L’allergie ou l’hypersensibilité de type I est une réponse inappropriée du système immunitaire à une substance étrangère à l’organisme, nommée « allergène ». L’immunothérapie allergénique (ITA) est actuellement le seul traitement sur le marché qui permet de traiter l’étiologie de la maladie allergique par opposition aux traitements symptomatiques qui diminuent temporairement les manifestations allergiques. Son action consiste à réduire la sensibilité de l’organisme vis-à-vis de l’allergène en modulant progressivement la réponse immunitaire dirigée contre ce dernier. L’objectif de cette thèse était de définir des biomarqueurs d’efficacité clinique utilisables dans le cadre des traitements de l’ITA. La stratégie de recherche est basée sur une hypothèse qui consiste à suggérer que les cellules dendritiques (DCs) sont impliquées dans le succès de l’immunothérapie. En particulier, nous supposons que le traitement induit une baisse des DCs de type 2 (DC2), qui induisent des lymphocytes T auxiliaires de type 2 (TH2), et une augmentation des DCs régulatrices (DCreg), qui induisent des lymphocytes T régulateurs. La première partie de cette thèse a consisté à mettre au point des conditions de culture induisant des DC2. Pour cela, un criblage de molécules biologiques et pharmacologiques a été entrepris sur les DCs dérivées des monocytes afin d’induire in vitro des DC2 et a conduit à la mise au point d’un mélange de plusieurs molécules, dont certaines sont impliquées dans les mécanismes de l’allergie. Le phénotype des DC2 obtenu a été étudié ainsi que la polarisation des lymphocytes T induite après co-cultures en comparaison avec des DCs de type 1 (DC1) et des DCreg.La deuxième partie de cette thèse a consisté à analyser, à l’échelle moléculaire, les différents types de DCs induites (DC1, DC2 et DCreg). Pour cela, deux techniques ont été utilisées, une analyse transcriptomique par puces à ADN et une analyse protéomique par spectrométrie de masse sans marquage, pour comparer le transcriptome et le protéome des DCs induites. Le différentiel d’expression des marqueurs les plus pertinents a été validé au niveau transcriptionnel et protéique.Dans la troisième partie de cette thèse, le suivi des marqueurs dans des cellules du sang de patients allergiques traités ou non par ITA lors d’une étude clinique randomisée, contrôlée, en double aveugle, a permis de définir six nouveaux candidats biomarqueurs d’efficacité de l’immunothérapie, dont trois spécifiques des DC2 et trois autres spécifiques des DCreg. Ces marqueurs pourront être suivis lors des traitements d’ITA pour distinguer les patients répondeurs des non-répondeurs. / Allergy or type I hypersensitivity is an inappropriate response of the immune system to a foreign substance in the body, called "allergen". Allergen immunotherapy (AIT) is currently the only treatment on the market that can handle the etiology of allergic disease versus symptomatic treatments that temporarily reduce allergic manifestations. Its action is to reduce the sensitivity of the body against allergens.The aim of this thesis was to define biomarkers of clinical efficacy of AIT. The research strategy is based on the following hypothesis: dendritic cells (DCs) are involved in the success of immunotherapy. In particular, we assume that the treatment induces a decrease in DCs type 2 (DC2), which induce type 2 helper T cells, and an increase of regulatory DCs (DCreg), which induce regulatory T cells.First, we defined optimal culture conditions inducing the polarization of in vitro immature monocyte-derived DCs (MoDCs) toward a DC2 pattern. After screening several biological and pharmaceutical agents, we selected a cocktail of six molecules with some of them are pro-allergenic molecules. The phenotype of those DC2 cells and the CD4+ T cell polarization induced after coculture were characterized extensively in comparison with type 1 DC (DC1) and DCreg.In a second part, we compared the transcriptomes and the proteomes of MoDCs polarized into DC1, DC2 and DCreg by using cDNA microarrays together with label-free mass spectrometry. The differential expression of the most relevant markers was confirmed at the transcriptional and protein level. In the third part, markers were also followed in the peripheral blood from allergic patients enrolled in a randomized, double-blind, placebo-controlled AIT study. The expression of three DC2 markers was down-regulated and of three DCreg markers was up-regulated in patients who responded to the treatment and correlated with clinical efficacy. These markers could be used as follow-up read-outs of AIT efficacy in order of to discriminate responders from nonresponders.

