Zurzeit existieren keine validen Biomarker, welche die Krankheitsaktivität oder das Rezidiv-Risiko von chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen objektivierbar machen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden neue Biomarker des Immunmonitorings auf ihren Nutzen bei der Beurteilung der Krankheitsaktivität von Patienten mit chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen (CED) untersucht. Hierzu wurde bei 98 Patienten mit CED, nach positivem Votum der Ethikkommission, die intrazelluläre ATP-Konzentration der CD4+-Zellen gemessen, um diese mit der Krankheitsaktivität der Patienten in Bezug zu setzen. Die Patientendaten wurden zuvor mithilfe von standardisierten Fragebögen erhoben, um daraufhin die Krankheitsaktivitätsindices CDAI, HBI und SCCAI aus den klinischen Daten zu ermitteln. Es wurde keine signifikante Korrelation zwischen der ATP-Konzentrationen und der Krankheitsaktivität der Patienten festgestellt. Dies führte zu der Schlussfolgerung, dass Einzelmessungen der intrazellulären ATP-Konzentration von Lymphozyten nicht die Krankheitsaktivität von Patienten mit chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen widerspiegeln. Ein signifikanter Unterschied der intrazellulären ATP-Konzentration CD4+-Zellen wurde allerdings zwischen Patienten mit und ohne Infliximab-Therapie nachgewiesen. Die Patienten, die unter einer Infliximab-Therapie standen, hatten signifikant niedrigere intrazelluläre ATP-Konzentrationen der Lymphozyten (p<0,01, Mann-Whitney-U). Dieses Ergebnis verdeutlicht, dass Infliximab als TNF-α-Blocker die Immunantwort bzw. die Aktivität von Lymphozyten inhibiert. Mithilfe der intrazellulären ATP-Konzentration wäre somit evtl. ein Werkzeug gegeben, um die Effektivität der Inhibierung der lymphozytären Immunreaktion durch TNF-α-Blocker zu kontrollieren. Weiterhin wurde bei 99 CED-Patienten die Anzahl regulatorischer T-Zellen im peripheren Blut bestimmt. Hierfür wurden die Zellen mithilfe von CD4-, CD25-, CD127- und FoxP3-Antikörpern angefärbt und mittels der FACS-Analytik quantifiziert. Anschließend wurde die so ermittelte Anzahl regulatorischer T-Zellen (CD4+CD25highCD127-FoxP3+-Zellen) mit der Krankheitsaktivität der Patienten korreliert. Auch dabei wurde keine signifikante Korrelation nachgewiesen. Bei der Unterteilung der Patienten in Gruppen mit erhöhter und erniedrigter Krankheitsaktivität deutete sich ein Unterschied bezüglich der Anzahl regulatorischer T-Zellen an, der jedoch nicht signifikant war (p=0,073, Mann-Whitney-U-Test). Diese Ergebnisse führten zu der Annahme, dass sich die durchflusszytometrisch quantifizierte Anzahl regulatorischer T-Zellen ebenfalls nicht als Surrogatmarker für die Krankheitsaktivität von Patienten mit chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen eignet. Zudem wurde postuliert, dass die Quantifizierung von Tregs keine Hilfe bei der Unterscheidung zwischen den beiden Erkrankungen Morbus Crohn und Colitis ulcerosa liefern kann. Der tendenzielle Unterschied in der Anzahl von Tregs zwischen Patienten mit niedriger und erhöhter Krankheitsaktivität zeigt jedoch, dass regulatorische T-Zellen bei der Pathogenese von chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen eine Rolle zu spielen scheinen. Allerdings deutet sich auch eine Abhängigkeit von weiteren pathogenen Faktoren in der komplexen Ätiologie von chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen an. Bei 35 der CED-Patienten wurde zusätzlich eine weitere Methode zur Quantifizierung regulatorischer T-Zellen angewendet. Hierbei handelte es sich um einen DNA-Methylierungsassay, welcher die regulatorischen T-Zellen anhand einer spezifischen Demethylierungsregion der DNA (TSDR) ermittelt. Diese TSDR ist bei den Tregs demethyliert, während sie bei allen anderen Zellen des Blutes methyliert ist. Die Ergebnisse dieses Assays korrelierten jedoch nicht mit der Krankheitsaktivität der Patienten und korrelierten auch nicht mit den Ergebnissen für die Anzahl regulatorischer T-Zellen aus der FACS-Analytik. Diese Tatsache könnte zum einen darauf beruhen, dass in der FACS-Analytik im Gegensatz zum DNA-Methylierungsassay auch aktivierte T-Effektorzellen quantifiziert werden, welche nur transient FoxP3 exprimieren. Zum anderen werden mittels des DNA-Methylierungsassays auch CD8+FoxP3+-Zellen quantifiziert, welche keine oder geringe regulatorischen Eigenschaften besitzen und in der Durchflusszytometrie nicht quantifiziert werden. Zudem könnte eine fehlende Korrelation zwischen den Ergebnissen der beiden Verfahren auch daran liegen, dass sich die quantifizierten Tregs aus der Durchflusszytometrie auf die Gesamtheit der CD4+-Zellen beziehen, während sich die Tregs des DNA-Methylierungsassays auf die gesamten DNA-haltigen Zellen des Vollblutes beziehen. Zur besseren Vergleichbarkeit könnte in zukünftigen Studien ein Quotient aus Tregs und CD4+-Zellen gebildet werden. Zusammenfassend hat sich im Rahmen dieser Arbeit gezeigt, dass sich weder mithilfe der intrazellulären ATP-Konzentrationen von Lymphozyten noch der Anzahl regulatorischer T-Zellen eine Aussage bezüglich der Krankheitsaktivität oder des Rezidivrisikos von CED-Patienten treffen lässt. Da die chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen derzeit nicht heilbar sind, werden weitere Surrogatmarker zum Objektivieren der Krankheitsaktivität benötigt, um Krankheitsrezidiven zeitnah entgegenwirken zu können.

