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Streptococcus suis et Streptococcus du groupe B (GBS) sont deux bactéries encapsulées qui induisent des pathologies similaires chez l’homme et/ou l’animal, incluant septicémies et méningites. La capsule polysaccharidique (CPS) est un facteur de virulence clé de ces deux pathogènes et les anticorps (Ac) anti-CPS présentent un bon potentiel protecteur. Néanmoins, ces molécules sont faiblement immunogéniques et les mécanismes de la génération de la réponse humorale anti-CPS demeurent méconnus. L’objectif principal de cette thèse était d’évaluer les caractéristiques et les mécanismes du développement de la réponse Ac dirigée spécifiquement contre les CPS de S. suis et GBS, ainsi que l’effet de la biochimie de la CPS dans cette réponse. Nous avons étudié S. suis types 2 et 14 et GBS types III et V, dont les CPS présentent plusieurs similarités dans leurs compositions et leurs structures, incluant la présence d’acide sialique, un sucre potentiellement immunosuppresseur, tout en possédant une antigénicité propre. Nous avons tout d’abord analysé la nature de la réponse Ac anti-CPS sérique face à la bactérie entière. Les souris infectées par S. suis développent une réponse très faible (S. suis type 2) voire insignifiante (S. suis type 14) de profil isotypique restreint à l’IgM et sont incapables de monter une réponse mémoire efficace face à une seconde infection. Un profil similaire est obtenu chez le porc infecté par S. suis type 2. On détecte des titres d’IgM anti-CPS significatifs chez les souris infectées par GBS (type III ou V). Toutefois, la magnitude de la réponse reste globalement faible et aucune commutation de classe n’est observée. Nous avons ensuite examiné l’influence de la biochimie de la CPS sur ces profils de réponse en conduisant des expériences avec la CPS hautement purifiée de ces pathogènes. Tandis que la CPS de GBS type III administrée aux souris conserve des propriétés immunogéniques similaires à celles observées durant l’infection par la bactérie intacte, les CPS de S. suis type 2 et GBS type V perdent toute capacité à induire une réponse Ac spécifique. L’analyse de l’interaction in vitro des CPS avec les cellules dendritiques (DC) murines, des acteurs clés dans la détection des pathogènes et l’orchestration des réponses immunitaires subséquentes, révèle que ces molécules stimulent la production de niveaux conséquents de chémokines via différents récepteurs. Néanmoins, les CPS sont inaptes à induire la sécrétion de cytokines et elles interfèrent avec la capacité des DC à exprimer BAFF, une cytokine clé dans la différenciation des lymphocytes B en plasmocytes. L’utilisation de CPS chimiquement désialylées démontre que l’acide sialique ne joue aucun rôle immunosuppresseur majeur dans le développement de la réponse Ac dirigée contre les CPS purifiées de S. suis ou GBS, ni sur l’interaction des CPS avec les DC in vitro, ni sur profil de la réponse in vivo. D’autres propriétés biochimiques intrinsèques à ces CPS seraient responsables de l’inaptitude de l’hôte infecté à monter une réponse Ac adéquate et les identifier constituera un outil précieux pour une meilleure compréhension de l’immunopathogénèse de S. suis et GBS ainsi que pour développer des moyens de lutte efficaces contre ces bactéries. / Streptococcus suis and Group B Streptococcus (GBS) are two encapsulated bacteria that induce similar pathologies in humans and/or animals, including septicemia and meningitis. The capsular polysaccharide (CPS) is a major virulence factor for both pathogens and CPS-specific antibodies (Ab) display a good protective potential. However, CPSs are weak immunogenic molecules and the mechanisms of the generation of the CPS-specific humoral response remain poorly known. Thus, the main objective of this thesis was to evaluate the characteristics and the mechanisms of the development of the Ab response directed against S. suis and GBS CPSs, as well as the influence of the biochemistry of the CPS on this response. We worked with S. suis types 2 and 14 and GBS types III and V, whose CPSs present several similarities in their compositions and structures, including the presence of sialic acid, a potentially immunosuppressive sugar, while being very distinct antigens. Initially, we analyzed the features of the CPS-specific serum Ab response to whole bacteria. S. suis-infected mice developed a very low (S. suis type 2) to undetectable (S. suis type 14) response restricted to the IgM isotype, and were unable to mount an efficient memory response after a secondary infection. A similar profile of response was obtained in S. suis type 2-infected pigs. We detected significant CPS-specific IgM titers in GBS-infected mice (type III or V). Nonetheless, the magnitude of the response remained globally low and no isotype switching was observed. Then, we examined the influence of the biochemistry of the CPS on these response profiles by conducting experiments with highly purified CPSs from these pathogens. Whereas the purified GBS type III CPS administrated to mice retained similar immunogenic properties as those observed during the infection with the intact bacteria, purified