Streptococcus suis est un important pathogène bactérien causant de graves maladies invasives telles que la septicémie, l’endocardite, la méningite et la mort subite chez les porcs. La bactérie est également capable de causer des zoonoses, où la méningite, le choc septique et la mort pourront être observés. Comme il n’existe présentement aucun vaccin universel efficace disponible commercialement, les antibiotiques restent le seul outil efficace permettant de limiter et prévenir les infections par S. suis. Toutefois, une augmentation de la présence de résistance aux antimicrobiens est observée parmi les souches de S. suis. Cette situation est alarmante, d’autant plus que la bactérie pourrait potentiellement agir comme réservoir de gènes de résistance et les transmettre à d’autres streptocoques pathogènes, tels que Streptococcus pyogenes, Streptococcus pneumoniae et Streptococcus agalactiae, ce qui pourrait avoir de graves conséquences pour la santé animale et humaine. Il devient donc crucial d’améliorer les connaissances sur l’établissement de la réponse immunitaire contre S. suis pour pouvoir améliorer le développement de futurs vaccins efficaces. Ainsi, les objectifs de cette thèse sont d’étudier les interactions entre les cellules B et Streptococcus suis, et d’évaluer leur impact sur le développement de la réponse humorale. Dans un premier temps, une caractérisation globale de l’établissement de la réponse humorale et de l’activation des cellules B, ont été effectuées grâce à des infections expérimentales avec S. suis sérotype 2 (sérotype le plus important chez le porc et l’humain) dans un modèle murin. Ceci a permis d’observer que S. suis module la réponse des cellules B et cause un ralentissement de la formation des sites de spécialisation des cellules B activées, les centres germinatifs, accompagné d’une absence de gain d’avidité des IgG chez la souris. Également, il a été observé que les anticorps IgM ciblant la bactérie, et sa capsule polysaccharidique, étaient les plus impliqués dans l’élimination de S. suis sérotype 2 tandis que les IgGs semblaient jouer un rôle mineur. Par la suite, les cellules de la rate de souris, infectées ou non, ont été cultivées pour observer leur réponse, grâce à la production de cytokines, suite à une infection avec S. suis. Des co-cultures composées d’une combinaison de cellules dendritiques ainsi que des cellules T et B isolées à partir de la rate de souris, infectées ou non, ont également été employées pour déterminer la production spécifique des cellules T et B. Les cellules spléniques issues de souris infectées avec S. suis présentaient un profil de production de cytokines altéré, avec une plus forte production d’IL-10 que celles issues de souris naïves, ce qui pourrait partiellement expliquer la modulation de la réponse humorale observée précédemment. Les cellules B ont également été identifiées comme de fortes productrices d’IL-1β, IL-12p70 et IFN-γ, mais nécessitaient d’avoir été préalablement exposées aux antigènes bactériens pour atteindre la production maximale. Les cellules B étaient également capables d’agir de concert avec les cellules dendritiques, et produire plus de cytokines. De plus, il a été observé que la capsule polysaccharidique de la bactérie modulait la production de cytokines par les cellules du système immunitaire. Finalement, le rôle joué par la structure de la capsule polysaccharidique de la bactérie sur l’établissement et le rôle de la réponse immunitaire humorale a été évalué en comparant les capsules des sérotypes 2, 3, 4, 7, 8, 9 et 14 de S. suis. Il a été déterminé que la structure de la capsule influence la protection offerte contre la réponse immunitaire chez la souris. De plus, la CPS influence également la détection des antigènes sous-capsulaires par les anticorps, ce qui entraînerait des conséquences sur l’élimination induite grâce à ceux-ci. Également, la structure de la capsule polysaccharidique de certains sérotypes de S. suis offrirait une protection supérieure à celle d’autres sérotypes, ce qui pourrait influencer la virulence des isolats en plus d’affecter l’efficacité vaccinale grâce au masquage des antigènes de surface. Les résultats obtenus lors de cette thèse apportent de nouvelles connaissances sur le développement des anticorps contre S. suis et sur l’identité des anticorps utiles contre S. suis. De plus, des informations nouvelles ont été obtenues sur la réponse des cellules B face au contact avec S. suis et sur l’impact qu’à la capsule polysaccharidique, ainsi que sa structure, sur la détection de la bactérie