La plupart des sous-populations des lymphocytes T CD8 mémoires sont définies suite à une infection virale. <br />Le but de ce travail fut de caractériser une sous-population des cellules mémoires générées en conditions inflammatoires stériles, c'est-à-dire en l'absence des signaux délivrés par des pathogènes. Ces cellules mémoires expriment des niveaux intermédiaires pour CD44 et CD122, compris entre les cellules naïves et les cellules mémoires induites par des pathogènes. Elles expriment également des niveaux intermédiaires de plusieurs autres propriétés fonctionnelles (production de l'IFN-g) et moléculaires (T-bet et Eomes) des cellules mémoires classiques. Elles correspondent à une étape précoce de différenciation et peuvent se différencier en mémoire centrale. Ce travail a permis de caractériser les cellules mémoires générées dans un contexte inflammatoire stérile et surtout l'implication de ces cellules dans les maladies inflammatoires de la peau comme la dermatite allergique de contact

A l'heure actuelle, 16% des Français souffrent d'allergies à un ou plusieurs pollens. Les symptômes correspondants peuvent aussi bien se présenter sous une forme bénigne (rhinite, conjonctivite, toux) que sous une forme beaucoup plus grave : l'asthme. La prévision de la date d'apparition d'un risque d'exposition allergique aux pollens est donc nécessaire d'un point de vue sanitaire et préventif. Elle doit être la plus précise possible afin d'initier les traitements anti-allergiques au moment adéquat, dans un souci d'efficacité et de réduction des coûts liés à cette affection. La présente étude, qui a pour cadre géographique le territoire national français, concerne quatre taxons polliniques parmi les plus allergisants : le frêne, le bouleau, les Poacées et l'ambroisie. Ce travail comprend trois parties. La première partie consiste en une présentation générale des données polliniques composée d'une description des modes de recueil et d'analyse des pollens, d'une étude sur la qualité des séries polliniques et les divers problèmes rencontrés et, enfin, d'une description détaillée des quatre taxons de l'étude et de leur répartition géographique. La deuxième partie consiste en une description des différents critères de détermination du début de la saison pollinique et des méthodes inhérentes à sa prévision. Enfin, la troisième partie rassemble l'ensemble des résultats, pour les quatre taxons concernés, issus des méthodes de prévision sélectionnées et appliquées aux séries polliniques les plus longues. Cette dernière partie s'attache essentiellement à déterminer l'intérêt de l'utilisation des méthodes retenues, la qualité des modèles qui en sont issus et leur efficacité dans une optique préventive. Une étude sur les relations entre les concentrations polliniques et les variables météorologiques constitue le dernier volet de cette troisième partie.