Regulatory T cells (Treg) represent a crucial CD4 T cells subset involved in maintenance of immune-tolerance. Since their first description important efforts have been undertaken to better understand their biology, their development and their mechanisms of action. However, little is known about factors controlling Treg peripheral homeostasis. The aim of this thesis work was to better define mechanisms involved in governing Treg homeostasis and to investigate the eventual contribution of perturbation of Treg homeostasis in human disease. In the first part of this thesis work we tried to define in the murine system the role played by IL-7 in governing Treg homeostasis. We showed that Treg surface expression of CD127, the IL-7 receptor alpha chain, is finely regulated as it depends on their activation as well as on their tissue localization. More importantly, we demonstrated that Treg do express functional levels of CD127, identifying these cells as potential target of IL-7. Using both genetically modified murine models of altered IL-7 signaling and adoptive transfer models, we obtained definitive evidence for a direct role of IL-7 in governing Treg cell numbers. Finally, we demonstrated that IL-7 signaling in Treg optimizes their capacity to react to IL-2 an important cytokine regulating Treg homeostasis. In the second part of this work we investigated Treg homeostasis in the context of HIV infection. Employing for the first time in HIV infection a novel consensus Treg identification strategy and applying it to different groups of HIV infected patients, including primary infected patients and HIV controllers, we showed that HIV infection is characterized by an early and long lasting alteration of Treg homeostasis. In particular we demonstrated that effector rather than naive Treg are affected by HIV infection. Moreover, we showed that effector Treg numbers inversely correlated with HIV specific CD8 T cells responses, providing ex vivo evidence of Treg involvement in HIV immunity.

Le principal cancer hématologique est le lymphome B non-hodgkinien (LNH) dont la forme la plus courante est le lymphome B diffus à grande cellule (DLBCL). La présence d'un infiltrat lymphocytaire T dans le micro-environnement d'un LNH-B nodal a été clairement associée à un bon pronostic vital des patients. Le LNH-B peut se développer dans divers tissus dont certains organes immunologiquement privilégiés, comme les yeux et le cerveau, où les réponses immunitaires sont inhibées ou retardées. Mon projet de thèse a consisté à étudier les interactions tumeur-micro-environnement immunitaire dans des sites de privilège immunitaire. Nous avons comparé les infiltrats immunitaires de lymphomes B murins à grandes cellules intra-splénique, intra-cérébral et intra-oculaire par cytométrie en flux. Les lymphocytes T (LT), majoritairement CD4+, infiltrent les lymphomes B quelles que soient leurs localisations. Les Th17, une sous-population lymphocytaire CD4+ produisant de l'IL-17, sont présents dans les 3 sites tumoraux et nous avons démontré leur rôle anti-tumoral dans le lymphome intra-oculaire. Cependant, nous avons mis en évidence l'impact suppresseur des Treg sur les LT effecteurs dans les organes immunologiquement privilégiés uniquement, par stimulation ex vivo des LT et déplétion in vivo des Treg. Lorsque cette inhibition est levée, la progression tumorale est ralentie et d'autres sous-populations T CD4+ sont favorisées en fonction de la localisation de la tumeur : les Th2 dans l'œil et les Th17 dans le cerveau. L'ensemble de ces données montre l'importance des LT effecteurs dans le contrôle du développement du lymphome B à grandes cellules y compris dans les sites immunologiquement privilégiés. Une piste importante à explorer serait de stimuler les LT effecteurs en tenant compte de la localisation pour améliorer le traitement des DLBCL.

