Orientador: José Maurício Sforcin / Resumo: A própolis é um produto resinoso, elaborado pelas abelhas a partir de diferentes partes das plantas, e se destaca por suas inúmeras propriedades biológicas, e pela possibilidade de aplicação na indústria farmacêutica. Recentemente, nosso grupo tem estudado sua ação sobre monócitos – células do sistema fagocítico mononuclear que exercem importante função na resposta imune. Neste projeto, visamos investigar a possível ação moduladora da própolis na apresentação de antígenos por monócitos humanos, utilizando um antígeno infeccioso (subunidade B da enterotoxina termolábil de Escherichia coli - EtxB), um antígeno tumoral (MAGE-1), o ácido retinóico (AR) e lipopolissacarídeo (LPS), simultaneamente ou não a própolis, avaliando o possível efeito citotóxico dos tratamentos, a expressão de receptores celulares (TLR-2, TLR-4, HLA-DR, CD40, CD80) e a produção de citocinas (TNF-α, IL-6, IL-10 e IL-12). A modulação da autofagia foi avaliada através da expressão de genes que codificam as proteínas Beclin-1 e LC3-II, utilizando a rapamicina simultaneamente ou não a própolis. A própolis não alterou a viabilidade dos monócitos humanos e exerceu efeito citoprotetor nas células incubadas com os estímulos. A própolis manteve a expressão basal dos receptores de superfície celular; porém, em associação com MAGE-1 e LPS, diminuiu a expressão de CD40 estimulada pelos antígenos isoladamente. Em associação com AR, a própolis manteve a ação do antígeno sobre os receptores. Já a associação da própolis co... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

Abstract : Activation of the antigen presentation mechanisms by cancer cells is one of the main pathways used by the immune system for tumor detection and suppression. Induction of the expression of molecules of the Major Histocompatibility complex class II (MHC-II) by the interferon- (IFN) is important for the efficient presentation of tumor antigens. Nevertheless, it has been observed that expression of these molecules is supressed in tissular contexts where the concentration of estradiol (E2) is high. In this work we attempted to explain if the down-regulation exerted by estradiol on the expression of the MHC-II molecules in breast cancer cells was mediated by a silencing effect of the estrogen receptor- (ER) through a possible estrogen receptor binding site (ERBS) in the locus of promoter IV (pIV) of the master regulator of MHC-II expression, the class II transactivator (CIITA). The breast cancer cell line MDA-MB-231 (ER-/ERβ-) and its stable transfectants MC2 (ER+) and VC5 (empty vector) were used as model cell lines. Expression of the MCH-II molecules is controlled by CIITA, and stimulation with IFN activates the transcription of the pIV of CIITA. Stimulation of these cell lines with IFN induced expression of the MCH-II molecules and addition of E2 repressed such expression only in the MC2 cell line, as observed by flow cytometry analysis. Six other breast cancer cell lines were tested, with only the MCF7 cell line showing a significant inhibition. Then we analyzed if the inhibition of the MHC-II expression was due to a down-regulation of CIITA. Protein analysis performed by western blot and mRNA quantification by RT-qPCR both revealed down-regulation of CIITA in the cells exposed to IFN+E2 compared to those treated only with IFN. However, reporter gene analysis did not demonstrate any influence of our candidate ERBS in the inhibition of the activation of CIITA-pIV. ChIP-seq analysis of the VC5 and MC2 cell lines for ER also failed to demonstrate any binding of the receptor anywhere in the vicinity of the CIITA locus. However gene ontology and disease ontology analysis of the sequencing data showed a higher activation of tumorigenic cellular pathways in the cells treated with IFN + E2 than in the cells treated only with E2. These results suggest that activation of the inflammatory pathways by IFN could exert a detrimental effect on the cancer development. / Résumé : L’activation des mécanismes de présentation antigénique par les cellules cancéreuses est l’une des voies principales employées par le système immunitaire pour la détection et la suppression des tumeurs. L’induction de l’expression de molécules du complexe majeur d’histocompatibilité de classe II (CMH-II) par l’interféron- (IFN) est importante pour la présentation efficace des antigènes tumoraux. Cependant, il a été observé que l’expression de ces molécules est supprimée dans certains tissus dans lesquels la concentration d’estradiol (E2) est élevée. Dans ce travail, nous avons tenté de déterminer si l’inhibition exercée par l’estrogène (E2) sur l'expression des molécules du CMH-II dans des cellules de cancer du sein est médiée par un effet de silençage du récepteur de l’estrogène- (ER) à travers d’un possible site de liaison de récepteur d'estrogène (ERBS) dans le locus du promoteur IV du régulateur