Résumé Dendritic cells (DCs) are professional APCs that have a unique capacity to initiate primary immune responses, including tolerogenic responses. We have genetically engineered bone marrow-derived DCs to express the immunosuppressive cytokine IL-10 and tested the ability of these cells to control experimental asthma. A single intratracheal injection of OVA-pulsed IL-10-transduced DCs (OVA-IL-10-DCs) to naive mice prior to OVA sensitization and challenge prevented all the cardinal features of airway allergy, namely eosinophilic airway inflammation, airway hyperreactivity, and production of mucus, Ag-specific Igs and IL-4. OVA-IL-10-DCs also reversed established experimental asthma and had long-lasting and Ag-specific effects. We furthermore showed, by using IL-10-deficient mice, that host IL-10 is required for mediating the immunomodulatory effects of OVA-IL-10-DCs and demonstrated a significant increase in the percentage of OVA-specific CD4+CD25+Foxp3+IL-10+ regulatory T cells in the mediastinal lymph nodes (MLNs) of OVA-IL-10-DC-injected mice. Finally, adoptive transfer of CD4+ MLN T cells from mice injected with OVA-IL-10-DCs protected OVA-sensitized recipients from airway eosinophilia upon OVA provocation. Our study describes a promising strategy to induce long-lasting Ag-specific tolerance in airway allergy./L’asthme atteint des proportions épidémiques dans les pays développés et a un impact négatif sur la qualité de vie. De plus les coûts des soins de santé relatifs à cette maladie ne cessent d’augmenter. La nette augmentation de l’incidence durant ces dernières décennies reste une énigme, les facteurs environnementaux ayant probablement contribués pour une large part dans ce processus. Bien que le traitement actuel de l’asthme avec des corticostéroïdes inhalés et des agonistes β2 à longue durée d’action est satisfaisant et sans danger, des inquiétudes restent sur les effets à long terme des corticostéroïdes, en particulier lorsqu’on voit que les traitements commencent parfois très tôt dans l’enfance. De plus, la thérapie actuelle ne semble pas inhiber le TGF-β ni les dépôts de collagène, importants dans le remodelage des voies aériennes qui, au final, contribue à augmenter l’HRB des voies respiratoires. La prévalence et la sévérité de l’asthme atopique augmentent de façon alarmante partout dans le monde depuis ces vingt dernières années {Eder, 2006 #2}. Les traits pathophysiologiques de l’asthme allergique, à savoir l’éosinophilie pulmonaire chronique, l’hyperréactivité bronchique des voies aériennes (HRB) à une variété de stimuli non spécifiques, la production excessive de mucus dans les voies aériennes et les niveaux élevés d’IgE dans le sérum, sont tous étroitement liés à une réponse immune de type Th2 aberrante envers des antigènes habituellement inhalés (Ag) {Busse, 2001 #466; Larche, 2003 #467; Ray, 1999 #465; Wills-Karp, 1999 #464}. Les lymphocytes Th2 spécifiques de l’antigène exercent des fonctions effectrices cruciales en produisant un répertoire propre de cytokines, les plus importantes d’entre-elles étant l’IL-4, l’IL-5 et l’IL-13 {Busse, 2001 #466; Larche, 2003 #467; Ray, 1999 #465; Wills-Karp, 1999 #464}. Essentiellement, l’asthme atopique est la manifestation d’une réponse immune Th2 aberrante envers un aéroallergène inoffensif. La condition requise pour développer une réponse immune Th2 est la participation de cellules présentatrices d’antigènes pour les réponses primaires et secondaires à un allergène. Les CDs sont les principales cellules pour activer et différencier les lymphocytes T CD4+ naïfs en sous-groupes distincts. De plus, la délétion des CDs durant la réponse immune primaire et secondaire de l’inflammation allergique des voies respiratoires dans les modèles animaux ont montré que ces cellules devaient absolument être présente au cours de ces deux phases. Les cellules dendritiques (CDs) sont des cellules présentatrices d’antigène professionnelles qui ont la capacité unique d’initier les réponses immunes primaires, incluant les réponses tolérogéniques. Nous avons génétiquement généré des CDs dérivés de cellules de la moëlle osseuse capables d’exprimer une cytokine immunosuppressive, l’IL-10. Nous avons testé leur capacité à contrôler un asthme expéritalement induit. Une simple injection par voie intra-trachéale de CDs transduites avec des lentivirus porteurs du gène codant l’IL-10 et chargées avec la protéine OVA (OVA-IL-10-DCs) à des souris naïves avant de les sensibiliser à l’OVA et de les provoquer à l’OVA prévient tous les traits caractéristiques de l’alargie des voies respiratoires, à savoir l’inflammation éosinophiliques des voies aériennes, l’hyperréactivité bronchique et la production de mucus, d’immunoglobulines spécifiques de l’antigène et d’IL-4. Les cellules OVA-IL-10-DCs réversent ausi l’asthme exprimental établi et ont des effets spécifiques de l’antigène, et ce, à long terme. Nous avons ensuite montré, en utilisant des souris déficientes pour l’IL-10, que l’IL-10 produit par l’hôte est nécessaire pour contrôler les effets immunomodulateurs des cellules OVA-IL-10-DCs. De plus, nous avons enfin une augmentation significative du pourcentage des lymphocytes T régulateurs CD4+CD25+Foxp3+IL-10+ spécifiques de l’OVA dans les ganglions médiastinaux (MLNs) des souris injectées avec les cellules OVA-IL-10-DC. Enfin, le transfert adoptif des lymphocytes CD4+ isolés des cellules de ganglions médiastinaux de souris injectées avec les cellules OVA-IL-10-DCs protège les souris receveuses, préalablement sensibilisées à l’OVA, d’une éosinophilie des voies aériennes suite à une provocation à l’OVA. Notre étude décrit une stratégie prometteuse pour induire une tolérance spécifique de l’antigène à long terme dans le cadre d’une allergie des voies aériennes.