Summary<p>Immune homeostasis relies on a subtle balance between fight towards pathogens and inhibitory mechanisms that prevent inappropriate responses against self and environmental antigens (allergy). Regulatory T (Treg) cells play a central role in this balance. Optimizing Treg effects represents a promising approach for new stratetiges aiming to induce or restore tolerance against allo or self antigens. The first part of this work demonstrates that CD4+ lymphocytes that secrete IL-17A (Th17) promote allograft rejection in a murin model of skin transplantation with minor antigen disparities. Interestingly, Treg cells strengthen rather than inhibit Th17 effector mechanisms in this model. Indeed, we found that in vivo Treg depletion prevented IL-17 production by recipient T cells. An adoptive cotransfer of Treg with naive monospecific antidonor T cells in lymphopenic hosts biased the immune response towards a dominant Th17 phenotype. Finally, we observed that IL-6 was central for balancing Treg and Th17 cells as demonstrated by the prevention of Th17 differentiation, the enhanced Treg/Th17 ratio, and rejection blockade in the absence of IL-6. In conclusion, the ability of Treg to promote a Th17 pathway of rejection we described should be considered as a potential drawback of Treg-based cell therapy.<p>Based on the hypothesis that Treg promote Th17 immune response, we tested the effect of IL-17A neutralization in a model in which long-term skin allograft survival depends on a transient in vivo Treg expansion induced by exogenous IL-2. As expected, IL-2 administration prevented rejection of MHC class II disparate skin allografts. Surprisingly this treatment was inefficient in IL17A-/- recipients. We attested that IL-17A was not required for IL-2-mediated Treg expansion, recruitment or suppressive capacities. Instead, IL-17A prevented allograft rejection by inhibiting Th1 alloreactivity independently of Treg. Indeed, T-bet expression of naïve alloreactive CD4+ T cells and the subsequent Th1 immune response was significantly enhanced in IL-17A deficient mice. Our results illustrate, to our knowledge, for the first time a protective role of IL-17A in CD4+-mediated allograft rejection process.<p>In the last part of this work, we used the same mouse model of MHC class II-mismatched skin grafts in which long-term acceptance is achieved by a short-term administration of exogenous IL-2. We first confirmed that Tregs play a central role in preventing skin graft rejection as attested by the prompt donor skin destruction occuring after Treg cell depletion.<p>In the context of IL-2-mediated anti-rejection therapy, concomitant costimulatory blockade with CTLA4-Ig paradoxically restored skin allograft rejection and Th1 alloreactivity indicating that Treg-mediated suppresion absolutely required CD28-B7 or CTLA4/B7 interactions. Further experiments showed that CTLA4-Ig inhibited IL-2-driven Treg expansion, and prevented in particular the occurrence of ICOS+ Treg endowed with potent suppressive capacities. Restoring CD28 signaling was sufficient to counteract the deleterious effect of CTLA4-Ig on Treg expansion and functionality, in keeping with the hypothesis that costimulatory blockade inhibits Treg expansion and function by limiting the delivery of essential CD28-dependent signals. Inhibition of regulatory T cell function should therefore be taken into account when designing tolerance protocols based on costimulatory blockade.<p> <p>RÉSUMÉ<p>Le bon fonctionnement du système immunitaire résulte d’un équilibre entre les réponses immunes « effectrices » qui luttent contre les pathogènes et des mécanismes « régulateurs » permettant de les contrôler. Parmi ces mécanismes inhibiteurs, les lymphocytes T régulateurs (Treg) jouent un rôle crucial. En empêchant le débordement des réponses effectrices, ils préviennent l’apparition des allergies et des maladies auto-immunes ou inflammatoires. Dès lors, il est aisé d’imaginer le potentiel thérapeutique de ces cellules pour contrecarrer les phénomènes autoimmuns ou les réponses allogéniques responsables du rejet en transplantation. C’est donc l’étude des Treg chez la souris qui se trouve au centre des nos préoccupations dans ce travail.<p>Dans la première partie, nous avons démontré le rôle des lymphocytes CD4+ sécréteurs d’IL-17A (Th17) dans le rejet de greffe de peau présentant une disparité d’antigène mineur de transplantation. Dans ce modèle de rejet « Th17 », les données indiquent que, contrairement aux lignées Th1 et Th2, la réponse Th17 est favorisée par les Treg renversant ainsi le paradigme absolu du « Treg inhibiteur ». En effet, la déplétion des Treg dans notre modèle abolit l’expression des gènes caractéristiques de la voie Th17. De plus, dans un système de transfert adoptif chez la souris lymphopénique, l’ajout de Treg à une population T CD4+ effectrice naïve favorise leur différenciation en Th17. Enfin, en invalidant le gène de l’IL-6 dans notre combinaison allogénique mineure, nous