Les recherches menées sur les cellules dendritiques tolérogènes au cours des 20 dernières années ont abouti à leur application thérapeutique dans plusieurs essais cliniques. Parmi ces essais, notre équipe est pionnière en transplantation rénale en réalisant de la thérapie cellulaire à l’aide des cellules dendritiques tolérogènes autologues générées avec une faible dose de GM-CSF (ATDC). Nos études précliniques ont démontré que ces cellules sont capables d’augmenter la survie de différentes allogreffes chez les rongeurs et n'induisent pas d'effets indésirables chez les primates. Lors de ma thèse, j’ai montré que les ATDC humaines présentent une faible expression de molécules co-stimulatrices, ne maturent pas et inhibent la prolifération des cellules T. De plus, les ATDC présentent un phénotype, un profil transcriptomique et un métabolisme particuliers qui les dissocient de d’autres cellules myéloïdes. Afin de déterminer les mécanismes suppressifs de ces cellules, j’ai réalisé différents tests démontrant que les ATDC sont capables d’inhiber la prolifération des cellules T CD4+, d’altérer la production d'IFN et IL- 17A et d’induire la différenciation CD4+CD25+FoxP3hiTreg par des mécanismes indépendants du contact cellulaire. L'analyse du surnageant des ATDC (ATDC-SN) a révélé que ces cellules produisent une forte concentration de lactate,qui est en partie responsable de leur effet immunosuppresseur. Cette étude a permis de démontrer que la sécrétion d’acide lactique est un nouveau mécanisme des ATDCs et ouvre une nouvelle perspective de thérapie cellulaire associée à la production de petites molécules.. / The research focused on tolerogenic dendritic cells during the last 20 years has culminated on their therapeutic application in several clinical trials. Among these trials, our team is currently conducting the first trial in the context of kidney transplantation using tolerogenic dendritic cells generated with low dose of GM-CSF (ATDC). We previously reported that Tol-BMDC generated with this protocol prolong thesurvival of different allografts in rodent models and do not induce adverse effects in nonhuman primates. In this work I demonstrated that ATDC derived from human monocytes, similarly to their bone marrow equivalent, display a low expression of costimulatory molecules, do not maturate and impair T-cell proliferation. Interestingly, ATDC display a particular phenotype, transcriptomic profile and metabolism comparing to other myeloid cells. In order to determine the suppressive mechanisms of these cells, I performed different assays demonstrating that ATDC impaired CD4+T-cells proliferation and IFN and IL-17A production, and induced de novo CD4+CD25+FoxP3hiTreg by contactindependent mechanisms. The analysis of ATDC supernatant (ATDC-SN) revealed a high concentration of lactate. I demonstrated that this lactate production is in part responsible of ATDC immunosuppressive effects. This study allowed to demonstrate that lactic acid secretion is a novel mechanisms displayed by ATDC and opens a new perspective of cell therapy based on the production of small molecules.

L’objectif prioritaire de ce travail était de provoquer un état de tolérance immunologique à des allogreffes cardiaques et cutanées chez des souris injectées avec des cellules souches hématopoïétiques (CSH) transduites avec le gène de l’interleukine 10. Un deuxième but était d’améliorer la survie des greffons cutanés en utilisant des cellules dendritiques immatures tolérogène. Le foie fœtal de souris contient en moyenne 2% de cellules souches capables de se différencier dans toutes les lignées hématolymphoïdes. De plus, leur relativement faible expression des antigènes du CMH fait d’elles un matériel biologique parfois susceptible de s’adapter à un environnement allogénique. L’IL-10 est une cytokine anti-inflamatoires. Produite par les lymphocytes Th2 principalement, elle inhibe la production de cytokines pro-inflamatoires telle l’IL-2. Elle empêche aussi la fonction de présentation des antigènes des CPA. Les cellules dendritiques (DC) dérivent de CSH, elles jouent un rôle central dans l’immunité et sont capables d’interagir avec les cellules du système immunitaire inné et adaptatif. Elles sont essentielles à la mise en place d’une réponse régulatrice ou tolérogène, ceci en fonction des informations fournies par le microenvironnement cellulaire. Les résultats montrent d’une part que les CSH fœtales, de souris C57 BL/6 transduites avec le gène de l’IL-10 et injectées plusieurs fois à des souris allogéniques (BALB/c), induisent une prolongation de survie du greffon cardiaque de même souche. Cette survie est de 86.25+13.8 jours versus 11.5+0.6 jours pour les groupes contrôles. Les DC tolérogènes (tol-DC) de souris DBA1 traitées avec le TNFα sont injectées à des souris allogéniques (BALB/c). Il en résulte une prolongation de survie du greffon cutané de même souche que les tol-DC : 15 jours vs 7.5 jours pour les contrôles. Seuls les animaux transplantés avec des tol-DC présentent un état de tolérance autorisant la prolongation de la survie de greffonsallogéniques / The main objective of this work was to induce a state of immunological tolerance to cardiac and skin allografts in mice injected with hematopoietic stem cells (HSCs) transduced with the gene for interleukin 10 (IL-10). A second goal was to improve the survival of skin grafts using immature dendritic cells well known for their tolerogenic function. Mouse fetal liver contains 2% of stem cells on average that can differentiate into all blood-lymphoid lineages. In addition, their relatively low antigen expression of major histocompatibility complex (MHC) makes them a biological material sometimes capable to adapt to an allogeneic environment. IL-10 is a cytokine with anti-inflammatory properties. Mainly produced by Th2 lymphocytes cells, IL-10 inhibits the production of pro-inflammatory cytokines such as IL-2. It prevents antigen presenting function of APCs. Dendritic cells (DC) derived from HSCs and play a central role in immunity. They are able to interact with cells of the innate and adaptive immune system. They are essential to the establishment of a regulatory or tolerogenic response, this based on the information provided by the cellular microenvironment. Results firstly show that fetal HSC of C57 BL/6 mice transduced with IL-10 gene and injected several times to allogeneic mice (BALB/c) sublethally irradiated induce a prolongation of heart transplant survival of the same strain. This survival is of 86.25+13.8 days in comparison with 11.5+0.6 days for control groups. Tolerogenic dendritic cells (tol-DC) of DBA1 mice treated with TNFα are injected into allogeneic mice (BALB/c) sublethally irradiated. This results in a prolongation of skin graft survival of same strain as tol-DC: 15 days compared to 7.5 days for the control groups. Only tol-DC transplanted animals have a tolerance state allowing prolonged survival of allogeneic skin grafts

Cellular therapy is emerging as a clinically viable strategy in the field of solid organ transplantation, where it is expected to reduce the dependency on conventional immunosuppression. This has produced a demand for highly sensitive methods to monitor the persistence and tissue distribution of administered cells in vivo. However, tracking cells presents significant challenges. In many cases transplanted cells are autologous with the immune system of the transplant recipient, and hence are invisible to typical methods of detection. To enable their differentiation, the cells must be labelled with a suitable, non-toxic and long lifetime label, prior to their administration to patients. In addition, administered cells represent only a small fraction of the recipient's endogenous cells, which necessitates the use of an extremely sensitive detection method. Laser ablation – inductively coupled plasma – mass spectrometry (LA-ICP-MS) is an exquisitely sensitive analytical technique, capable of imaging trace elements in complex samples, at high spatial resolution.