clé de l’expression du CMH-II, CIITA. La lignée cancéreuse mammaire cellulaire de cancer de sein MDA-MB-231 (ER-/ERβ-) et ses transfectants stables MC2 (ER+) et VC5 (vecteur vide) ont été utilisés comme des lignées cellulaires modèles. L'expression des molécules du CMH-II est contrôlée par CIITA, et la stimulation avec l’IFN active la transcription du pIV de CIITA. La stimulation de ces lignées cellulaires avec l’IFN induit l'expression des molécules du CMH-II et l'addition d’E2 réprime de cette expression seulement dans la lignée cellulaire MC2, telle qu'elle est observée par analyse de cytométrie de flux. Six autres lignées de cancer de sein ont été testées et seulement la lignée cellulaire MCF7 montrait une inhibition significative. Ensuite, nous avons analysé si l'inhibition de l'expression du CMH-II était due à une régulation de CIITA. L'analyse des protéines effectuée par Western blot et la quantification de l'ARNm par RT-qPCR quantitative ont révélé une inhibition de CIITA dans les cellules exposées à l’IFN + E2 par rapport à celles traitées seulement avec l’IFN. Cependant, des analyses avec un gène rapporteur n'ont pas démontré une influence quelconque de notre site de liaison de récepteur d'estrogène candidat dans l'inhibition de l'activation de CIITA-pIV. Des analyses de ChIP-seq dans les lignées cellulaires MC2 et VC5 pour l’ER n’ont également pas démontré la présence d’une liaison du récepteur dans le voisinage du locus de CIITA. Cependant, des analyses sur l'ontologie des gènes et des maladies sur les données de séquençage ont montré une activation accrue des voies cellulaires cancéreuses dans les cellules traitées avec IFN + E2 comparé avec les cellules traitées uniquement avec E2. Ces résultats suggèrent que l'activation des voies inflammatoires par l’IFN pourrait exercer un effet plus négatif qu’anticipé sur le développement du cancer. [Symboles non conformes]

L’implication des cellules B dans le développement de l’auto-immunité ne cesse d’être illustrée par de récentes publications. Les cellules présentent des peptides du soi aux cellules T auto-réactives ce qui mène à la production de cytokines pro-inflammatoires et d’anticorps auto-réactifs. Dans le présent document, nous explorons la présentation antigénique et la modification post-traductionnelle du complexe majeur d’histocompatibilité II (CMH-II). MARCH1 est une E3 ubiquitine ligase qui cible le CMH-II et le relocalise le complexe vers les endosomes de recyclage. Ainsi, MARCH1 est un inhibiteur de la présentation d’antigènes exogènes. Ici, nous démontrons que MARCH1 est exprimé seulement dans la sous-population des cellules B folliculaires et que cette expression est perdue lors de l’entrée dans les centres germinatifs. Nous proposons que MARCH1 établie une barrière de formation de centres germinatifs. Nous démontrons le lien entre MARCH1 et la hausse de CMH-II à la surface des cellules B à la suite d’un traitement à l’IL-10. De plus, nous avons testé plusieurs stimuli activateurs des cellules B et démontrons que MARCH1 est régulé à la baisse dans tous les cas. De plus, nous mettons en valeurs le rôle de la voie canonique d’activation de NF-κB dans cette régulation de MARCH1. Finalement, nous avons développé un système de lentivirus exprimant MARCH1 qui nous permet de forcer l’expression de MARCH1 dans des cellules réfractaires à la transfection. Nous discutons de l’implication de cette régulation du CMH-II par MARCH1 dans le développement de maladies auto-immunes. / Increasing evidence suggests a major role for B cells in the onset of auto-immune diseases. B cells present self-antigens to auto-reactive T cells which leads to the production of pro-inflammatory cytokines and auto-immune antibodies. Here we look at the process of antigen presentation and at post-transcriptional modifications of the MHC-II molecule. MARCH1 is an E3 ubiquitin ligase which targets MHC-II and re-localises the complex into recycling endosomes. Thus, MARCH1 is a direct inhibitor of exogenous antigen presentation. Here we show that only follicular B cells express MARCH1 and that upon germinal center entry, these cells lose all traces of MARCH1. We propose that MARCH1 may establish a threshold for germinal center creation. Moreover we demonstrate that the well-established increase in surface MHC-II induced by IL-10 on murine B cells is a result of a decrease in MARCH1 expression. We tested different B cell activation stimuli and showed that upon activation, MARCH1 mRNA is decreased in a time-dependent manner. In addition, we demonstrate the implication of the canonical NF-κB pathway in this regulation. Finally, we developed a lentiviral vector system expressing MARCH1 which enables us to force the expression of our target protein in non-transfectable cell types. We discuss the implication of MARCH1 in the presentation of self-antigens to auto-reactive T cells and the generation of auto-immunity.