avons mis en évidence la place importante de cette cytokine dans le rejet Th17 ainsi que dans la balance Th17/Treg en alloimmunité. <p>En partant du postulat que les Treg favorisent les réponses Th17, nous avons étudié l’impact de la déficience en IL-17A dans un modèle de greffe de peau réalisée en présence de quatités acrues de Treg. Pour cela, nous avons utilisé un modèle de rejet induit par une disparité isolée du CMH II au cours duquel les Treg sont amplifiés par l’injection d’IL-2 exogène durant les trois premiers jours de greffe. Dans ce système, l’expansion transitoire des Treg chez le receveur « sauvage » bloque le rejet dans 75% des cas jusqu’au jour 60 après la greffe sans le moindre traitement immunosuppresseur. Contre toute attente, l’absence d’IL-17A dans ce système restaure le rejet (receveurs IL-17A-/-). Nous avons démontré que l’IL-17A n’est pas requise pour l’expansion, la migration ou la fonction des Treg amplifiés par l’IL-2. En fait, les résultats suggèrent que l’IL-17A bloque le rejet en inhibant la réponse Th1 indépendamment des Treg. Ce point est appuyé par l’exacerbation de la voie Th1 chez le receveur IL-17A-/- et l’inhibition de l’expression de T-bet sous l’influence de l’IL-17A en culture mixte lymphocytaire. Paradoxalement, cette partie du travail rapporte donc un effet protecteur de l’IL-17A illustrant toute la complexité des rôles joués par cette cytokine. <p>La dernière partie du travail utilise le même modèle de greffe de peau allogénique (disparité du CMH II) dans lequel le rejet aigu est bloqué par l’expansion in vivo des Treg induite par l’IL-2 exogène. Nous avons confirmé que l’acceptation à long terme des greffons repose sur les propriétés inhibitrices des Treg amplifiés. Cette inhibition du rejet nécessite impérativement l’intégrité des interactions survenant entre les Treg et les cellules présentatrices d’antigènes du receveur via les molécules B7/CD28. L’ajout de CTLA4-Ig, un immunosuppresseur bloquant les interactions de ces molécules, conduit invariablement à l’accélération paradoxale du rejet. Cet effet pro-inflammatoire du CTLA4-Ig, s’explique par une action délétère sur la survie et la qualité des Treg. En conclusion, les données expérimentales obtenues dans ce dernier volet démontrent l’effet délétère potentiel de ce type de traitement dans les protocoles d’induction de tolérance basé sur l’emploi des Treg.<p> / Doctorat en sciences médicales / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L’hypertension artérielle (HTA) est l’une des pathologies les plus fréquentes et les plus préoccupantes des pays occidentaux. Elle est souvent associée au surpoids, à des maladies rénales, cardiaques et aussi à un dysfonctionnement du système endocrinien. Les désordres vasculaires compliquant l’HTA induite par le traitement par l’érythropoïétine recombinante (r-HuEPO) chez les patients ayant une maladie rénale chronique ou en lien avec une perturbation du système rénine-angiotensine-aldostérone (SRAA), associent une augmentation de la rigidité artérielle, une dysfonction endothéliale, un déséquilibre endothéline-1/monoxyde d’azote (ET-1/NO) et un état inflammatoire. L'inflammation vasculaire contribue à la physiopathologie de l'HTA par l’augmentation du stress oxydatif et l'activation des cellules immunitaires. Plusieurs études ont suggéré que le système immunitaire est impliqué dans le développement des maladies cardiovasculaires. Cependant le rôle des lymphocytes T régulatrices (Treg) dans l'HTA ou d'autres formes de maladies cardio-vasculaires, reste encore largement inconnu. Bien que la majorité des études ont montré que l’HTA induite par l’r-HuEPO est associée à une dysfunction endothéliale et à un déséquilibre du rapport (ET-1/NO), les mécanismes exacts restent à être identifier.Plusieurs études ont montré que l’exercice physique d’endurance prévient l’HTA chez les patients ou les modèles animaux. L’objectif de la première partie du travail est d’étudier l’impact du shear stress et de l’exercice sur les désordres vasculaires et l’HTA induits par l’r-HuEPO, en présence d’un déséquilibre endothélial (ET-1/NO). Pour ce faire, trois environnements ont été utilisés (in vitro (cellules en culture), in vitro (artères mésentériques (AM)) et in vivo (souris transgéniques sur-exprimant l’ET-1 au niveau de l’endothélium). Nos résultats montrent que l'association L-NAME/r-HuEPO est responsable d'une vasoconstriction flux-dépendante et une augmentation accrue du shear stress correspondant (plus de 25 dyn/cm2). Le Bosentan, inhibiteur non sélectif des récepteurs de l’ET-1, empêche la vasoconstriction flux-dépendante engendrée par la combinaison L-NAME/rHu-EPO, sans pour autant corriger la vasodilatation; Le traitement des souris transgéniques eET-1 avec l’r-HuEPO augmente la pression artérielle systolique, la concentration plasmatique en ET-1, le stress oxydatif, l’infiltration des monocytes et des macrophages aortiques (MOMA-2), le taux des cytokines pro-inflammatoire INF-γ, TNF-α et