Les infections graves entraînent une dysrégulation de la réaction inflammatoire associée à une immunodépression complexe associée à la survenue d’infections nosocomiales. Les mécanismes cellulaires et moléculaires qui régulent ces phénomènes demeurent largement incompris. A l’interface entre système immunitaire inné et adaptatif, les cellules dendritiques et les lymphocytes innés pourraient être impliqués dans l’immunodépression post-infectieuse. Par ailleurs, les récepteurs de type Toll (TLR) déterminent l’amplitude de la réponse inflammatoire initiale, mais leur contribution dans le développement de l’immunodépression post-infectieuse n’a pas été établie. Les objectifs de ce projet de recherche étaient d’investiguer le rôle des cellules dendritiques, des lymphocytes de type innés et des voies de signalisation dépendantes des TLRs dans l’immunodépression induite par le sepsis. Nous avons mené ce programme de recherche en combinant une double approche translationnelle et expérimentale. Nous avons étudié la cinétique des cellules dendritiques circulantes chez le patient septique et montré que leur déplétion était associée à la survenue d’infections nosocomiales. L’analyse des trois souspopulations de lymphocytes T innés (lymphocytes γδ, NKT et MAIT) chez le patient septique a montré que seuls les lymphocytes MAIT présentaient une déplétion associée au sepsis sévère, dont la persistance était également corrélée à la survenue d’infections nosocomiales. Enfin, à l’aide de souris knockout nous avons étudié le rôle de TLR2, TLR4 et TLR5 sur la réponse anti-bactérienne dans un modèle murin de pneumonie secondaire à P. aeruginosa à distance d’un sepsis polymicrobien sublétal. Nous avons montré que les souris déficientes pour TLR2 étaient protégées de l’infection secondaire grâce à une meilleure clairance bactérienne. Ce travail introduit des perspectives nouvelles dans la physiopathologie de l’immunodépression post-infectieuse et suggère des applications thérapeutiques potentielles. / Severe sepsis leads to a dysregulated inflammatory response followed by a complex immunosuppressive state that can favor the emergence of nosocomial infections. The cellular and molecular mechanisms that drive the post-infective immunosuppression remain poorly understood. They may involve immune cells that link innate and adaptive immunity such as dendritic cells or innate-like lymphocytes. Furthermore, Toll-like receptors (TLR) are critical determinants of the inflammatory response but their role to the development of sepsis-induced immune dysfunction are unknown. The aim of this research project was to investigate the role of dendritic cells, innatelike T cells and TLR-dependent signalling pathways in the sepsis-induced immunosuppression process. For this purpose, we combined a translational and experimental approach. We assessed dendritic cells blood count in septic patients and showed that the depletion of dendritic cells was associated with the advent of nosocomial infections. We studied 3 populations of innate-like T-cells (γδ lymphocytes, NKT- and MAIT-cells) in septic patients and demonstrated that only the MAIT-cells presented a significant depletion following severe sepsis, the persistence of which was correlated with the advent of nosocomial infection. Last, using knockout mice, we analyzed the relative contribution of TLR2, TLR4 and TLR5 to the host response in a model of late-onset secondary Pseudomonas aeruginosa pneumonia following a sublethal polymicrobial sepsis. We observed that TLR2 deficient mice were specifically protected against the secondary pneumonia through a better bacterial clearance. Our results provide new insights in the pathophysiology of post-infective immunosuppression and suggest potential therapeutic applications.

Abstract Helicobacter pylori is a Gram-negative bacterium, which infects the stomach of more than 50% of the population worldwide. In addition to being the most important risk factor for gastric cancer and peptic ulcers, H. pylori infection is a risk factor for several extra-digestive diseases including dyslipidemia. The consequences of having an H. pylori infection are significantly influenced by the inflammatory response of the host. The pattern recognition receptor Toll-like receptor 4 (TLR4) and the cytokine interleukin 6 (IL6) are important mediators of inflammation in H. pylori related diseases. We have analyzed a series of control subjects and patients with dyspepsia, peptic ulcers or gastric cancer for frequent genetic polymorphisms of the TLR4 and IL6 genes. The prevalence of H. pylori infection, the histologic features of gastritis and cancer and serum endocrine markers and lipid concentrations were also analyzed. Furthermore, the expression of TLR4 was analyzed in specific cell types of gastric mucosa by immunohistochemistry. The TLR4 wild type genotypes of polymorphisms +896 and +1196 were associated with an increased risk of peptic ulcers. The same genotypes also associated with higher serum gastrin levels, but not with atrophy or other features of gastritis. The TLR4 expression was seen in the gastrin and somatostatin secreting cells of gastric mucosa. These results suggest a regulatory link between TLR4 and gastrin secretion. Such a link indicates the presence of a novel effector mechanism for innate immunity in modifying the host endocrine function. The IL6 -174 polymorphism associated significantly with a risk of the diffuse type of gastric carcinoma but not with the intestinal type or its precursor conditions. Finally, we demonstrated that H. pylori infections modify HDL serum levels significantly only in IL6 -174 CC genotype patients, which suggests that the detrimental effects of H. pylori infections on HDL levels are transmitted through IL6. These results clarify the mechanisms of H. pylori related diseases and open new possibilities for research on peptic ulcer disease, gastric cancer and dyslipidemia. / Tiivistelmä Helicobacter pylori on yleinen ihmisen mahalaukussa esiintyvä Gram-negatiivinen bakteeri. Helikobakteeri on tärkein mahasyövän ja maha- ja pohjukaissuolihaavan riskitekijä ja se on myös muun muassa rasva-aineenvaihdunnan häiriöiden riskitekijä. Ihmisen tulehdusvaste vaikuttaa merkittävästi helikobakteeri-infektion seurauksiin. Tollin kaltainen reseptori 4 (TLR4), joka on hahmontunnistusreseptori ja tulehduksenvälittäjäaine interleukiini 6 (IL6) ovat tärkeitä ihmisen tulehdusvasteeseen osallistuvia proteiineja. Olemme tutkineet dyspepsiaa, maha- ja pohjukaissuolihaavaa ja mahasyöpää sairastavilta potilailta sekä kontrollihenkilöiltä TLR4:n ja IL6:n geenien yleisiä emäsjärjestyksen polymorfioita. Tutkimme myös helikobakteeri-infektion yleisyyttä ja histologisia piirteitä, mahasyövän histologisia piirteitä ja seerumin merkkiaineita ja lipidipitoisuuksia. Lisäksi tutkimme TLR4:n ilmenemistä mahan limakalvolla immunohistokemiallisesti. TLR4:n polymorfismien +896 ja +1196 villin tyypin genotyypit liittyivät kohonneeseen maha- ja pohjukaissuolihaavan riskiin. Samat genotyypit liittyivät myös korkeampiin gastriinitasoihin. TLR4:ä esiintyi mahalaukun limakalvolla gastriinia tai somatostatiinia ilmentävissä soluissa. Täten TLR4:n ja maha- pohjukaissuolihaavariskin yhteys näyttää välittyvän gastriinin erityksen kautta, mikä viittaa uuteen säätely-yhteyteen luontaisen immuniteetin ja mahalaukun umpieritysjärjestelmän välillä. IL6 -174 -polymorfismi yhdistyi diffuusin tyypin mahakarsinooman riskiin mutta ei intestinaalisen tyypin karsinooman riskiin. Helikobakteeri-infektio yhdistyi pienentyneisiin HDL-kolesterolipitoisuuksiin vain potilailla, joilla oli IL6 -174 CC genotyyppi, mikä viittaa helikobakteerin kolesterolitasoille haitallisen vaikutuksen välittyvän IL6:n kautta. Nämä tulokset antavat lisätietoa helikobakteerin aiheuttamien sairauksien mekanismeista ja avaavat uusia tutkimuspolkuja myös mahahaavan, mahasyövän ja rasva-aineenvaihdunnan häiriöiden kliiniseen tutkimukseen.