par les cellules B et les anticorps. Les connaissances apportées à la communauté scientifique grâce aux travaux décrits dans cette thèse permettent d’élucider des questions importantes au sujet de S. suis et établir les bases permettant de développer des vaccins efficaces contre Streptococcus suis. / Streptococcus suis is an important bacterial pathogen that causes severe invasive diseases such as septicemia, endocarditis, meningitis, and sudden death in pigs. The bacterium is also able to cause zoonosis where meningitis, septic choc and death can be observed. Since there is currently no universal effective vaccine commercially available, antibiotics remain the sole tool available to prevent and limit S. suis infections. However, an increase in S. suis strains showing resistances has been observed. This situation is preoccupying since the bacteria could serve as a reservoir for resistance genes and could pass these genes to other pathogenic streptococci, such as Streptococcus pyogenes, Streptococcus pneumoniae and Streptococcus agalactiae, which could have dire consequences for animal and human health. Thus, it becomes crucial to deepen our knowledge on how the immune response is established against S. suis to help improve the development of future effective vaccines. The objectives of this thesis are to study the interactions between B cells and Streptococcus suis and evaluate their impact on the development of the humoral response. First, a global characterisation of the establishment of the humoral response and the activation of B cell was performed following experimental infections with S. suis serotype 2 (the most important serotype in both pigs and humans) in a mouse model. This permitted the observation that S. suis was able to modulate the response of B cells by impairing the formation of germinal centers, the specialisation sites for activated B cells, and was paired with a lack of IgG avidity increase. Additionally, it was observed that IgM antibodies that target the bacterium, and its CPS, are the ones mainly involved in the elimination of S. suis serotype 2 and IgGs played a lesser role. Following this, the cells from the spleens of mice, infected or naïve, were cultivated to observe their response, by monitoring cytokine production, following infections with S. suis. Co-culture systems comprised of a combination of dendritic cells and T and B cells isolated from the spleens of mice, infected or naïve, were also employed to determine the specific production of cytokines by T and B cells. Splenic cells isolated from mice infected with S. suis presented a cytokine production profile that was altered, and showcased a strong production of IL-10, which could explain the modulation of the humoral response previously reported. B cells were identified as strong producers of IL-1β, IL-12p70 et IFN-γ but needed to be pre-exposed to bacterial antigens to reach maximal production. Additionally, B cells were able to act in synergy with dendritic cells and produce higher amounts of cytokines. It was also observed that the capsular polysaccharide of the bacteria played a significant role and modulated the production of cytokines by immune cells. Next, the role played by the structure of the capsular polysaccharide of the bacteria on the establishment and role of the humoral response was evaluated by comparing the capsules of S. suis serotypes 2, 3, 4, 7, 8, 9 and 14. It was determined that the structure of the capsule influences the protection offered against the immune response of mice and influenced the detection of sub-capsular antigens by antibodies which could limit elimination induced by them. Additionally, the structure of the capsular polysaccharide of some serotypes of S. suis could provide higher levels of protection than other serotypes, which could have implications in the virulence of isolates and vaccine efficacy by masking surface antigens. The results obtained during this thesis bring new knowledge on the development of antibodies targeting S. suis and on the identity of useful antibodies to fight S. suis infections. Additionally, new informations have been obtained on the response of B cells following contact with S. suis and the impact that the capsular polysaccharide, and it’s structure, has on the detection of the bacteria by cells and antibodies. The knowledge brought to the scientific community thanks to the work described in this thesis bring answers to important questions surrounding S. suis and set foundations to help develop efficacious vaccines against Streptococcus suis.

