CD127+générant principalement des lymphocytes B folliculaires, ainsi que des cellules ILC3 ; une population CD127- générant des lymphocytes T, des lymphocytes B de la zone marginale, et des cellules NK/ILC1. Ces résultats montrent que l'hématopoïèse humaine ne suit pas le modèle standard établi chez la souris. / The standard model of hematopoiesis proposes that hematopoietic differentiation is a stepwise bifurcation process. The first separation downstream of hematopoietic stem cells will segregate mutipotent progenitors into common lymphoid and myeloid progenitors. In human many evidences support the idea that human hematopoietic organization doesn't follow the classical model, but the question was not concluded and need for further investigation. Due to limited access to primary bone marrow samples and lack of appropriate in vivo model human studies face many difficulties. In this work, we used a xenogeneic model of human fetal hematopoiesis in immune-deficient mice to dissect the early stages of lymphoid development. This model relies on the injection of UCB CD34+ cells into NSG mice. Flow cytometry analysis and gene expression profiling of humanized mice BM populations revealed that this model faithfully reproduces human fetal hematopoiesis. Combining in vitro differentiation assays to molecular studies and genetic approaches, we show that fetal human lymphopoiesis displays a dual organization, split into an ancestral CD127+ CLP-like population devoid o myeloid potential that differentiate preferentially into follicular B cells and ILC3s, and into a previously undescribed CD127- population mainly dedicated to the generation of T, marginal zone B, NK, and ILC1s We also provide evidence that Early Lymphoid Progenitors emerge independently from multipotent developmental intermediates referred to as lympho-mono'dendritic progenitors. These results confirm that human hematopoiesis doesn't follow the standard model of hematopoietic differentiation established in the mouse.

La leucémie T de l’adulte (ATL), caractérisée par une prolifération dérégulée de lymphocytesT CD4+ activés, se développe chez des individus infectés par le virus T-lymphotropehumain (HTLV-1). Une période asymptomatique de plusieurs décennies sépare l’infection del’apparition des symptômes cliniques de l’ATL, rendant complexe la compréhension des étapesinitiales de la leucémogenèse. Le modèle de la souris humanisée dans laquelle est reconstituéun système hémato-lymphoïde humain est pertinent pour étudier ces étapes, depuis l’infectionpar HTLV-1 jusqu’à l’apparition de la lymphoprolifération. Grâce à ce modèle, mes travaux dethèse ont aidé à mieux comprendre deux mécanismes importants. D’abord, le rôle du chimiotactisme dans le contact cellule infectée-cellule non infectée in vivo. En inhibant la sécrétion de leukotriène B4, un chimioattractant, dans des souris humanisées et infectées, la charge proviraleest plus faible que celle des souris témoins et la prolifération des CD4+ activés est égalementréduite, soulignant le rôle du leukotriène B4 dans la primo-infection. Ensuite, j’ai étudié l’implicationdes protéines PDZ dans le processus leucémogène in vivo. En effet, certaines de cesprotéines, dont Scribble, interagissent avec le PBM (PDZ-domain Binding Motif) de la protéinevirale Tax. Des souris humanisées ont été infectées avec un provirus soit sauvage soit muté auniveau du PBM et j’ai montré, dès 5 semaines après infection, que l’interaction de ce domaineavec des protéines PDZ augmente la prolifération des CD4+ activés et perturbe l’expression degènes impliqués dans la prolifération, l’organisation du cytosquelette et des voies de l’apoptose.Ces résultats attestent du rôle du PBM de Tax dans le soutien de la lymphoprolifération in vivo. / Human T-Cell Leukemia Virus 1 (HTLV-1) is the causative agent of Adult T-cell Leukemia(ATL) characterized by a deregulated proliferation of activated CD4+ T cells. An asymptomaticperiod of several decades separates the infection and the onset of the leukemia, complicating thestudy of the initial leukemogenic steps. Humanized mouse models are relevant to study thosesteps as these mice harbor human hemato-lymphoid cells that can be infected by HTLV-1.I used this animal model to better characterized two biological mecanisms during my thesis.First, the role of chemotaxis in infected-non infected cell contact in vivo. Inhibiting the secretionof leukotriene B4, a potent chemoattractant, in HTLV-1-infected humanized mice reduces theproviral load and the proliferation of activated CD4+ T cells. Those results establish the importanceof leukotriene B4 in HTLV-1 primo-infection. Next, I focused on the importance of thePDZ proteins in the leukemogenic process in vivo. The PDZ-domain Binding Motif (PBM) ofthe Tax viral protein interacts with several cellular PDZ proteins including Scribble. I infectedhumanized mice either with a wild-type or a PBM-mutated provirus of HTLV-1. I showed thatinteraction of the Tax PBM with PDZ proteins enhances activated CD4+ T cells proliferationfrom 5 weeks after infection and disrupts expression of genes implicated in cell proliferation,apoptotic processes and cytoskeleton organization. This study indicated that the PBM of Taxis important for sustaining the lymphoproliferation in vivo.