Les interférons de type I (IFN-I) peuvent être produits par toutes les cellules mais les rares cellules dendritiques plasmacytoïdes en sont les principales cellules productrices. L’IFNa orchestre de nombreux mécanismes pathogéniques dans l’infection par le virus de l’immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1). L’étude de modèles physiologiques et pathophysiologiques peut fournir des informations cruciales sur les moyens d’exploiter la signalisation de l’IFNa dans un but thérapeutique. Les pDCs de femmes produisent plus d’IFNa en réponse à la stimulation du récepteur Toll-like 7 (TLR7) que les pDCs d’hommes. Les mécanismes impliqués dans cette différence n’ont été que partiellement identifiés. Nous démontrons ici un mécanisme par lequel la plus forte expression d’IRF5 dans les pDCs chez les sujets sains féminins, sous le contrôle d’ERa, participe à leur production plus élevée d’IFNa en réponse à TLR7. La co-infection par le virus de l’hépatite C (VHC) est aujourd’hui l’une des principales causes de mortalité parmi les individus infectés par le VIH-1. Nous avons émis l’hypothèse que l’activation immunitaire chronique plus élevée rapportée chez des individus co-infectés par le VIH-1 et VHC pourrait être due à un dysfonctionnement de la voie de TLR7/IFN-I dans les pDCs. Nos données montrent que le VHC entraîne, chez des individus infectés par le VIH-1, des altérations associées aux pDCs et à l’IFNa, qui sont associées ˆ la sévérité de la maladie hépatique. Nos résultats suggèrent que les patients co-infectés par le VIH-1 et le VHC, même à fibrose minime, pourraient bénéficier d’un traitement plus précoce. / Type I interferons (IFN) can be produce by any cell type but plasmacytoid dendritic cells (pDC) are the main producers. IFNa orchestrates multiple pathogenic mechanisms in human immunodeficiency virus 1 (HIV-1). Studying physiological and pathophysiological model scan provide critical informations on how to harness IFNa signaling for therapeutic purposes. pDCs from females produce more IFNa upon Toll-like receptor (TLR) 7 stimulation than pDCs from males. The mechanisms underlying such difference have only been partially identified. We demonstrate here a mechanism by which increased IRF5 expression in females, under the control of the esrogen receptor a, contribute to increased IFN? production upon TLR7 stimulation. HCV co-infection is one of the major cause of mortality among HIV-1 infected individuals. We hypothesized that increased chronic immune activation observed in HCV-HIV-1 co-infected individuals may be related to altered TLR7/IFNa signaling in pDCs. Our data show that HCV triggers alterations in pDCs and IFNa signaling in HIV-1 co-infected individuals, which are associated to hepatic disease severity. Our results suggest that HCV-HIV-1 co-infected individuals, even with minimal fibrosis, may benefit from ealier treatment initiation.

Die Gliazellen des enterischen Nervensystems galten lange Zeit lediglich als Packmaterial der Neuronen. Erst in den letzten Jahren rückte dieser Zelltyp in das Interesse der Forschung, weil mehrere Studien eine Schlüsselrolle bei der Erhaltung der Darmwandintegrität postulierten. Da bisher wenig über die immunphysiologischen Eigenschaften der enterischen Gliazellen bekannt war, wurde in dieser Arbeit deren Bedeutung bei der angeborenen intestinalen Immunantwort untersucht. Hierfür wurden Primärkulturen von enterischen Gliazellen eingesetzt, welche aus dem Plexus myentericus adulter Ratten stammten. Es wurde erstmalig nachgewiesen, dass enterische Gliazellen über Toll like und NOD-Rezeptoren (TLR 2, TLR 4, TLR 6, TLR 7, TLR 9, NOD 1, NOD 2) pathogene bakterielle Muster (PAMPs) erkennen. Dabei zeigte sich, dass eine enge Vernetzung zwischen den Toll-like-Rezeptoren besteht. Einerseits findet eine Liganden-spezifische Regulierung der Toll-like-Rezeptoren statt, anderseits beeinflussen TLR spezifische Liganden die mRNA-Expression weiterer Toll-like-Rezeptoren. In der Analyse der intrazellulären Signalweiterleitung konnte die Existenz verschiedener Adaptor- und Interaktionsmoleküle wie RICK und Myd88 sowie der IKK / NF κB Signalweg mit Degradierung von IκB α nach Aktivierung durch LPS belegt werden. Aktivierte enterische Gliazellen sind eine Quelle für pro- und anti-inflammatorische Interleukine (IL-1α, IL 1β, IL 6, IL-10, IL-12), TNF α und Chemokine (Ccl-2, Cxcl-9, Cxcl-10). Sie können somit weitere immunkompetente Zellen rekrutieren und agieren vermutlich als Schnittstelle zwischen der angeborenen und erworbenen Immunantwort. Die Ergebnisse dieser Arbeit implizieren, dass es sich bei enterischen Gliazellen um einen zusätzlichen immunregulatorischen Zelltyp im Darm handelt, welcher aktiv bei der angeborenen Immunabwehr mitwirkt. Neben pro inflammatorischen Eigenschaften tragen enterische Gliazellen auch zur Darmprotektion während Entzündungsprozessen bei. Daraus ergibt sich eine komplexe Funktionalität der enterischen Gliazellen bei der immunologischen Homöostase im Darm.