Streptococcus du Groupe B (GBS) et Streptococcus suis sont deux pathogènes encapsulés qui induisent des pathologies similaires dont la méningite et la septicémie chez les animaux et/ou les humains. Les sérotypes III et V du GBS et les sérotypes 2 et 14 du S. suis (utilisés dans cette étude) sont parmi les plus prévalents et/ou les plus virulents. La capsule polysaccharidique (CPS) définit le sérotype et est considérée comme un facteur de virulence essentiel pour les deux espèces bactériennes. Malgré que plusieurs études aient été réalisées au niveau des interactions entre ces streptocoques et les cellules de l’immunité innée, aucune information n’est disponible sur la régulation de la réponse immunitaire contre ces pathogènes par les cellules dendritiques (DCs) et leur interactions avec d’autres cellules, notamment les cellules ‘natural killer’ (NK). Dans cette étude, différentes approches (in vitro, ex vivo et in vivo) chez la souris ont été développées pour caractériser les interactions entre les DCs, les cellules NK et GBS ou S. suis. L’utilisation de mutants non encapsulés a permis d’évaluer l’importance de la CPS dans ces interactions. Les résultats in vitro avec les DCs infectées par GBS ou S. suis ont démontré que ces deux pathogènes interagissent différemment avec ces cellules. GBS est grandement internalisé par les DCs, et ce, via de multiples mécanismes impliquant notamment les radeaux lipidiques et la clathrine. Le mécanisme d’endocytose utilisé aurait un effet sur la capacité du GBS à survivre intracellulairement. Quant au S. suis, ce dernier est très faiblement internalisé et, si le cas, rapidement éliminé à l’intérieur des DCs. GBS et S. suis activent les DCs via différents récepteurs et favorisent la production de cytokines et chimiokines ainsi que l’augmentation de l’expression de molécules de co-stimulation. Cette activation permet la production d’interferon-gamma (IFN-y) par les cellules NK. Cependant, GBS semble plus efficient à activer les DCs, et par conséquent, les cellules NK que S. suis. La production d’IFN-y, en réponse à la stimulation bactérienne, est principalement assurée par un contact direct entre les DCs et les cellules NK et ne dépend qu’en partie de facteurs solubles. De plus, nos résultats in vivo ont démontré que ces deux streptocoques induisent rapidement la libération d'IFN-y par les cellules NK lors de la phase aiguë de l'infection. Ceci suggère que les interactions entre les DCs et les cellules NK pourraient jouer un rôle dans le développement d’une réponse immune T auxiliaire de type 1 (T ‘helper’ 1 en anglais; Th1). Cependant, la capacité de S. suis à activer la réponse immunitaire in vivo est également plus faible que celle observée pour GBS. En effet, les CPSs de GBS et de S. suis jouent des rôles différents dans cette réponse. La CPS de S. suis empêche une activation optimale des DCs et des cellules NK alors que c’est l’opposé pour la CPS de GBS, indépendamment du sérotype évalué. En résumé, cette étude adresse pour la première fois la contribution des DCs et des cellules NK dans la réponse immunitaire innée lors d’une infection à GBS ou à S. suis et, par extension, dans le développement d’une réponse Th1. Nos résultats renforcent davantage le rôle central des DCs dans le contrôle efficace des infections causées par des bactéries encapsulées. / Group B Streptococcus (GBS) and Streptococcus suis are two encapsulated pathogens that induce similar pathologies, including septicemia and meningitis in animals and/or humans. Serotypes III and V of GBS and serotypes 2 and 14 of S. suis (evaluated in this study) are the most prevalent and/or virulent types. The capsular polysaccharide (CPS) defines the serotype and is considered as a key virulence factor for both bacterial species. Although several studies have addressed the interactions of these streptococci and various cells of the innate immune system, no information is available on the regulation of the immune response against these pathogens by dendritic cells (DCs), and their interactions with other cells, including natural killer (NK) cells. In this study, different approaches (in vitro, ex vivo and in vivo) in mice were developed to characterize the interactions between DCs, NK cells and GBS or S. suis. Non-encapsulated mutants were used to evaluate the importance of the CPS in these interactions. In vitro results with GBS- or S. suis-infected DCs showed that these two pathogens differently interact with these cells. GBS is largely internalized by DCs through multiple endocytosis mechanisms, mainly involving lipid rafts and clathrin. The use of a specific endocytosis pathway might help GBS to survive intracellularly. In contrast, S. suis is poorly internalized and, if the case, rapidly eliminated within the DCs. GBS and S. suis activate DCs through different receptors leading to the release of cytokines and chemokines and increased expression of co-stimulatory molecules. This activation allows the production of IFN- by NK cells. Yet, S. suis capacity to activate DCs and NK cells is lower than that observed for GBS. IFN- release in response to bacterial stimulation was mainly mediated by direct DC-NK cell contact and only partially dependant on soluble factors. In addition, our in vivo results showed that these two streptococcal species rapidly induce the release of IFN- by NK cells during the acute phase of the infection. This suggests that the DC-NK crosstalk might play a role in the development of a T helper 1 (Th1) response. Yet, S. suis capacity to activate the in vivo immune response was also lower than that observed for GBS. In fact, GBS and S. suis CPSs play different roles in this response. S. suis CPS prevents optimal activation of DCs and NK cells whereas it is the opposite for GBS, independently of the serotype tested. In summary, this study addresses for the first time the contribution of DCs and NK cells to the innate immune response against GBS and S. suis infections, and by extension, to the development of a Th1 response. Our results further highlight the central role of DCs in the effective control of infections caused by encapsulated bacteria.