La chaîne invariante (Ii ; CD74) est une protéine membranaire de type II qui joue un rôle majeur dans la présentation antigénique. Dans le réticulum endoplasmique (RE), Ii favorise l’assemblage du CMH II et prévient la liaison indésirable de polypeptides. Grâce à son motif di-leucine, la chaîne invariante cible le CMH II dans les endosomes. Une fois dans ces compartiments acides, Ii est dégradé, permettant la liaison de peptides de forte affinité qui seront ensuite présentés aux cellules T CD4+. Chez les souris déficientes en Ii murin (mIi), le CMH II présente une conformation non compacte typique des molécules vides ou liées faiblement à un peptide. Le transport du CMH II est aberrant ce qui conduit à une réduction de son expression en surface ainsi qu’à un défaut de présentation antigénique. De plus, Ii diversifie le répertoire de peptides et assure la sélection thymique des cellules T CD4+. Enfin, il a un rôle dans la maturation des cellules B et les souris déficientes en Ii présentent des nombres réduits de cellules B matures folliculaires (FO). L’isoforme mineure humaine p35 (Iip35) n’existe pas chez la souris et possède une extension cytoplasmique de 16 acides aminés contenant un motif R-x-R de rétention dans le RE. La sortie du RE est conditionnelle à la liaison du CMH II qui permet de masquer le motif de rétention. Iip35 agit comme dominant et impose la rétention aux autres isoformes d’Ii. Cependant, le rôle physiologique du motif R-x-R et, plus globalement, celui d’Iip35, demeurent nébuleux. Pour mieux cerner la fonction d’Iip35, nous avons généré des souris transgéniques (Tg) exprimant l’isoforme humaine Iip35 et avons analysé la conformation et le trafic du CMH II, la sélection thymique et la maturation des cellules B ainsi que la présentation antigénique. Nos résultats ont démontré qu’Iip35 favorise l’assemblage du CMH II dans le RE. Il induit également une conformation compacte du CMH II et augmente l’expression du CMH II en surface. De plus, Iip35 cible le CMH II dans les endosomes où un peptide de forte affinité se lie dans la niche peptidique. Par ailleurs, Iip35 diversifie le répertoire de peptides et rétablit totalement la sélection des cellules T CD4+ ainsi que le niveau d’expression du TCR de ces dernières. Iip35 restaure également la présentation antigénique de l’ovalbumine dont la présentation requiert l’expression d’Ii. Par contre, Iip35 rétablit la présentation des superantigènes mais à un niveau moindre que celui des souris sauvages. Ensuite, Iip35 permet le rétablissement de la sélection des cellules iNKT démontrant qu’il assiste la présentation des lipides par les molécules CD1d. Enfin, les résultats ont démontré qu’Iip35 restaure le développement des cellules B matures folliculaires (FO) mais pas celui des cellules B de la zone marginale. Ceci suggère qu’Iip35 est capable d’induire le développement des cellules FO sans stimulation préalable par le MIF (macrophage migration inhibitory factor). Ainsi, l’ensemble de ces résultats démontre qu’Iip35 est fonctionnel et assure la majorité des fonctions d’Ii. Cependant, Iip35 ne remplace pas mIi endogène concernant la maturation des cellules B MZ suggérant qu’il pourrait avoir un rôle de régulateur. / The invariant chain (Ii; CD74) is a type II membrane protein which plays a key role in antigen presentation as well as acting as a receptor for the cytokine MIF (macrophage migration inhibitory factor). In the endoplasmic reticulum (ER), Ii assists the folding of MHC II and prevents the loading of nascent polypeptides in the peptide-binding groove. Di-leucine-like motifs contained in the Ii cytoplasmic tail target the MHC II-Ii complexes in the endocytic pathway. Once in low pH-endosomes, Ii is degraded allowing the binding of a high affinity peptide which is then presented on cell surface to CD4+ T cells. In Ii deficient mice, MHC II displays a “floppy” conformation typical of empty molecules or is loosely bound with peptides. The transport is aberrant leading to decreased surface expression of MHC II and defective antigenic presentation. Also, the lack of Ii restricts the peptide repertoire and impairs thymic selection of CD4+ T cells. Moreover, Ii regulates B cells maturation and Ii deficient mice display reduced numbers of mature follicular B cells (FO). The human minor p35 isoform (Iip35) does not exist in mice and displays a 16 amino acids N-terminal cytoplasmic extension containing a di-arginine (R-x-R) motif causing ER retention and acting as dominant in heterotrimeric complexes with