[ES] Los receptores tipo Toll, TLR, son receptores clave en la defensa contra los patógenos capaces de iniciar la respuesta inmunitaria innata para proteger al huésped. Su papel no solo se relega a responder a estímulos foráneos, sino que también pueden detectar daños en los tejidos o células lesionadas induciendo su respuesta a lo que se conoce como "inflamación estéril". Las células del sistema inmunitario no son las únicas que presentan TLR; también se encuentran en células de la glía, neuronas y precursores neurales (NPC). Concretamente, TLR2 y TLR4 en NPC en cerebro contribuyen a la determinación del destino celular y plasticidad neuronal durante el desarrollo. Sin embargo, sus funciones en la fisiología y patología de la médula espinal no están bien definidas, así como en procesos críticos como la neurogénesis, autorrenovación o proliferación. Esta tesis doctoral, distribuida entre tres capítulos, se ha centrado 1) en el estudio del papel de TLR2 y TLR4 en precursores derivados de medula espinal neonatal (Capítulo 1); 2) en evaluar el papel de ambos, TLR2 y TLR4 en el proceso de regeneración espontánea o tras trasplante ectópico de NPC, en un modelo de lesión medular inducida (Capítulo 2); 3) en el estudio del papel de TLR4 en la modulación del fenotipo inflamatorio en respuesta al proteoglicano condroitín sulfato (CSPG) secretado tras la lesión medular con actividad inhibitoria del recrecimiento axonal tras lesión medular (Capítulo 3). / [CA] Els receptors tipus Toll, TLR, són receptors clau en la defensa contra els patògens capaços d'iniciar la resposta immunitària innata per a protegir l'hoste. El seu paper no sols es relega a respondre a estímuls forans, sinó que també poden detectar danys en els teixits o cèl·lules lesionades induint la seua resposta al que es coneix com a "inflamació estèril". Les cèl·lules del sistema immunitari no són les úniques que presenten TLR; també es troben en cèl·lules de la glia, neurones i precursors neurals (NPC). TLR2 i TLR4 en NPC en cervell contribueixen a la determinació del destí cel·lular i plasticitat neuronal. No obstant això, les seues funcions en la fisiopatologia de la medul·la espinal no estan ben definides, així com en processos crítics com la neurogènesi, autorenovació o proliferació. Aquesta tesi doctoral, distribuïda entre tres capítols, s'ha centrat: 1) En l'estudi del paper de TLR2 i TLR4 en precursors derivats de medul·la espinal neonatal (Capítol 1); 2) A avaluar el paper de tots dos, TLR2 i TLR4, en el procés de regeneració espontània o després de trasplantament ectòpic de NPC, en un model de lesió medul·lar induïda (Capítol 2); 3) En l'estudi del paper de TLR4 en la modulació del fenotip inflamatori en resposta al proteoglicà condroití sulfat (CSPG) secretat després de la lesió medul·lar amb activitat inhibitòria del recreixement axonal després de lesió medul·lar (Capítol 3). / [EN] Toll-like receptors, TLRs, are key receptors in the defence against pathogens capable of initiating the innate immune response to protect the host. Their role is not only limited to responding to foreign stimuli, but they can also detect damage to injured tissues or cells, inducing their response to what is known as 'sterile inflammation'. Immune system cells are not the only cells that display TLRs; they are also found in glial cells, neurons and neural precursors cells (NPCs). TLR2 and TLR4 NPCs from brain contribute to cell fate determination and neuronal plasticity. However, their roles in spinal cord pathophysiology and in critical processes such as neurogenesis, self-renewal or proliferation are not well defined. This doctoral thesis, distributed among three chapters, has focused: 1) on the study of the role of TLR2 and TLR4 in neonatal spinal cord-derived precursors (Chapter 1); 2) on evaluating the role of both TLR2 and TLR4 in the process of spontaneous regeneration or after ectopic transplantation of NPC, in a model of induced spinal cord injury (Chapter 2); 3) to study the role of TLR4 in modulating the inflammatory phenotype in response to chondroitin sulphate proteoglycan (CSPG) secreted after spinal cord injury with inhibitory activity on axonal regrowth after spinal cord injury (Chapter 3). / The student has been granted with a PhD fellowship from a predoctoral program at the CIPF and with International Research and Training Exchange Programme at the CIPF. This work has been supported by the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (projects RTI2018-095872-B-C21; MAT2015-66666-C3-R; SAF2015-69187R) and Spanish Ministry of Heath, PNSD2018 I003. / Sánchez Petidier, M. (2022). Toll-like receptors in spinal cord derived neural precursor cells: implications on spinal cord injury and cell transplantation [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/180753 / TESIS

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