SUMMARY Respiratory mucosal surfaces are constantly exposed to a broad range of non-pathogenic environmental antigens. In the absence of proinflammatory signals, inhalation of harmless antigens results in immunological tolerance. Indeed, lung dendritic cells stimulate the development of antigen-specific regulatory T cells. Nevertheless, epidemiological studies have shown that ambient air contains not only inert antigens but also immunostimulatory molecules of microbial origin. Of particular interest are endotoxins, a cell wall component of gram-negative bacteria that is ubiquitous in the environment. In spite of the fact that high levels of endotoxin exposure in early life protect against allergic sensitization, most evidence indicates that exposure to house-dust endotoxin is a significant risk factor for increased asthma prevalence and severity. When the respiratory tract is stimulated with airborne endotoxins, lung dendritic cells lose their tolerogenic properties and rather promote the development of an allergic response directed against concomitant aeroantigens. Although endotoxins are omnipresent in the environment and favour airway allergy, only a minority of people develops asthma. A unifying model reconciling these conflicting observations is still lacking. We report here that LPS-triggered airway allergy is tightly controlled by lung interstitial macrophages, a cell population that remains largely uncharacterized. Interstitial macrophages could be distinguished from alveolar macrophages by their unique capacity to inhibit lung dendritic cell maturation and migration upon LPS stimulation, thereby preventing sensitization to concomitant inhaled antigens. We furthermore demonstrated that functional paralysis of LPS-stimulated dendritic cells involves interleukin-10 production by interstitial macrophages. Finally, we demonstrate that specific in vivo elimination of interstitial macrophages leads to overt asthmatic reactions to innocuous airborne antigens inhaled along with low LPS doses. Our study thus reveals a crucial role for interstitial macrophages in maintaining immune homeostasis in the respiratory tract and provides an explanation for the paradox that airborne LPS has the ability to promote the induction of Th2 responses by lung dendritic cells but does not provoke airway allergy under normal conditions. In the presence of LPS, interstitial macrophages, but not alveolar macrophages, break the link between innate and adaptive immunity, allowing harmless inhaled antigens to escape from T cell-dependent responses. RÉSUMÉ Le système respiratoire est continuellement exposé à de nombreux antigènes environnementaux non pathogéniques. En labsence de signal proinflammatoire, linhalation dantigènes inoffensifs aboutit au développement dune tolérance immunologique. Dans ces conditions, les cellules dendritiques pulmonaires tolérogènes stimulent le développement de lymphocytes T régulateurs. Cependant, les études épidémiologiques montrent que lair ambiant ne contient pas que des antigènes inertes mais également des molécules immunostimulatrices dorigine microbienne dont les endotoxines (LPS, lipopolysaccharide). La présence dans lenvironnement de ce composant de la paroi des bactéries Gram négatives est ubiquiste. Malgré le fait que lexposition à de hauts niveaux de LPS durant lenfance semble protéger contre la sensibilisation allergique, la plupart des études montrent que les endotoxines contenues dans la poussière domestique constituent un facteur de risque significatif pour la prévalence et la sévérité de lasthme. Quand le système respiratoire est stimulé par le LPS aérogène, les cellules dendritiques perdent leurs propriétés tolérogènes et deviennent capables dinduire le développement dune réponse allergique. Bien que les endotoxines soient omniprésentes dans