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Aujourd'hui, l'un des modèles de souris humanisées le plus robuste est obtenu en injectant des cellules souches hématopoïétiques humaines (HSC) issues de foie fœtal humain et en implantant du thymus fœtal autologue. Ce modèle, appelé BLT (Bone marrow/Liver/Thymus), s'est révélé capable de supporter une reconstitution, une maturation et une sélection optimales des cellules T. Les souris BLT sont utilisées pour de nombreuses études telles que la compréhension de la biologie du VIH ou plus récemment en médecine régénérative. Grâce à ce modèle, nous avons pu d’une part étudier le rôle des cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDC) lors de l’infection par le VIH mais aussi mieux comprendre la formation in vivo de tératomes lors de l’utilisation d’iPSC. Cependant, l'une des principales limites de cette technique réside dans l'obtention du tissu fœtal. Ici, nous avons décrit un nouveau protocole de souris humanisées greffées avec du thymus humain en utilisant des matériaux plus accessibles: du thymus humain retiré lors d’une chirurgie cardiaque chez des nouveaux-nés ou des enfants, et des HSC de sang de cordon. Des morceaux de ces thymus ont été implantés dans les quadriceps de souris immunodéficientes, après avoir été mis en culture. Ces souris CCST (Cord blood and Cardiac Surgery Thymus) ont permis une prise de greffe importante et un meilleur développement des lymphocytes T humains que les souris humanisées sans thymus. Les lymphocytes T des souris CCST et BLT ont montré une fonction similaire, évaluée par des tests de prolifération ex vivo et par rejet de lignées de cellules leucémiques allogéniques in vivo. Nous avons testé l’intérêt de cette nouvelle stratégie dans le modèle de l’infection au VIH-1, qui représente le modèle type de l’utilité des BLT. Nous avons montré que les souris CCST sont sensibles à l'infection par le VIH-1 par voie muqueuse ou intrapéritonéale, comme l'indique la détection de l'ADN du VIH et des cellules p24 +, similairement aux souris BLT. Les souris CCST ont présenté des réponses de lymphocytes T spécifiques du VIH-1 ex vivo plus efficaces que les BLT. Lors du traitement antirétroviral, les souris CCST, comme les BLT, ont vu leur charge virale diminuer. Ces résultats démontrent que les souris CCST représentent une alternative au modèle de souris BLT classique. Ces thymus, éthiquement plus facile à obtenir, peuvent être utilisés pour générer un grand nombre de souris par rapport aux thymus fœtaux. / Immunodeficient mice engrafted with human immune system provide an exciting in vivo model for a better understanding of its functioning and for development of new therapies. Today, one of the most robust humanized mouse model is achieved by injecting human hematopoietic stem cells (HSC) from fetal liver along with an implantation of autologous fetal thymic tissue. This model, called BLT, was shown to be able to support an optimal T cell reconstitution, maturation and selection. BLT mice are extensively used for many studies such as understanding HIV biology or in regenerative medicine. Indeed, our work used BLT mice on one hand to study the role of plasmacytoid dendritic cells (pDC) during the HIV infection and on the other hand to better understand the formation of teratomes from iPSCs in vivo. However, one of the biggest limitations of this technique is the procurement of the fetal tissue. Here we describe a new protocol to do humanized mice engrafted with human thymus pieces by using more accessible materials: human thymus obtained during cardiac surgery and cord blood HSC. Indeed, thymus is spontaneously removed during cardiac surgery in neonates and young children, thus it is an easy and ethical way to obtain this tissue. Those thymuses pieces were implanted in the quadriceps of a immunodeficient mice, after being put in culture. CCST mice (Cord blood and Cardiac Surgery Thymus) exhibited a significant engraftment of T-cells, compared to humanized mice without thymus. T-cells from both CCST and BLT mice showed a similar function as evaluated by proliferation assays upon PHA stimulation ex vivo and rejection of allogeneic leukemic cells lines in vivo. CCST mice were susceptible to HIV-1 infection via mucosal or intraperitoneal route, as shown by detectable viral load, HIV DNA and p24+ cells, at similar levels to those of BLT mice. Importantly, CCST mice displayed more effective ex vivo HIV-1-specific T-cell responses compared to BLT. Upon antiretroviral treatment, CCST mice, like BLT, were able to diminish the viral load. Our data suggest that CCST mice represent an alternative to the regular BLT mouse model. Those easy-to-access thymuses can be used to generate a large number of mice compared to fetal thymuses.