Streptococcus suis est un important pathogène porcin et agent zoonotique responsable de méningites et de septicémies. À ce jour, les mécanismes impliqués dans la réponse immunitaire de l’hôte lors de l’infection par S. suis sont peu connus; et il en est de même pour les stratégies utilisées par S. suis afin de déjouer cette réponse. L’augmentation de l’incidence et de la sévérité des cas humains souligne le besoin d’une meilleure compréhension des interactions entre S. suis et le système immunitaire afin de générer une réponse immunitaire efficace contre ce pathogène. Les cellules dendritiques (DCs) sont de puissantes cellules présentatrices d’antigènes qui stimulent les lymphocytes T et B, assurant la liaison entre l’immunité innée et l’immunité adaptative. L’objectif principal de ce projet était d’évaluer le rôle joué par différents facteurs de virulence de S. suis sur la modulation de la fonction des DCs et de la réponse T-dépendante. Nous avons examiné l’effet des facteurs clés pour la virulence de S. suis, dont la capsule polysaccharidique (CPS), les modifications de la paroi cellulaire (D-alanylation de l’acide lipotéichoïque et N-déacétylation du peptidoglycane) et la toxine suilysine, sur l’activation et la maturation de DCs murines dérivées de la moelle osseuse (bmDCs). Suite à l’infection par S. suis, les bmDCs sont activées et subissent un processus de maturation caractérisé par l’augmentation de l’expression de molécules de co-stimulation et la production de cytokines pro-inflammatoires. La CPS est le principal facteur interférant avec la production de cytokines, même si les modifications de la paroi cellulaire et la suilysine peuvent également moduler la production de certaines cytokines. Enfin, la CPS, les modifications de la paroi cellulaire et la suilysine interfèrent avec la déposition du complément à la surface des bactéries et, en conséquence, avec le « killing » dépendant du complément. Les résultats ont été confirmés à l’aide de bmDCs porcines. Nous avons aussi voulu identifier les récepteurs cellulaires impliqués dans la reconnaissance de S. suis par les DCs. Nous avons démontré que la production de cytokines et l’expression des molécules de co-stimulation par les DCs sont fortement dépendantes de la signalisation par MyD88, suggérant que les DCs reconnaissent S. suis et deviennent activées majoritairement via la signalisation par les récepteurs de type Toll (TLRs). En effet, on remarque une diminution de la production de plusieurs cytokines ainsi que de l’expression de certaines molécules de co-stimulation chez les DCs TLR2-/- ou TLR2-/- et TLR9-/- double négatives. Finalement, le récepteur NOD2 semblait jouer un rôle partiel dans l’activation des DCs suite à une infection par S. suis.Enfin, nous avons évalué les conséquences de la modulation des fonctions des DCs sur le développement de la réponse T-dépendante. Les splénocytes totaux produisent plusieurs cytokines en réponse à S. suis. Des analyses in vivo et ex vivo ont permis d’observer l’implication des cellules T CD4+ et le développement d’une réponse de type « T helper » 1 (TH1) bien que la quantité de cytokines TH1 produites lors de l’infection in vivo par S. suis demeure assez basse. La CPS de S. suis interfère avec la production de plusieurs cytokines par les cellules T in vitro. Expérimentalement, l’infection induite par S. suis résulte en de faibles niveaux de production d’anticorps anti-S. suis, mais aussi d’anticorps dirigés contre l’ovalbumine utilisée comme antigène rapporteur. Cette interférence est corrélée avec la sévérité des signes cliniques, suggérant que S. suis interfère avec le développement d’une réponse immunitaire adaptative appropriée qui serait requise pour contrôler la progression de l’infection. Les résultats de cette étude mèneront à une meilleure compréhension de la réponse immunitaire de l’hôte lors de l’infection par S. suis. / Streptococcus suis is an important swine pathogen and an emerging zoonotic agent of septicemia and meningitis. Knowledge of host immune responses towards S. suis, and strategies used by this pathogen for subversion of these responses is scarce. Increased severity of S. suis infections in humans underscores the critical need to better understand the interactions between S. suis and the immune system to generate an effective immune response against this pathogen. Dendritic cells (DCs) are powerful antigen-presenting cells. Once activated, they stimulate T cells and B cells, linking innate and adaptive immunity. Thus, the main objective of this project was to evaluate the role of different S. suis virulence factors on the modulation of DC functions and the T cell-dependent response. Initially, we investigated the effect of S. suis key virulence factors, including the capsular polysaccharide (CPS), the cell wall modifications (D-alanylation of the lipoteichoic acid and N-deacetylation of the peptidoglycan) and the toxin suilysin, on the activation and maturation of mouse bone-marrow derived DCs (bmDCs). We observed that following S. suis infection, bmDCs are activated and go through a complex maturation process characterized by the up-regulation of the surface expression of costimulatory molecules and the production of pro-inflammatory cytokines. The CPS is the main