IL-6 et exacerbe la dysfonction endothéliale. L’exercice physique prévient tous les effets délétères engendrés par l’administration de l’r-HuEPO. Il est à noter aussi que l’exercice augmente le taux du Foxp3 dans la rate et le cortex rénal. Quant à la deuxième partie, il s'agissait de tester l’effet du transfert adoptif des Treg sur l’HTA et les désordres vasculaires induits par l’administration d’angiotensine II ou d’aldostérone à des souris. Nos résultats montrent que le transfert adoptif des Treg prévient l’HTA induite par l’Ang II, l’altération de la vasodilatation endothélium-dépendante, prévient l’augmentation de la rigidité des AM, diminue le stress oxydatif et les taux plasmatiques des cytokines proinflammatoires (INF-γ, TNF-α et IL-6), ainsi que l’infiltration aortique et rénale des macrophages. Le transfert adoptif des Treg prévient partiellement l’augmentation de la pression artérielle systolique induite par l’Aldo, prévient l’altération de la vasodilatation endothelium dépendante et le remodelage hypertrophique des AM, diminue le stress oxydatif et l’infiltration des cellules immunitaires inflammatoires. Le transfert adoptif des cellules T effectrices (Teff) exacerbe la majorité des effets de l’Aldo. Nos résultats justifient, d’une part, l’importance de l’exercice comme outil préventif de l’HTA induite par l’r-HuEPO, et d’autre part, présentent les Treg comme élément essential dans la modulation de l’HTA et des désordres cardiovasculaires. / Hypertension (HTN) is one of the most frequent disease and is of greatest concern in Western countries.HTN is often associated with overweight, kidney, heart and endocrine system disease. Vasculardisorders, associated with HTN induced by erythropoietin (r-HuEPO) treatment in chronic kidneydisease or in case of disruption of the renin-angiotensin-aldosterone system (RAAS), associated increasein arterial stiffness, endothelial dysfunction, unbalanced endothelin-1/nitric oxide ratio (ET-1/NO) andinflammation. Vascular inflammation contributes to the pathophysiology of hypertension by increasingoxidative stress and activation of immune cells. Several studies have suggested that the immune systemis involved in the development of cardiovascular disease. However, the role of regulatory T cells (Treg)in HTN and other forms of cardiovascular diseases remains largely unknown. In addition, most of thestudies have shown that hypertension induced by r-HuEPO is related to endothelial dysfunction and theratio (ET-1/NO). The exact mechanisms remain to be identified. Several studies have shown thatphysical exercise prevents HTN in patients or animal models. The aim of the first part of this work is tostudy the impact of shear stress and exercise on HTN and vascular disorders induced by r-HuEPO, in thepresence of an endothelial imbalance (ET-1/NO). This was carried out in three settings: in vitro (culturecells), ex vivo (mesenteric arteries) and in vivo (transgenic mice overexpressing ET-1 in endothelialcells). Our results show that the association L-NAME/r-HuEPO is responsible for a significant decreasein intravascular diameter, in response to elevated intravascular flow resulting in a flow-dependentvasoconstriction and increased corresponding shear stress (more than 25 dyn/cm2). Bosentan (a nonselectiveantagonist of ET-1 receptors) inhibits flow-dependent vasoconstriction induced by thecombination L-NAME/rHu-EPO without correcting vasodilation. Treatment of ET-1 transgenic micewith r-HuEPO increases systolic blood pressure, ET-1 plasma concentration, oxidative stress, infiltrationof aortic monocytes and macrophages (MOMA-2), pro-inflammatory cytokines levels INF-γ, TNF-α andIL-6 and exacerbate endothelial dysfunction. Exercise prevents all the deleterious effects of r-HuEPO. Itis also noteworthy that exercise increases the number of Foxp3-positive cells in the spleen and renalcortex. Then, the second aim of our study was to test the effect of adoptive transfer of Treg cells on HTNand vascular disorders induced in mice treated with angiotensin II (Ang II) or aldosterone (Aldo). Ourresults show that adoptive transfer of Treg prevents Ang II induced hypertension, endothelialdysfunction, prevents stiffness of mesenteric arteries, decreases oxidative stress and plasma levels ofpro-inflammatory cytokines (IFN-γ, TNF-α and IL-6) and the aortic and renal infiltration ofmacrophages. Adoptive transfer of Treg prevents the increase in systolic blood pressure induced byAldo, prevents impaired endothelium-dependent vasodilatation and hypertrophic remodelling ofmesenteric arteries, decreases oxidative stress and infiltration of inflammatory immune cells. Theadoptive transfer of T effectors cells (Teff) exacerbates the majority of the Aldo effects. Our resultsjustify, on one hand, the importance of exercise as a preventive tool for hypertension induced by r-HuEPO, and on the other hand, highlight the role of Treg as an essential component in the modulation ofhypertension and cardiovascular disorders.