Iip33. Upon binding to MHC II, the retention motif is masked, which allows the complexes to egress from the ER. The physiological role of the R-x-R motif is poorly understood. To shed light on Iip35 function, we generated transgenic mice expressing Iip35 and analyzed the conformation and traffic of MHC II, the thymic selection and the development of B cells as well as the antigenic presentation. Our results showed that Iip35 generates an MHC II in the right conformation and increases MHC II surface expression. Also, Iip35 targets MHC II into endosomes where high affinity peptides bind to the groove. We also showed that Iip35 diversifies the peptide repertoire and fully restores thymic selection of CD4+ T cells as well as the TCR levels on these cells. Then, Iip35 ensures presentation of the Ii-dependent antigen ovalbumin but does not totally rescue the presentation of superantigens. Interestingly, thymic selection of the iNKT cells is fully restored showing that Iip35 assists with lipids presentation by CD1d. Finally, Iip35 allows B cells to develope into FO B cells but does not support marginal zone (MZ) B cells maturation. This result suggests that MIF stimulation is not a prerequisite for FO B cells development. Altogether, these results showed that Iip35 is functional and has most of the CD74 functions. However, it cannot replace the endogenous Ii regarding the MZ B cells maturation suggesting that Iip35 could have regulatory functions by modulating the development of some cells.

RÉSUMÉ L’implication des cellules B dans le développement de l’auto-immunité ne cesse d’être illustrée par de récentes publications. Les cellules présentent des peptides du soi aux cellules T auto-réactives ce qui mène à la production de cytokines pro-inflammatoires et d’anticorps auto-réactifs. Dans le présent document, nous explorons la présentation antigénique et la modification post-traductionnelle du complexe majeur d’histocompatibilité II (CMH-II). MARCH1 est une E3 ubiquitine ligase qui cible le CMH-II et le relocalise le complexe vers les endosomes de recyclage. Ainsi, MARCH1 est un inhibiteur de la présentation d’antigènes exogènes. Ici, nous démontrons que MARCH1 est exprimé seulement dans la sous-population des cellules B folliculaires et que cette expression est perdue lors de l’entrée dans les centres germinatifs. Nous proposons que MARCH1 établie une barrière de formation de centres germinatifs. Nous démontrons le lien entre MARCH1 et la hausse de CMH-II à la surface des cellules B à la suite d’un traitement à l’IL-10. De plus, nous avons testé plusieurs stimuli activateurs des cellules B et démontrons que MARCH1 est régulé à la baisse dans tous les cas. De plus, nous mettons en valeurs le rôle de la voie canonique d’activation de NF-κB dans cette régulation de MARCH1. Finalement, nous avons développé un système de lentivirus exprimant MARCH1 qui nous permet de forcer l’expression de MARCH1 dans des cellules réfractaires à la transfection. Nous discutons de l’implication de cette régulation du CMH-II par MARCH1 dans le développement de maladies auto-immunes. / ABSTRACT Increasing evidence suggests a major role for B cells in the onset of auto-immune diseases. B cells present self-antigens to auto-reactive T cells which leads to the production of pro-inflammatory cytokines and auto-immune antibodies. Here we look at the process of antigen presentation and at post-transcriptional modifications of the MHC-II molecule. MARCH1 is an E3 ubiquitin ligase which targets MHC-II and re-localises the complex into recycling endosomes. Thus, MARCH1 is a direct inhibitor of exogenous antigen presentation. Here we show that only follicular B cells express MARCH1 and that upon germinal center entry, these cells lose all traces of MARCH1. We propose that MARCH1 may establish a threshold for germinal center creation. Moreover we demonstrate that the well-established increase in surface MHC-II induced by IL-10 on murine B cells is a result of a decrease in MARCH1 expression. We tested different B cell activation stimuli and showed that upon activation, MARCH1 mRNA is decreased in a time-dependent manner. In addition, we demonstrate the implication of the canonical NF-κB pathway in this regulation. Finally, we developed a lentiviral vector system expressing MARCH1 which enables us to force the expression of our target protein in non-transfectable cell types. We discuss the implication of MARCH1 in the presentation of self-antigens to auto-reactive T cells and the generation of auto-immunity.