virulence factor interfering with cytokine production, even if cell wall modifications and suilysin can also modulate the production of cytokines. Finally, CPS, cell wall modifications and suilysin were shown to interfere with complement deposition on S. suis, and consequently with complement-dependent killing. Results were confirmed using porcine bmDCs. We also aimed to identify the cellular receptors involved in S. suis recognition by DCs. Production of cytokines and expression of co-stimulatory molecules by DCs were shown to strongly rely on MyD88-dependent signaling pathways, suggesting that DCs recognize S. suis and become activated mostly through Toll-like receptor (TLR) signaling. Supporting this fact, TLR2-/- or double negative TLR2-/- and TLR9-/- DCs were severely impaired in the release of several cytokines and the surface expression of certain costimulatory molecules. In addition, NOD2 receptor also seems to play a partial role in DC activation by S. suis. Finally, we evaluated the consequences of the modulation of DC functions on T cell activation. In response to S. suis infection, total splenocytes readily produced several cytokines ex vivo. Ex vivo and in vivo analysis revealed the involvement of CD4+ T cells and development of a T helper 1 (TH1) response. Nevertheless, levels of TH1-derived cytokines during S. suis infection were very low. The bacterial CPS was shown to interfere with the release of several T cell-derived cytokines in vitro. As a consequence, a clinical infection resulted in low levels of not only anti-S. suis antibodies but also of those directed against ovalbumin, used as reported antigen. This interference was correlated with the presence of severe clinical signs of S. suis disease. These data suggest that S. suis impairs the development of an efficient adaptive immune response, which is required to control the infection progress. Overall, these results will permit a better comprehension of the host immune response during S. suis infection.

Streptococcus suis est un important pathogène porcin et humain, causant méningites et septicémies. Des études suggèrent que S. suis dispose de facteurs de virulence, notamment sa capsule polysaccharidique (CPS), qui lui permettent de moduler les fonctions des cellules dendritiques (DCs), situées à l’interface entre l’immunité innée et adaptative. Les difficultés à développer un vaccin efficace suggèrent aussi une altération de la voie T dépendante. L’objectif général du projet était d’évaluer l’effet de S. suis sur l’activation des cellules T CD4+ ainsi que sur la capacité de présentation antigénique des DCs. Nous avons étudié dans un modèle murin in vivo la réponse T CD4+ mémoire lors d’infections primaire et secondaire. Une faible réponse mémoire centrale a été obtenue, suggérant que la réponse adaptative générée contre S. suis est limitée. Étant donné l’importance du complexe majeur d’histocompatibilité (MHC) de classe II dans la présentation antigénique, nous avons évalué in vitro et in vivo l’expression de ces molécules chez les DCs. Une modulation de l’expression du MHC-II par S. suis a été observée. L’analyse de la transcription de gènes impliqués dans la régulation transcriptionnelle et post-transcriptionnelle du MHC-II nous permet de suggérer que S. suis régule à la baisse la synthèse de nouvelles molécules et favorise leur dégradation lysosomale. Cette stratégie, dans laquelle la CPS ne jouerait qu’un rôle partiel, permettrait à S. suis d’échapper à la réponse adaptative T dépendante. Les résultats de cette étude fourniront de nouvelles perspectives dans la compréhension de la réponse adaptative lors de l’infection par S. suis. / Streptococcus suis is an important swine and human pathogen causing meningitis and septicemia. Recent studies suggest that S. suis possesses several virulence factors, including the capsular polysaccharide, which enable this pathogen to modulate dendritic cell (DCs) functions. DCs are key immune cells that bridge innate and adaptive immunity. Moreover, the difficulties in developing an effective vaccine suggest that S. suis interferes with the T-cell dependent response. The main objective of the project was to evaluate the effect of S. suis on CD4+ T-cell activation, as well as on the antigen presentation ability of DCs. We investigated the CD4+ T-cell memory response in an in vivo mouse model. A poor central memory response was obtained following primary and secondary infections with S. suis, thus suggesting that the adaptive immune response against this pathogen is limited. The major histocompatibility complex (MHC) class II is central to the antigen presentation pathway. We thus investigated in vitro and in vivo the expression of these molecules on DCs. We observed a modulation in the expression of MHC-II by S. suis. Transcriptional analysis of genes involved in transcriptional and post-transcriptional regulation of MHC-II suggests that S. suis downregulates synthesis of MHC-II molecules and promotes their lysosomal degradation. This strategy, in which the CPS would play only a partial role, might allow S. suis to evade the T-cell dependent adaptive response. Overall, these results provide new insights into the comprehension of the adaptive immune response during the infection by S. suis.