(EN) Reduced microbial stimulation of an immature neonatal immune system can lead to a poor balance adjustment of immune responses, thus contributing to the development of allergic diseases, whose incidence continues to rise. One of the promising precautionary measures seems to be an early preventive administration of probiotic bacteria to pregnant or nursing mothers, or to newborns. Previous works have described a beneficial effect of Escherichia coli O83:K24:H31 (E. coli O83) in the prevention of allergic diseases. In order to contribute to the clarification of E. coli O83 effects on the neonatal immune system, its immune- modulating properties were tested in vitro on umbilical cord blood cells. The ability of E. coli O83 to support the maturation of in vitro-derived dendritic cells from cord blood precursors (moDCs) of the children of healthy (children with a relatively low risk of allergy) and allergic (children at a relatively high risk of developing allergies) mothers was tracked by flow cytometry, qPCR and ELISA. Probiotic bacteria-stimulated moDCs were subsequently cultured with autologous naive CD4+ T lymphocytes and immune response polarization was also characterised by flow cytometry, qPCR, and ELISA. It was evident from the results that E. coli O83 promoted moDCs maturation. The presence of...

T cells use their highly variable T cell receptor (TCR) to engage major histocompatibility molecules (MHC) presenting peptides on the surface of antigen presenting cells during an immune response. The TCR repertoire of developing T cells is shaped by thymic selection, resulting in a self-tolerant and foreign peptide specific naïve T cell population. However, naive T cells are alloreactive and generate immune responses towards foreign MHC alleles in clinical settings involving transplantation. While T cell immune responses towards foreign pathogens are peptide specific, the overall specificity of allo-responses is still debated. Under normal circumstances, immune system homeostasis and self-tolerance is maintained by specialized natural T regulatory cells (nTregs) that develop in the thymus. nTregs respond to self-peptide MHC they encountered in peripheral tissues with immune-suppressive activities. However, the identify of self-peptides that stimulate nTregs, specificity towards these self-peptides, and the method nTreg TCRs engage self-peptide MHC molecules is not clear. Here, we built a library of defined MHC-linked self-peptides eluted from the I-Ab MHC molecule to screen alloreactive T cells and self-reactive nTregs for activating self-peptides. We used this library to show that negative selection shapes the TCR repertoire’s specificity to self-peptides. We also provide evidence that alloreactive T cells have degenerate self and foreign peptide recognition if the foreign MHC allele is largely different from the host’s MHC allele. Finally, we identified a self-peptide that activates an nTreg, and present protein crystal structures that reveal its TCR engages self and foreign peptide MHC complexes via fairly conventional mechanisms.

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Platelet-activating Factor (PAF) stimulates various cell types by the activation of the G-protein coupled PAF-receptor (PAFR). Systemic PAFR activation induces an acute pro-inflammatory response, as well as delayed systemic immunosuppressive effects in vivo. De novo enzymatic PAF synthesis and degradation are closely regulated, but oxidative stressors, such as UVB, and cigarette smoke, can generate PAF-like species via the oxidation of membrane lipids in an unregulated process. Mast cells (MCs) and the PAFR have been shown to be necessary to mediate the resulting systemic immune suppression from oxidative stressors. The work herein implicates pro-oxidative chemotherapeutics, such as melphalan and etoposide, in mediating augmentation in tumor growth by inducing the generation of PAFR agonists via the oxidation of membrane lipids. This work also demonstrates the role of MCs and MC-released mediators in PAFR systemic immunosuppression. Through a contact hypersensitivity (CHS) model, the MC PAFR was found to be necessary and sufficient for PAF to mediate systemic immunosuppression. Additionally, activation of the MC PAFR seems to induce MC histamine and prostaglandin E2 release. Furthermore, by transplanting histamine- or COX-2-deficient MCs into MC-deficient mice, MC-derived histamine and prostaglandin release were found to be necessary for PAF to induce systemic immunosuppression. Lastly, we have evidence to suggest that prostaglandin release modulates MC migration to draining lymph nodes, a process necessary to promote immunosuppression. These studies fit with the hypothesis that MC PAFR activation mediates PAFR systemic immunosuppression in part by histamine and prostaglandin release.