lenvironnement et favorisent lallergie des voies respiratoires, seulement une minorité de personnes est asthmatique. Ces observations contradictoires impliquent lexistence de mécanismes protecteurs non encore décrits capables de prévenir les réponses allergiques induites par les endotoxines. Nous montrons dans ce travail que lallergie des voies respiratoires induite par le LPS est étroitement contrôlée par les macrophages interstitiels, une sous-population de macrophages pulmonaires dont la fonction in vivo navait jamais été caractérisée. Les macrophages interstitiels peuvent être distingués des macrophages alvéolaires par leur capacité unique à inhiber la maturation et la migration des cellules dendritiques induites par lexposition du système respiratoire au LPS, prévenant ainsi la sensibilisation aux aéroantigènes inhalés concomitamment. De plus, nous démontrons que linhibition fonctionnelle des cellules dendritiques implique la sécrétion dIL-10 par les macrophages interstitiels. Finalement, nous montrons que lélimination spécifique des macrophages interstitiels in vivo aboutit au développement dune réponse asthmatique dirigée contre les aéroantigènes inoffensifs inhalés avec de faibles doses de LPS. Notre travail révèle un rôle crucial des macrophages interstitiels dans le maintien de lhoméostasie immunitaire du tractus respiratoire et fournit une explication au paradoxe que le LPS aérogène a la capacité de favoriser linduction de réponses Th2 par les cellules dendritiques mais ne provoque pas dallergie des voies respiratoires dans les conditions normales. En présence de LPS, les macrophages interstitiels, mais pas les macrophages alvéolaires, brisent le lien entre limmunité innée et limmunité adaptative, permettant aux antigènes inhalés déchapper aux réponses dépendantes des lymphocytes T.

Les haptènes sont doués de propriétés pro-inflammatoires et antigéniques responsables de l'activation de l'immunité innée et adaptative à l'origine, respectivement, d'eczémas irritant et allergique de contact. Bien qu'il soit établi que la fréquence à laquelle les individus développent un eczéma allergique corrèle avec les propriétés pro-inflammatoires des haptènes, les paramètres moléculaires reliant l'irritation et l'allergie ne sont pas bien connus. <br />Dans une première partie, nous montrons que le développement et la sévérité de l'eczéma allergique dépend : i) de l'intensité de l'eczéma irritant lors de la sensibilisation, ii) du recrutement de précurseurs de cellules dendritiques dans la peau, iii) du taux de migration des cellules dendritiques vers les ganglions, iv) de l'activation des lymphocytes T et, v) de leur recrutement dans la peau pendant l'élicitation. La deuxième partie de ce travail porte sur l'étude du rôle du Toll-like receptor-2 (TLR-2), un récepteur de l'immunité innée, dans le développement de l'eczéma allergique. Nous montrons que l'absence du TLR-2 chez des souris sensibilisées conduit à une exacerbation de l'eczéma allergique, suggérant que le TLR-2 est impliqué dans la régulation de la réponse inflammatoire cutanée. L'ensemble de nos travaux démontre une relation directe entre inflammation cutanée et développement d'un eczéma allergique et permet de proposer de nouvelles pistes préventives et thérapeutiques des eczémas basées sur l'utilisation de molécules anti-inflammatoires à usage topique.

Thèse d'exercice : Médecine. Médecine générale : Paris 12 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. f. 36-38.

Thèse d'exercice : Médecine : Nancy 1 : 2009. / Titre provenant de l'écran-titre. 123 réf. bibliogr.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Immunologie : Lille 2 : 2008. / Résumé en français et en anglais. Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. f. 60-79.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal