Les monocytes sont des leucocytes circulants dont la caractérisation est longtemps restée difficile. La dissection de l’ensemble de ces cellules en sous-populations fonctionnelles chez l’homme reste à ce jour insuffisante. Les monocytes sont cependant des précurseurs circulants de plusieurs populations de cellules dendritiques et de macrophages tissulaires, et occupent donc à ce titre une place prépondérante dans la mise en place des réponses immunitaires normales et pathologiques.À l'heure actuelle, trois sous-populations sont décrites chez l’homme : les monocytes classiques CD14+CD16neg, les non-classiques CD14dimCD16+ et les intermédiaires CD14+CD16+. Fonctionnellement, ces sous-populations sont diverses et hétérogènes et dotées de propriétés pro- et anti-inflammatoires apparemment redondantes. En pathologie, une augmentation du ratio entre CD16+ et CD16neg monocytes a été décrite en situation inflammatoire, suggérant un rôle des premières dans le développement et/ou l’amplification de l’inflammation. Parmi les monocytes non-classiques, des cellules capables de détecter des altérations de l’endothélium et ayant donc des propriétés spécifiques de surveillance du lit vasculaire ont été identifiées et caractérisées. Dans le but d’obtenir une meilleure définition des populations monocytaires et de les subdiviser en sous-populations où l’identification des fonctions de ces cellules serait plus accessible, je me suis attachée, dans ce travail de thèse, à analyser les différentes populations de monocytes humains circulants de manière aussi exhaustive que possible et avec les outils d’analyse biologiques et informatiques actuels. Les résultats, obtenus par l’analyse en cytométrie de flux de PBMC de 28 donneurs sains après marquage des cellules par vingt anticorps dirigés contre les molécules de surface, ont révélé l’existence d’une population de monocytes de plus grande taille. Ces « large » monocytes se subdivisent également en populations CD16neg et CD16+ (monocytes la14+16neg et la14+16+). Les monocytes restant ou « small » se composent de sm14+16neg largement majoritaires, de sm14+16+, et de sm14dim16+ auxquels se rajoutent des monocytes sm14lo16neg dont nous confirmons l’existence. L’expression des divers marqueurs sélectionnés a été faite par des méthodes d’analyse classiques, manuelles, ainsi que par l’utilisation d’algorithmes d’analyse non-supervisée. Les résultats ont montré les particularités d’expression propres à chaque population mais ont aussi indiqué que l’hétérogénéité phénotypique à l’intérieur de ces six populations de monocytes reste importante. Cependant, des profils d’expression qui sont partagés par plusieurs donneurs sains ont été identifiés. L’expression des molécules d’adhésion telles que CD49d, CD62L, CD162, ainsi que CD43 a été particulièrement utile pour cette identification. Quatre groupes phénotypiques majeurs ont ainsi été définis chez les 28 donneurs sains analysés. / Monocytes are circulating leukocytes which characterization has long been difficult. Dissection of these cells into functional subpopulations in humans is still insufficient. Monocytes are however circulating precursors of several populations of dendritic cells and tissue macrophages, and play a prominent role in the development of immune response in steady state and pathology. At present, three monocyte subpopulations are described in humans: classical CD14+CD16neg, non-classical CD14dimCD16+ and intermediates CD14++CD16. Functionally, these subpopulations are diverse and heterogeneous and with apparently redundant pro - and anti-inflammatory properties. In pathology, an increase in the ratio of CD16 + to CD16neg monocytes has been described in inflammatory situation, suggesting a role of the former in the development and amplification of inflammation. Among the non-classical monocytes, cells that can detect changes in the endothelium and having then specific properties of vascular bed monitoring have been identified and characterized. In order to get a better definition of monocyte populations and break them down into subpopulations in which the identification of the cell functions would be more accessible, I endeavoured in this thesis work to analyse different populations of circulating human monocytes as comprehensively as possible and with state of the art analytical and computer tools. The results of flow cytometry analysis of PBMC from 28 healthy donors after cell staining with twenty antibodies directed against surface molecules revealed the existence of a population of monocytes of larger size.

Les monocytes détectent des signaux métaboliques circulants qu’ils traduisent en signaux immunologiques. ils infiltrent les tissus inflamés et sont également les précurseurs des macrophages. Dans l’obésité, la fréquence, le nombre, le phénotype et la fonctionnalité des sous populations de monocytes (CD14++CD16- [CM], CD14++CD16+ [IM] et CD14+CD16++ [NCM]) sont spécifiquement modulés. Le phénotype des monocytes est pro-inflammatoire avec une plus forte réponse à la stimulation de TLR4 et de TLR8. Nos travaux suggèrent une capacité migratoire accrue des CM et des IM. La comparaison du transcriptome des sous populations chez des sujets obèses et des témoins, révèle une signature spécifique de chaque sous population montrant un plus fort impact de l’obésité sur les CM. Ils soutiendraient l’inflammation en modulant des gènes impliqués dans la signalisation cellulaire. Ils migreraient avec les IM vers les tissus inflamés. Les NCM resteraient plus longtemps dans la circulation où leur fonction de « patrouilleurs » serait accrue. Les gènes les plus modulés par les CM et les IM, respectivement Clusterine et CDGSH iron sulfur domain 1 sont des ponts entre la réponse immunitaire, le métabolisme et la réponse au stress. L’étude des « tops » gènes dont l’expression est la plus fortement modulée et des fonctions les plus probablement modulées révèle que le métabolisme des monocytes serait modifié dans l’obésité. Ce travail ouvre des perspectives concernant : 1) une éventuelle composante auto-immune de l’inflammation de bas grade et 2) des relations entre des modifications du métabolisme des monocytes et leur fonctionnalité. / Systemic inflammation is pivotal in establishing and sustaining the obesity low-grade inflammatory status. Studying monocytes is important because they can detect metabolic cues in the circulation that are then translated into immunological factors. Monocytes infiltrating inflamed tissues are also macrophage precursors. In obesity, frequency, number, phenotype and functionality of the three monocyte-subsets (CD14++CD16- [CM], CD14++CD16+ [IM] et CD14+CD16++ [NCM]) are specifically altered. We observed a pro-inflammatory phenotype of monocytes in obesity with an increased response to TLR4 and TLR8 stimulation. Our work suggests an increased migratory capacity of CM and IM. Comparison of the transcriptome of the three subsets in obese and control subjects shows an increased imprint of obesity on CM. CM could sustain inflammation by modulating genes involved in cell signaling. They most probably migrate with the IM toward inflamed tissues. Whereas, NCM should stay longer in the circulation where their patrolling function could be increased. The most modulated genes by CM and IM, respectively Clusterin and CDGSH iron sulfur domain 1 (CISD1) are bridges between immune response, metabolism and stress response. The analysis of the top modulated genes and of the most probably modulated functions indicates that monocyte metabolism is altered by obesity. We open new paths of research: 1) a possible auto-immune trait of the low grade inflammation and 2) a possible link between altered monocyte metabolism and their functionality.