La fibrose kystique (FK) est la maladie autosomique récessive la plus fréquente chez les individus de race caucasienne. Elle est secondaire à la mutation du gène Cystic Fibrosis Transmembrane Regulator (CFTR). Grâce à des traitements plus agressifs, la médiane de l’espérance de vie des individus atteints de la FK a augmenté et cette augmentation est associée à l’émergence du diabète secondaire ou associé à la FK (DAFK), une complication associée à une augmentation du taux de mortalité. La pathophysiologie du DAFK n’est pas parfaitement comprise. Par exemple, la cause de l’accélération de la perte de la fonction pulmonaire, qui débute des années avant l’apparition du DAFK, n'est pas élucidée. Tous les patients atteints de la FK, même ceux sans le DAFK, présentent de l’hyperglycémie et des fluctuations glycémiques. D’ailleurs, une étude a démontré que la réactivité immunitaire est affectée par l’hyperglycémie dans un modèle animal de la FK et il y a des évidences que les lymphocytes sans CFTR fonctionnel ou en présence d’un excès de glucose ont des réactions inflammatoires anormales. Donc, nous avons émis l’hypothèse que les patients atteints de la FK, surtout ceux non-diabétiques et pré-diabétiques, auront une plus grande proportion de lymphocytes Th17 et Treg produisant la cytokine pro-inflammatoire IL-17A comparativement aux sujets sains et que l’augmentation de cette cytokine pourrait influencer la chute accélérée des fonctions pulmonaires avant l’apparition du DAFK. Des niveaux élevés d’IL-17A sont retrouvés dans les poumons des patients atteints de la FK et dans le sang périphérique des patients avec le diabète de type 1 (DT1) et de type 2 (DT2). L’IL-17A peut aussi être produite par les lymphocytes Treg dysfonctionnels. Habituellement, ces lymphocytes atténuent les réponses inflammatoires excessives, mais lorsqu’ils sont dysfonctionnels, ils peuvent produire de l’IL-17A, contribuant ainsi à l’état inflammatoire. De plus, nous avons supposé que les proportions de Th17 et Treg produisant de l’IL-17A seront associées aux fonctions pulmonaires des patients atteints de la FK et que l’alimentation, l’activité physique et la composition corporelle influenceraient ces relations. Les résultats de cette thèse ont montré que, malgré une association entre la proportion de lymphocytes dans le sang périphérique et les indices de fluctuations glycémiques, celles-ci n’influençaient pas les proportions de lymphocytes Th17 et Treg produisant de l’IL-17A lorsqu’ils étaient mis en culture pour 24 ou 48 heures dans des milieux contenant soit 5 mM ou 25 mM de glucose et stimulés par le phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) et le phytohemagglutinine (PHA) ou, encore, non stimulés. De plus, ces proportions étaient semblables entre les patients atteints de la FK et les individus en santé. Toutefois, les proportions de lymphocytes Treg stimulés produisant de l’IL-17A des sujets sains étaient plus élevées que les proportions de lymphocytes Treg non stimulés de tous les participants (patients atteints de la FK et individus en santé). Tout ceci suggérant donc que les Treg des sujets sains et atteints de la FK ne réagissaient pas de la même façon à la stimulation. D’ailleurs, la durée d’incubation affectait les proportions de Th17 produisant de l’IL-17A, mais elle n’avait aucun effet sur les proportions de Treg produisant cette cytokine. Donc, ces types cellulaires réagissaient différemment dans les mêmes milieux de culture. De plus, nous avons observé que seulement l’énergie provenant des glucides affectait modestement les indices de fluctuations glycémiques et que les proportions de Th17 et Treg produisant de l’IL-17A n’étaient pas associées aux fonctions pulmonaires des patients atteints de la FK. En conclusion, les patients atteints de la FK avaient plus d’hyperglycémie et de fluctuations glycémiques, mais elles n’influençaient pas les proportions de lymphocytes Th17 et Treg produisant de l’IL-17A ex vivo. Dans des études futures, il faudrait étudier le rôle de l’IL-17A dans les poumons des patients avec et sans le DAFK et réaliser une étude prospective pour déterminer si une augmentation des niveaux d’IL-17A chez les patients sans le DAFK se traduit par une chute accélérée des fonctions pulmonaires avant l’apparition de cette complication. / Cystic fibrosis (CF) is the most common autosomal recessive genetic disease among Caucasians and it is cause by a mutation in the Cystic Fibrosis Transmembrane Regulator (CFTR) gene. With the emergence of more aggressive therapies to treat CF, the median life expectancy of patients with CF has increased and new complications, such as CF-related diabetes (CFRD), have emerged. CFRD is associated with increased mortality. The physiopathology of this complication is not fully understood. For instance, the reason why people with CF have an accelerated decline in lung functions years before the diagnosis of CFRD is not known. Patients with CF, even those without CFRD, have increased hyperglycemia and glucose fluctuations. In addition, a study has reported that hyperglycemia affected immune reactivity in a mouse model of the disease. Furthermore, studies have shown that lymphocytes without a functional CFTR or that have increased uptake of glucose have abnormal immune responses. Therefore, we hypothesized that patients with CF, specifically those with normal and impaired glucose tolerance, would have increased proportions of Th17 and Treg lymphocytes producing the pro-inflammatory cytokine IL-17A and that the increase in IL-17A levels would contribute to the accelerated decline of lung functions before the onset of CFRD. Increased levels of IL-17A have been found in the lungs of patients with CF and the peripheral blood of patients with type 1 (T1D) and 2 diabetes (T2D). Dysfunctional Treg lymphocytes can also produce IL-17A. These lymphocytes usually attenuate excessive immune responses but, in certain cases, can be dysfunctional and produce the pro-inflammatory cytokine IL-17A. Moreover, we hypothesized that the proportions of these cells producing IL-17A would be associated to lung functions in patients with CF and that nutrition, physical activity and body composition could influence the relationship between inflammation and glucose fluctuations. Although an association between the proportion of lymphocytes in the peripheral blood of participants and glucose fluctuations was observed, glucose fluctuations did not affect the proportions of Th17 and Treg lymphocytes producing IL-17A stimulated with PHA and PMA or not stimulated in media containing either 5 or 25 mM of glucose for 24 or 48 hours. Furthermore, these proportions were similar between healthy individuals and patients with CF with the exception of the proportion of stimulated Treg lymphocytes producing IL-17A of healthy individuals that was greater than the proportions of non-stimulated Treg lymphocytes producing IL-17A of all participants (patients with CF and healthy individuals). This suggests that Treg lymphocytes of healthy individuals and CF patients do not respond in the same manner to stimulation by phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) and phytohemagglutinin (PHA). Also, the duration of incubation affected the proportions of Th17 cells producing IL-17A but did not affect the proportion of Treg producing this cytokine. Therefore, these two types of lymphocytes are differently affected in the same culture media. Also, only the proportion of calories from carbohydrates affected modestly glucose fluctuations and the proportions of Th17 and Treg lymphocytes producing IL-17A were not associated to lung functions in CF patients. To conclude, patients with CF had increased hyperglycemia and glucose flucutations when compared to healthy individuals but this glucose variability did not affect the proportions of Th17 and Treg lymphocytes producing IL-17A ex vivo. Future studies are needed to explore the role of IL-17A in the lungs of patients with CFRD and a prospective study would be important in order to determine if an increase in IL-17A in patients without CFRD is associated to an accelerated decrease in lung functions before the onset of this complication.

Les maladies allergiques sont de plus en plus fréquentent. Elles atteignent souvent l'enfant jeune chez qui l'allergie respiratoire et l'allergie alimentaire sont les principales pathologies. L'unique traitement curatif est l'immunothérapie spécifique d'antigène (ITA), largement développée dans l'allergie respiratoire et encore à ses débuts dans l'allergie alimentaire. Pour adapter au mieux la prise en charge du patient, le diagnostic précis de l'allergie est indispensable et il n'existe actuellement pas d'examen biologique totalement fiable. Seul, la présence d'IgE spécifiques permet de diagnostiquer une sensibilisation à un allergène mais pas une allergie cliniquement symptomatique. Dans une première partie, nous avons étudié l'intérêt d'un test fonctionnel, l'ELISpot (Enzyme-linked immunosorbent spot), dans le diagnostic de l'allergie aux acariens chez l'enfant asthmatique. Le nombre de lymphocytes T circulants spécifiques d'acariens sécréteur d'interleukine (IL)-4 ou d'IL-13 était associé à la présence d'une allergie symptomatique, indépendamment des IgE spécifiques. Il était plus élevé dans le cas d'une rhinite allergique sévère et plus faible dans le cas d'une rhinite allergique légère. De plus, il variait au cours de l'année en fonction des saisons avec un pic en automne et un pic en début de printemps. Dans une deuxième partie, nous avons étudié l'intérêt de l'ELISpot dans le diagnostic de l'allergie au lait de vache chez l'enfant, confirmée par un test de provocation orale en double aveugle. Nous avons décrit que le nombre de lymphocytes T spécifiques de la caséine et sécréteurs d'IL-4 et d'IL-13 était associé à l'allergie au lait de vache avec une sensibilité de 100%. Par ailleurs, le nombre de lymphocytes T spécifiques de la caséine était également associé à la dose maximale de lait tolérée par l'enfant.Enfin, dans une troisième partie, nous avons étudié la réponse lymphocytaire T au cours d'une ITA sub-linguale (SLIT) d'une part et sous-cutanée (SCIT) d'autre part, chez des enfants asthmatiques allergiques aux acariens suivis pendant une année. Nous avons décrit une diminution des lymphocytes Th2 (sécréteurs d'IL-4 et IL-13) spécifiques d'acariens après 12 mois de SLIT associée à une augmentation des cellules sécrétrices d'IL-10 (Tr1) spécifiques d'acariens après 6 mois de SLIT. De plus, les lymphocytes T régulateurs (CD4+CD25hiCD127loFoxp3+) étaient augmentés après 12 mois de SCIT. Nous n'avons pas retrouvé de production accrue d'interféron γ (IFNγ) par les lymphocytes T spécifiques d'acariens au cours de la désensibilisation.Au total, ce travail nous a permis de décrire qu'un test fonctionnel, l'ELISpot, permet de réaliser un diagnostic fiable de l'allergie aux acariens et de l'allergie au lait de vache chez l'enfant. Par ailleurs, l'ITA induit une diminution des cellules Th2 et une augmentation des cellules Tr1 par voie sub-linguale ainsi qu'une augmentation des Treg Foxp3+ par voie sous-cutanée sans immunodéviation Th2/Th1, chez l'enfant allergique aux acariens.