S. suis type 2 and GBS type V CPSs were no longer able to induce a specific Ab response. The analysis of the in vitro interaction between the CPSs and murine dendritic cells (DCs), crucial actors in the detection of pathogens and the orchestration of subsequent immune responses, revealed that these molecules stimulate the production of significant levels of chemokines through different receptors. Nevertheless, CPSs were unable to induce cytokine secretion and interfered with the ability of DCs to express BAFF, a key cytokine for B lymphocyte differentiation into plasma cells. The use of chemically desialylated CPSs demonstrated that sialic acid does not play a major immunosuppressive role in the development of the Ab response specific to purified S. suis or GBS CPSs, neither on the in vitro interaction between CPSs and DCs, nor on the profile of the in vivo response. Other biochemical properties intrinsic to these CPSs would be responsible for the inaptitude of the infected host to mount an adequate Ab response, and their identification will be a precious tool for a better understanding of the immunopathogenesis of S. suis and GBS, as well as for the development of efficient strategies to fight against these bacteria.

Streptococcus suis est un important pathogène bactérien causant de graves maladies invasives telles que la septicémie, l’endocardite, la méningite et la mort subite chez les porcs. La bactérie est également capable de causer des zoonoses, où la méningite, le choc septique et la mort pourront être observés. Comme il n’existe présentement aucun vaccin universel efficace disponible commercialement, les antibiotiques restent le seul outil efficace permettant de limiter et prévenir les infections par S. suis. Toutefois, une augmentation de la présence de résistance aux antimicrobiens est observée parmi les souches de S. suis. Cette situation est alarmante, d’autant plus que la bactérie pourrait potentiellement agir comme réservoir de gènes de résistance et les transmettre à d’autres streptocoques pathogènes, tels que Streptococcus pyogenes, Streptococcus pneumoniae et Streptococcus agalactiae, ce qui pourrait avoir de graves conséquences pour la santé animale et humaine. Il devient donc crucial d’améliorer les connaissances sur l’établissement de la réponse immunitaire contre S. suis pour pouvoir améliorer le développement de futurs vaccins efficaces. Ainsi, les objectifs de cette thèse sont d’étudier les interactions entre les cellules B et Streptococcus suis, et d’évaluer leur impact sur le développement de la réponse humorale. Dans un premier temps, une caractérisation globale de l’établissement de la réponse humorale et de l’activation des cellules B, ont été effectuées grâce à des infections expérimentales avec S. suis sérotype 2 (sérotype le plus important chez le porc et l’humain) dans un modèle murin. Ceci a permis d’observer que S. suis module la réponse des cellules B et cause un ralentissement de la formation des sites de spécialisation des cellules B activées, les centres germinatifs, accompagné d’une absence de gain d’avidité des IgG chez la souris. Également, il a été observé que les anticorps IgM ciblant la bactérie, et sa capsule polysaccharidique, étaient les plus impliqués dans l’élimination de S. suis sérotype 2 tandis que les IgGs semblaient jouer un rôle mineur. Par la suite, les cellules de la rate de souris, infectées ou non, ont été cultivées pour observer leur réponse, grâce à la production de cytokines, suite à une infection avec S. suis. Des co-cultures composées d’une combinaison de cellules dendritiques ainsi que des cellules T et B isolées à partir de la rate de souris, infectées ou non, ont également été employées pour déterminer la production spécifique des cellules T et B. Les cellules spléniques issues de souris infectées avec S. suis présentaient un profil de production de cytokines altéré, avec une plus forte production d’IL-10 que celles issues de souris naïves, ce qui pourrait partiellement expliquer la modulation de la réponse humorale observée précédemment. Les cellules B ont également été identifiées comme de fortes productrices d’IL-1β, IL-12p70 et IFN-γ, mais nécessitaient d’avoir été préalablement exposées aux antigènes bactériens pour atteindre la production maximale. Les cellules B étaient également capables d’agir de concert avec les cellules dendritiques, et produire plus de cytokines. De plus, il a été observé que la capsule polysaccharidique de la bactérie modulait la production de cytokines par les cellules du système immunitaire. Finalement, le rôle joué par la structure de la capsule polysaccharidique de la bactérie sur l’établissement et le rôle de la réponse immunitaire humorale a été évalué en comparant les capsules des sérotypes 2, 3, 4, 7, 8, 9 et 14 de S. suis. Il a été déterminé que la structure de la capsule influence la protection offerte contre la réponse immunitaire chez la souris. De plus, la CPS influence également la détection des antigènes sous-capsulaires par les anticorps, ce qui entraînerait des conséquences sur l’élimination induite grâce à ceux-ci. Également, la structure de la capsule polysaccharidique de certains sérotypes de S. suis offrirait une protection supérieure à celle d’autres sérotypes, ce qui pourrait influencer la virulence des isolats en plus d’affecter l’efficacité vaccinale grâce au masquage des antigènes de surface. Les résultats obtenus lors de cette thèse apportent de nouvelles connaissances sur le développement des anticorps contre S. suis et sur l’identité des anticorps utiles contre S. suis. De plus, des informations nouvelles ont été obtenues sur la réponse des cellules B face au contact avec S. suis et sur l’impact qu’à la capsule polysaccharidique, ainsi que sa structure, sur la détection de la bactérie par les cellules B et les anticorps. Les connaissances apportées à la communauté scientifique grâce aux travaux décrits dans cette thèse permettent d’élucider des questions importantes au sujet de S. suis et établir les bases permettant de développer des vaccins efficaces contre Streptococcus suis. / Streptococcus suis is an important bacterial pathogen that causes severe invasive diseases such as septicemia, endocarditis, meningitis, and sudden death in pigs. The bacterium is also able to cause zoonosis where meningitis, septic choc and death can be observed. Since there is currently no universal effective vaccine commercially available, antibiotics remain the sole tool available to prevent and limit S. suis infections. However, an increase in S. suis strains showing resistances has been observed. This situation is preoccupying since the bacteria could serve as a reservoir for resistance genes and could pass these genes to other pathogenic streptococci, such as Streptococcus pyogenes, Streptococcus pneumoniae and Streptococcus agalactiae, which could have dire consequences for animal and human health. Thus, it becomes crucial to deepen our knowledge on how the immune response is established against S. suis to help improve the development of future effective vaccines. The objectives of this thesis are to study the interactions between B cells and Streptococcus suis and evaluate their impact on the development of the humoral response. First, a global characterisation of the establishment of the humoral response and the activation of B cell was performed following experimental infections with S. suis serotype 2 (the most important serotype in both pigs and humans) in a mouse model. This permitted the observation that S. suis was able to modulate the response of B cells by impairing the formation of germinal centers, the specialisation sites for activated B cells, and was paired with a lack of IgG avidity increase. Additionally, it was observed that IgM antibodies that target the bacterium, and its CPS, are the ones mainly involved in the elimination of S. suis serotype 2 and IgGs played a lesser role. Following this, the cells from the spleens of mice, infected or naïve, were cultivated to observe their response, by monitoring cytokine production, following infections with S. suis. Co-culture systems comprised of a combination of dendritic cells and T and B cells isolated from the spleens of mice, infected or naïve, were also employed to determine the specific production of cytokines by T and B cells. Splenic cells isolated from mice infected with S. suis presented a cytokine production profile that was altered, and showcased a strong production of IL-10, which could explain the modulation of the humoral response previously reported. B cells were identified as strong producers of IL-1β, IL-12p70 et IFN-γ but needed to be pre-exposed to bacterial antigens to reach maximal production. Additionally, B cells were able to act in synergy with dendritic cells and produce higher amounts of cytokines. It was also observed that the capsular polysaccharide of the bacteria played a significant role and modulated the production of cytokines by immune cells. Next, the role played by the structure of the capsular polysaccharide of the bacteria on the establishment and role of the humoral response was evaluated by comparing the capsules of S. suis serotypes 2, 3, 4, 7, 8, 9 and 14. It was determined that the structure of the capsule influences the protection offered against the immune response of mice and influenced the detection of sub-capsular antigens by antibodies which could limit elimination induced by them. Additionally, the structure of the capsular polysaccharide of some serotypes of S. suis could provide higher levels of protection than other serotypes, which could have implications in the virulence of isolates and vaccine efficacy by masking surface antigens. The results obtained during this thesis bring new knowledge on the development of antibodies targeting S. suis and on the identity of useful antibodies to fight S. suis infections. Additionally, new informations have been obtained on the response of B cells following contact with S. suis and the impact that the capsular polysaccharide, and it’s structure, has on the detection of the bacteria by cells and antibodies. The knowledge brought to the scientific community thanks to the work described in this thesis bring answers to important questions surrounding S. suis and set foundations to help develop efficacious vaccines against Streptococcus suis.

Streptococcus du Groupe B (GBS) et Streptococcus suis sont deux pathogènes encapsulés qui induisent des pathologies similaires dont la méningite et la septicémie chez les animaux et/ou les humains. Les sérotypes III et V du GBS et les sérotypes 2 et 14 du S. suis (utilisés dans cette étude) sont parmi les plus prévalents et/ou les plus virulents. La capsule polysaccharidique (CPS) définit le sérotype et est considérée comme un facteur de virulence essentiel pour les deux espèces bactériennes. Malgré que plusieurs études aient été réalisées au niveau des interactions entre ces streptocoques et les cellules de l’immunité innée, aucune information n’est disponible sur la régulation de la réponse immunitaire contre ces pathogènes par les cellules dendritiques (DCs) et leur interactions avec d’autres cellules, notamment les cellules ‘natural killer’ (NK). Dans cette étude, différentes approches (in vitro, ex vivo et in vivo) chez la souris ont été développées pour caractériser les interactions entre les DCs, les cellules NK et GBS ou S. suis. L’utilisation de mutants non encapsulés a permis d’évaluer l’importance de la CPS dans ces interactions. Les résultats in vitro avec les DCs infectées par GBS ou S. suis ont démontré que ces deux pathogènes interagissent différemment avec ces cellules. GBS est grandement internalisé par les DCs, et ce, via de multiples mécanismes impliquant notamment les radeaux lipidiques et la clathrine. Le mécanisme d’endocytose utilisé aurait un effet sur la capacité du GBS à survivre intracellulairement. Quant au S. suis, ce dernier est très faiblement internalisé et, si le cas, rapidement éliminé à l’intérieur des DCs. GBS et S. suis activent les DCs via différents récepteurs et favorisent la production de cytokines et chimiokines ainsi que l’augmentation de l’expression de molécules de co-stimulation. Cette activation permet la production d’interferon-gamma (IFN-y) par les cellules NK. Cependant, GBS semble plus efficient à activer les DCs, et par conséquent, les cellules NK que S. suis. La production d’IFN-y, en réponse à la stimulation bactérienne, est principalement assurée par un contact direct entre les DCs et les cellules NK et ne dépend qu’en partie de facteurs solubles. De plus, nos résultats in vivo ont démontré que ces deux streptocoques induisent rapidement la libération d'IFN-y par les cellules NK lors de la phase aiguë de l'infection. Ceci suggère que les interactions entre les DCs et les cellules NK pourraient jouer un rôle dans le développement d’une réponse immune T auxiliaire de type 1 (T ‘helper’ 1 en anglais; Th1). Cependant, la capacité de S. suis à activer la réponse immunitaire in vivo est également plus faible que celle observée pour GBS. En effet, les CPSs de GBS et de S. suis jouent des rôles différents dans cette réponse. La CPS de S. suis empêche une activation optimale des DCs et des cellules NK alors que c’est l’opposé pour la CPS de GBS, indépendamment du sérotype évalué. En résumé, cette étude adresse pour la première fois la contribution des DCs et des cellules NK dans la réponse immunitaire innée lors d’une infection à GBS ou à S. suis et, par extension, dans le développement d’une réponse Th1. Nos résultats renforcent davantage le rôle central des DCs dans le contrôle efficace des infections causées par des bactéries encapsulées. / Group B Streptococcus (GBS) and Streptococcus suis are two encapsulated pathogens that induce similar pathologies, including septicemia and meningitis in animals and/or humans. Serotypes III and V of GBS and serotypes 2 and 14 of S. suis (evaluated in this study) are the most prevalent and/or virulent types. The capsular polysaccharide (CPS) defines the serotype and is considered as a key virulence factor for both bacterial species. Although several studies have addressed the interactions of these streptococci and various cells of the innate immune system, no information is available on the regulation of the immune response against these pathogens by dendritic cells (DCs), and their interactions with other cells, including natural killer (NK) cells. In this study, different approaches (in vitro, ex vivo and in vivo) in mice were developed to characterize the interactions between DCs, NK cells and GBS or S. suis. Non-encapsulated mutants were used to evaluate the importance of the CPS in these interactions. In vitro results with GBS- or S. suis-infected DCs showed that these two pathogens differently interact with these cells. GBS is largely internalized by DCs through multiple endocytosis mechanisms, mainly involving lipid rafts and clathrin. The use of a specific endocytosis pathway might help GBS to survive intracellularly. In contrast, S. suis is poorly internalized and, if the case, rapidly eliminated within the DCs. GBS and S. suis activate DCs through different receptors leading to the release of cytokines and chemokines and increased expression of co-stimulatory molecules. This activation allows the production of IFN- by NK cells. Yet, S. suis capacity to activate DCs and NK cells is lower than that observed for GBS. IFN- release in response to bacterial stimulation was mainly mediated by direct DC-NK cell contact and only partially dependant on soluble factors. In addition, our in vivo results showed that these two streptococcal species rapidly induce the release of IFN- by NK cells during the acute phase of the infection. This suggests that the DC-NK crosstalk might play a role in the development of a T helper 1 (Th1) response. Yet, S. suis capacity to activate the in vivo immune response was also lower than that observed for GBS. In fact, GBS and S. suis CPSs play different roles in this response. S. suis CPS prevents optimal activation of DCs and NK cells whereas it is the opposite for GBS, independently of the serotype tested. In summary, this study addresses for the first time the contribution of DCs and NK cells to the innate immune response against GBS and S. suis infections, and by extension, to the development of a Th1 response. Our results further highlight the central role of DCs in the effective control of infections caused by encapsulated bacteria.

Streptococcus suis est un important pathogène porcin et humain, causant méningites et septicémies. Des études suggèrent que S. suis dispose de facteurs de virulence, notamment sa capsule polysaccharidique (CPS), qui lui permettent de moduler les fonctions des cellules dendritiques (DCs), situées à l’interface entre l’immunité innée et adaptative. Les difficultés à développer un vaccin efficace suggèrent aussi une altération de la voie T dépendante. L’objectif général du projet était d’évaluer l’effet de S. suis sur l’activation des cellules T CD4+ ainsi que sur la capacité de présentation antigénique des DCs. Nous avons étudié dans un modèle murin in vivo la réponse T CD4+ mémoire lors d’infections primaire et secondaire. Une faible réponse mémoire centrale a été obtenue, suggérant que la réponse adaptative générée contre S. suis est limitée. Étant donné l’importance du complexe majeur d’histocompatibilité (MHC) de classe II dans la présentation antigénique, nous avons évalué in vitro et in vivo l’expression de ces molécules chez les DCs. Une modulation de l’expression du MHC-II par S. suis a été observée. L’analyse de la transcription de gènes impliqués dans la régulation transcriptionnelle et post-transcriptionnelle du MHC-II nous permet de suggérer que S. suis régule à la baisse la synthèse de nouvelles molécules et favorise leur dégradation lysosomale. Cette stratégie, dans laquelle la CPS ne jouerait qu’un rôle partiel, permettrait à S. suis d’échapper à la réponse adaptative T dépendante. Les résultats de cette étude fourniront de nouvelles perspectives dans la compréhension de la réponse adaptative lors de l’infection par S. suis. / Streptococcus suis is an important swine and human pathogen causing meningitis and septicemia. Recent studies suggest that S. suis possesses several virulence factors, including the capsular polysaccharide, which enable this pathogen to modulate dendritic cell (DCs) functions. DCs are key immune cells that bridge innate and adaptive immunity. Moreover, the difficulties in developing an effective vaccine suggest that S. suis interferes with the T-cell dependent response. The main objective of the project was to evaluate the effect of S. suis on CD4+ T-cell activation, as well as on the antigen presentation ability of DCs. We investigated the CD4+ T-cell memory response in an in vivo mouse model. A poor central memory response was obtained following primary and secondary infections with S. suis, thus suggesting that the adaptive immune response against this pathogen is limited. The major histocompatibility complex (MHC) class II is central to the antigen presentation pathway. We thus investigated in vitro and in vivo the expression of these molecules on DCs. We observed a modulation in the expression of MHC-II by S. suis. Transcriptional analysis of genes involved in transcriptional and post-transcriptional regulation of MHC-II suggests that S. suis downregulates synthesis of MHC-II molecules and promotes their lysosomal degradation. This strategy, in which the CPS would play only a partial role, might allow S. suis to evade the T-cell dependent adaptive response. Overall, these results provide new insights into the comprehension of the adaptive immune response during the infection by S. suis.

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