Le syndrome de Sjögren primitif (SJp) est une pathologie auto-immune caractérisée par une sécheresse occulobuccale, un infiltrat lymphocytaire des glandes salivaires, ainsi qu'une production d'auto-anticorps. Les cellules épithéliales salivaires (SGEC) des patients atteints de SSp expriment les molécules impliquées dans les réponses immunitaires et jouent le rôle des cellules présentatrices d’antigènes. Les lymphocytes T folliculaires (LTf) jouent un rôle important en activant les lymphocytes B via la sécrétion d’interleukine (IL)-21. Une augmentation de la proportion de LTf est observée dans le sang des patients ayant un SJp. Nous avons fait l’hypothèse que les SGECs des patients pouvaient induire la différenciation des lymphocytes T naïfs (LTn) en LTf. Nous avons montré que les SGECs sont capables d’induire la différenciation des LTn en LTf via des facteurs solubles tel l’IL-6. La sécrétion d’IL-21 par les LTf nécessite un contact cellulaire impliquant en partie ICOSL.La voie de costimulation OX40/OX40L est impliquée dans plusieurs maladies autoimmunes. Les polymorphismes d’OX40L sont une prédisposent au SJp. Nous avons étudié le rôle pathogène de la voie OX40/OX40L chez les patients SJp. Notre résultats ont montrés une surexpression d’OX40L et d’OX40 dans les glandes salivaires des patients atteint de SJp. Les cocultures des LTn avec les SS SGECs ou contrôle SGECs augmentent l'expression d’OX40 par les LT. Les SS SGECs favorisent la survie et la prolifération des LT via la voie d’OX40/OX40L. Ces résultats démontrent l'implication d’OX40 et d’OX40L dans la pathogénie du SJp et confirment le rôle important des SGECs dans l’épithelite auto-immune du SJp. / The primary Sjögren's syndrome (pSS) is an autoimmune disease characterized by dry mouth and dry eyes. Salivary gland epithelial cells (SGECs) of patients with pSS express the molecules involved in immune responses and act as antigen presenting cells. Follicular helper T cells (Tfh) secrete IL-21 whose augmented secretion is a hallmark of several autoimmunediseases. Here we investigated whether SGECs were capable to induce Tfh differentiation. We report that IL-6 and ICOSL expression by SGECs contributes to naïve CD4+ T differentiation into Tfh cells, as evidenced by their acquisition of a specific phenotype, characterized by Bcl-6, ICOS and CXCR5 expression and IL-21 secretion, but also but by their main functional feature: the capacity to enhance B lymphocytes survival. OX40/OX40L interaction is a pivotal costimulatory pathway. Polymorphisms of OX40L are involved in the genetic predisposition to pSS. We therefore investigated the pathogenic role of OX40/OX40L pathway in pSS. We demonstrated that the proportion of circulating CD4+ T cells expressing OX40 was elevated in patients with pSS and correlated with systemic disease activity. In salivary glands of patients with pSS, epithelial cells overexpressed OX40L and the expression of OX40L and OX40 was respectively evidenced on infiltrating B and T cells. Coculture of T cells with SGECs increased the expression of OX40 by CD4+ T cells promoted T cell survival and proliferation through OX40/OX40L interaction. These studies demonstrate emphasizes unknown pathogenic roles of SGECs and suggests that Tfh, IL-21 and OX40L might be therapeutic targets in pSS.

La mucoviscidose est causée par des mutations du gène CFTR (p.Phe508del étant la plus fréquente). Celui-ci code pour la protéine CFTR qui constitue un canal chlorure exprimé à la face apicale des cellules épithéliales. Au niveau du reticulum endoplasmique (RE), le contrôle de qualité conformationnelle oriente la majorité du CFTR en cours de repliement vers une voie de dégradation. Une fraction limitée du WT-CFTR parvient cependant à se replier correctement et peut ensuite progresservers la surface cellulaire, contrairement au Phe508del-CFTR (qui est néanmoins fonctionnel). Lorsque des formes mutées sont exportées à partir du RE, grâce à des traitements correcteurs, elles sont alors instables à la membrane plasmique. Par ailleurs, il a été montré que l'organisation des microfilaments d'actine participe à l'ancrage du canal au cytosquelette et à sa stabilité. Or, la petite GTPase Cdc42 influence la dynamique de nucléation de l'actine fibrillaire. Au cours de nos travaux, nous avons testé l'implication de Cdc42 et de certains de ses effecteurs dans la régulation de WT-CFTR dans des cellules épithéliales bronchiques. Dans ce cadre, la fonction de la voie Cdc42 a été perturbée par des traitements pharmacologiques et par ARN interférence. Les résultats obtenus, principalement par biotinylation de surface, ont permis de proposer que (1) la protéine Cdc42 participe à ladégradation de formes mal repliées de CFTR dans les étapes précoces et tardives de la voie de sécrétion et (2) la voie Cdc42, par son implication dans l'organisation de l'actine F corticale, affecte l’ancrage du canal chlorure au cytosquelette et régule ainsi son recrutement dans des vésicules d'internalisation. / Cystic Fibrosis is caused by CFTR gene mutations (p.Phe508del being the most frequently encountered). The CFTR protein functions as a chloride channel expressed at the plasma membrane of epithelial cells. Its productive folding in the endoplasmicreticulum (ER) is poorly efficient and unfolded proteins are therefore targeted to degradation. Nevertheless, a limited fraction of WT-CFTR acquires a native conformation and then progesses into the secretory pathway. In the case of Phe508del-CFTR, virtually all channels are degraded at this step except through corrector treatments. Under these conditions the mutant remains unstable at the plasma membrane (although it is functionnaly competent). Furthermore, it has been shown that fibrillar actin organization is involved in CFTR tethering to the cytoskeleton and channel stability. Moreover, the small GTPase Cdc42 promotes F actin nucleation. In the present study, we aimed at testing the involvement of Cdc42, and of some of its effectors, in WT-CFTR regulation in epithelial airway cells. In this context, Cdc42 pathway function was altered through pharmacological treatments or siRNAmediated depletions. Our results, mainly obtained via cell surface biotinylation assays, led us to propose that (1) Cdc42 is involved in misfolded CFTR degradation at early and late steps of the secretory pathway, and (2) Cdc42 pathway, through its F actin organization function, affects CFTR anchoring to the cytoskeleton and thus regulates its endocytosis.

Le syndrome de Gougerot-Sjögren (SGS) est une maladie autoimmune (MAI) systémique inflammatoire chronique caractérisée principalement par la diminution des secrétions salivaires et lacrymales, aboutissant à une sécheresse de la bouche et des yeux. Elle affecte principalement les femmes autour de la ménopause. Au niveau physiologique, le tissu épithélial des glandes salivaires (GS) est infiltré par des lymphocytes, ce qui provoque l’apoptose des cellules épithéliales (CE). L’épigénétique pouvant jouer un rôle important dans le développement des MAI comme le SGS, nous avons analysé l’expression d’éléments rétroviraux endogènes humains (HERV) et des microARN. Par ailleurs, afin de mieux comprendre les mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans les interactions lymphocytes-CE au niveau de la GS pathologique, nous avons mis en place un modèle de co-culture in vitro entre des CE et des lymphocytes B ou T (LB, LT). Nous avons également étudié le rôle de BAFF sur les CE qui expriment l’un de ses récepteurs, BR3.Dans un premier temps, nous avons montré que dans les GS des patients, les HERV et les miARN ont un profil d’expression distinct de celui des personnes saines, montrant ainsi une participation de l’épigénétique dans la pathologie. Dans un deuxième temps, nous avons montré que les CE entrent en apoptose suite à l’interaction directe avec les lymphocytes B etT, en faisant intervenir la voie Fas pour les LT et la voie de la PKCδ pour les LB. En lien avec l’apoptose induite par les LB, nous avons démontré que BAFF est impliqué dans la survie des CE, et que le blocage de sa signalisation ou la sous-expression de son récepteur conduit à la mort des CE. Nous pouvons supposer que les LB entrent en compétition avec les CE pour le signal de survie apporté par BAFF, et que les CE qui s’en trouvent privées meurent. Finalement, nous avons montré que plusieurs formes de BAFF sont produites parles CE et reconnues de manière différente par les anticorps anti-BAFF. Il pourrait s’agir d’isoformes plus ou moins glycosylés ou de variants de BAFF. Cependant d’autres études sont nécessaires afin de les identifier. / Sjögren’s syndrome (SS) is an inflammatory systemic autoimmune disease (AID), mainly characterized by the decrease of salivary and lachrymal secretions. This leads to dry mouthand dry eyes. This chronic disease principally affects women around menopause. At the physiological level, salivary gland (SG) epithelial tissue is infiltrated by lymphocytes, leading to epithelial cells (EC) apoptosis. As epigenetics can play an important role in AID- such asSS development, we investigated human endogenous retroviral elements (HERV) and microRNA expression. Furthermore, in order to better understand the cellular and molecular mechanisms implied in lymphocyte-EC interactions in pathological SG, we set up an in vitroco-culture model between EC and B and T cells. We also studied BAFF role on EC which express one of its receptors, BR3. First, we demonstrated that in SS SG, HERVs and miRNAs show a distinct profile from healthy controls, indicating that epigenetics is implied in the pathology. Secondly, we showed that EC undergo apoptosis following direct interaction with T and B cells, via two distincts ignaling pathways: Fas pathway for T cells and PKCδ pathway for B cells. Linked with Bcell-induced apoptosis, we demonstrated that BAFF is implied in EC survival, and that BAFFsignaling blocking or BR3 down-regulation leads to EC death. We may suppose that B cells compete with EC for survival signaling from BAFF, and that EC die from lack of it. Finally, we showed that several forms of BAFF are expressed by EC and that they are differentially recognized by anti-BAFF antibodies. These may be more or less glycozylated BAFF isoformsor BAFF variants. Further studies are needed to identify them.

La transmission sexuelle du VIH-1 constitue le mode majeur de contamination à travers le monde. Au cours d’un rapport sexuel avec un homme séropositif vis-à-vis du VIH-1, le virus transporté par le sperme est déposé à la surface des muqueuses sous forme libre et/ou associée aux cellules mononuclées du sperme. Les particules virales peuvent alors être captées par les cellules dendritiques qui les transportent jusqu’aux lymphocytes T CD4 des ganglions lymphatiques favorisant ainsi la dissémination du virus. Plus qu’un simple véhicule, il semblerait que le plasma séminal, fraction acellulaire du sperme, puisse influencer la transmission sexuelle du VIH-1. Cependant, son rôle en tant que facilitateur ou inhibiteur de l’infection est largement débattu. La première partie de cette thèse s’intéresse à l’influence directe du plasma séminal sur la transmission sexuelle du VIH-1 via les cellules dendritiques. Nous avons montré que le TGF-β1, une des cytokines majoritaires du sperme, favorise la capture du virus par les cellules dendritiques via l’induction de l’expression de CD169, un récepteur du VIH-1 récemment décrit. Cependant, ni l’augmentation de la capture du virus ni celle de l’expression de CD169 ne sont observées lorsque les cellules sont en présence de plasma séminal. Au contraire, le fluide semble avoir tendance à diminuer la capture des particules virales et s’avère même être capable de diminuer l’induction de l’expression de CD169 par le TGF-β1 ou le LPS, suggérant un effet protecteur du plasma séminal sur la transmission sexuelle du VIH-1, même en cas de co-infection bactérienne localisée. La seconde partie de cette thèse s’intéresse à l’effet indirect du plasma séminal sur les cellules dendritiques via l’induction de la sécrétion de facteurs par les cellules épithéliales de la muqueuse, premières cellules en contact avec le fluide. A partir de deux modèles in vitro d’épithéliums simples (colorectaux et endocervicaux), les résultats obtenus montrent que les sécrétions des cellules épithéliales induites par le plasma séminal ne provoquent pas l’expression de CD169 ni la maturation des cellules dendritiques. Ces résultats contribuent à une meilleure compréhension des mécanismes précoces impliqués dans la transmission sexuelle du VIH-1 et soulignent le rôle complexe du plasma séminal dans cette dernière / Sexual transmission of Human Immunodeficiency Virus type 1 (HIV-1) remains the major way of contamination worldwide. During male to female or male transmission, the virus is deposited on the mucosal surface as cell-free or cell-associated virions carried by semen. The virions can be captured by dendritic cells (DCs) located in the mucosae. DCs play a crucial role in disseminating virus by capturing virions at the contact site and bringing them to the principal target cells in the lymph nodes i.e. the lymphocytes. More than just a carrier for viral particles, semen may also play a role in modulating HIV-1 sexual transmission. The influence of seminal plasma, the acellular fraction of semen is particularly debated. In the first part of this thesis deals with the direct influence of seminal plasma on the HIV-1 sexual transmission mediated by dendritic cells. We demonstrated that TGF-β1, a cytokine present in high concentration in seminal plasma, increases HIV-1 capture by dendritic cells through the upregulation of CD169, an HIV-1 binding molecule recently described. However, these effects are not observed when dendritic cells are incubated with seminal plasma. On the contrary, seminal plasma tends toward a decrease of HIV-1 capture by dendritic cells. Furthermore, seminal plasma is able to counteract the CD169 upregulation observed following TGF-β1 or LPS exposure indicating that seminal plasma may display a protective effect against HIV-1 transmission in the case of bacterial local coinfection. The second part of this thesis deals with the indirect effect of seminal plasma on dendritic cells through the induction of soluble factors secretion by epithelial cells, first cells in contact with the contaminated fluid. Two different epithelial cell models mimicking the female genital and intestinal tracts by using well characterized epithelial cell lines (HEC-1A and CaCo-2 respectively) have been developed. Results demonstrated that the epithelial cells secretions induced by seminal plasma do not modulate CD169 expression nor induce dendritic cells maturation. All these data contribute to a better understanding of the various mechanisms allowing HIV-1 sexual transmission and underscore the complex role of the seminal plasma in the particular case of the transmission mediated by dendritic cells

La Broncho-Pneumopathie Chronique Obstructive (BPCO) est une maladie pulmonaire inflammatoire consécutive à l'exposition chronique à la pollution atmosphérique et surtout au tabagisme dans environ 90% des cas. Cette maladie se caractérise par une obstruction des bronches due à une hypersécrétion de mucus, une hypertrophie des muscles lisses, ainsi qu’une destruction de la paroi des alvéoles respiratoires amenant le patient à l’emphysème. Le stress induit par la fumée de cigarette provoque une activation de la barrière épithéliale pulmonaire associée à une altération de la réponse immunitaire responsable d’une susceptibilité accrue aux infections pulmonaires. De ce fait, les patients atteints de cette maladie développent des exacerbations principalement liées à ces infections bactériennes en particulier à Non-Typable Haemophilus influenza (NTHi) et Streptoccocus pneumoniae (Sp).La cytokine IL-22 est un acteur très important des défenses antibactériennes et du maintien de la barrière épithéliale. Cette cytokine appartient à la grande famille de l’IL-10, et à la sous-famille des cytokines IL-20 composée de l’IL-19, l’IL-20 et l’IL-24. L’IL-22 se lie au récepteur formé par les sous-unités IL-10Rb et IL-22Ra, tandis que les cytokines IL-19, IL-20 et IL-24 utilisent deux récepteurs associant l’IL-20Rb avec l’IL-20Ra ou l’IL-22Ra. Il a été démontré que les cytokines de la famille IL-20 (IL-19, IL-20, IL-24) agissent sur la clairance bactérienne au cours d’une infection cutanée par Staphylococcus aureus (Myles et al., 2013), en inhibant la production des cytokines IL-17 et IL-22. De plus, des précédents travaux au laboratoire, ont montré un défaut de l’expression des cytokines IL-17 et IL-22 qui participaient à la susceptibilité à l’infection chez les souris atteintes de BPCO (Pichavant et al., 2015). Enfin, nos données actuelles montrent que l'exposition à la fumée de cigarette augmente l'expression des cytokines de la famille IL-20 et que l'inhibition de cette voie permet de bloquer le développement d'épisodes d'exacerbation chez des souris BPCO.L'objectif de cette thèse est de préciser le rôle des cytokines IL-20 dans la réponse à l'infection bactérienne (Sp, NTHi) tant dans un contexte physiologique qu'au cours d’un contexte mimant la BPCO. Pour cela, nous nous focaliserons sur le rôle de l’épithélium pulmonaire tant dans la production que dans la fonction de ces cytokines en contexte infectieux.Pour répondre à ces questions, nous avons analysé l’expression des cytokines IL-20 par l’épithélium pulmonaire in vitro et ex vivo dans un modèle murin mimant l’exacerbation de la BPCO ainsi que dans des biopsies pulmonaires de patients fumeurs atteints ou non de BPCO. Dans un second temps nous avons évalué la modulation par un anticorps bloquant le récepteur des cytokines IL-20 (anti-IL-20Rb) au cours de la réponse anti-infectieuse de l'épithélium dans nos modèles in vivo (souris infectées par Sp) et in vitro (cellules épithéliales de trachées murines). Nous avons en parallèle évalué l'implication des cytokines IL-20 dans la réparation épithéliale.L’ensemble des résultats acquis au cours de la thèse nous a permis de démontrer l'implication des cytokines IL-20 et de préciser leur rôle sur l’épithélium pulmonaire au cours de l'infection bactérienne ainsi que dans la pathologie de la BPCO. De plus, les résultats obtenus avec l’anticorps neutralisant anti-IL-20Rb dans ces contextes d’infections et de BPCO, font de celui-ci une potentielle piste thérapeutique pour le traitement des lésions dues à l’infection. / Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD) is an inflammatory lung disease due to chronic exposure to air pollution and especially to cigarette smoke exposure in approximately 90% of the cases. This disease is characterized by obstruction of the bronchi due to hypersecretion of mucus, hypertrophy of the smooth muscles, and destruction of the alveolar wall leading the patient to emphysema. The stress induced by cigarette smoke exposure causes activation of resident cells including pulmonary epithelial cells and an alteration of the immune system responsible for an increased susceptibility to pulmonary infections. As a result, patients with this disease develop exacerbations especially du to Non-Typable Haemophilus influenza (NTHi) and Streptoccocus pneumoniae (Sp).The IL-22 cytokine plays a key role in antibacterial defenses and maintenance of the epithelial barrier. This cytokine belongs to the large IL-10 family, and to the IL-20 cytokine subfamily also including IL-19, IL-20 and IL-24. IL-22 binds to the receptor formed by the IL-10Rb and IL-22Ra subunits, while the IL-19, IL-20 and IL-24 cytokines binds to IL-20Rb associated with either IL-20Ra or IL-22Ra subunits. IL-20 cytokines (IL-19, IL-20, IL-24) have been shown to impair bacterial clearance during cutaneous infection with Staphylococcus aureus (Myles et al., 2013), by inhibiting the production of IL-17 and IL-22 cytokines. In addition, previous work in the laboratory showed a defect in the expression of IL-17 and IL-22 cytokines contributing to the susceptibility to infection in COPD mice (Pichavant et al., 2015). In fact, our current data show that exposure to cigarette smoke increases cytokine expression of the IL-20 family and that inhibition of this pathway blocks the development of exacerbation episodes in COPD mice.The aim of this thesis is to clarify the role of IL-20 cytokines in the response to bacterial infections (Sp, NTHi) both in a physiological context and in a context mimicking COPD. To do so, we will focus on the role of pulmonary epithelium both in the production and function of these cytokines in infectious context.To answer these questions, we analyzed the expression of IL-20 cytokines by pulmonary epithelium in vitro and ex vivo in a mouse model mimicking the COPD exacerbation as well as in pulmonary biopsies of smokers and non-smokers patients and of COPD patients. In a second step we evaluated the modulation by an IL-20 receptor blocking antibody (anti-IL-20Rb) of the anti-infectious response in our in vitro (murine tracheal epithelial cells) and in vivo models (Sp-infected mice). In parallel, we evaluated the involvement of IL-20 cytokines in the epithelial repair.All the results acquired during the thesis allowed us to demonstrate the expression of IL-20 cytokines and to demonstrate their role on the pulmonary epithelium during bacterial infection as well as in COPD. In addition, the results obtained with the anti-IL-20Rb neutralizing antibody in these contexts of infections and COPD, suggests a potential therapeutic application for respiratory infection.

Le complexe majeur d’histocompatibilité de type I (CMH I) est une glycoprotéine dont le rôle est de présenter des peptides endogènes au récepteur de cellules T (TCR) des cellules T CD8. La régulation de l’expression du CMH I a été exclusivement étudiée chez les cellules hématolymphoïdes. Cependant, ce processus reste peu élucidé chez les cellules épithéliales (ECs) malgré leur rôle important dans la défense de l’hôte contre divers pathogènes. Dans ce présent travail, nous avons effectué une analyse approfondie de l’expression du CMH I dans les ECs primaires fraîchement prélevées du thymus, de la peau, du colon et des poumons. Nos analyses de cytométrie en flux révèlent une grande variabilité de l’expression du CMH I à la surface des ECs primaires. Nous avons démontré que l’expression du CMH I est 10 à 100 fois plus élevée à la surface des ECs thymiques (TECs) que les ECs extrathymiques. Nous avons également observé aussi que l’expression élevée du CMH I à la surface des TECs est principalement due à l’interféron lambda (IFN-λ), produit en conditions physiologiques dans le thymus. Nous avons révélé aussi que l’absence de la voie d’IFN-λ induit de l’auto-immunité chez la souris. En effet notre étude ouvre la voie vers une exploration plus approfondie de l’impact de l’IFN-λ dans les fonctions thymiques. D’autre part, les ECs subissent continuellement de l’apoptose afin d’éliminer les cellules endommagées et restaurer l’intégrité de l’épithélium. Cependant, les ECs apoptotiques représentent une source majeure d’auto-antigènes (AAg) ce qui en fait une cible indéniable des maladies auto-immunes. Dans ce présent travail, nous avons évalué dans quelle mesure les cellules présentatrices d’antigènes (APCs) thymiques (TEC médullaires (mTECs) et les cellules dendritiques thymiques (tDCs)) contribuent dans la tolérance centrale à l’égard des antigènes exprimés par les ECs extrathymiques. Nous avons trouvé que les APCs thymiques expriment environ 93% des gènes exprimés dans les ECs extrathymiques. Cependant, nous avons révélé une fraction des gènes (environ 7%) dans le transcriptome des ECs extrathymiques qui n’est pas exprimé par les APCs thymiques. Ces gènes sont capables de générer des peptides associés au CMH I (MAPs) quoique dans une moindre mesure que les gènes partagés avec les APCs thymiques. Dans l’ensemble, cette étude fournit la première tentative de caractérisation du transcriptome des ECs extrathymiques et les APCs thymiques, capables de générer des MAPs. / The major histocompatibility complex class I (MHC I) is a cell surface glycoprotein involved in the presentation of endogenously derived peptides, to the T-cell receptor TCR of CD8 T cells. However, the regulation of the MHC I expression has been studied almost exclusively in hematolymphoid cells and very little is known about this process in epithelial cells (ECs). In the present work, we performed a deep analysis of MHC I expression in primary ECs freshly harvested from the thymus, skin, gut, and lung. In fact, we found that the superior MHC I expression in TECs is driven mainly by interferon lambda (IFN-λ) produced under steady-state conditions in the thymus. Moreover, Ifnlr1−/− mice present autoimmune manifestations. Our study paves the way for a more detailed exploration of the impact of IFN-λ signaling in thymic functions. On the other hand, ECs continually undergo apoptosis to delete damaged cells while restoring the epithelium integrity. However, apoptotic ECs are a major source of autoantigens (AAgs) which makes them an undeniable target for autoimmune attacks. In the present study, we evaluated the extent to which thymic antigen presenting cells APCs (medullary TECs (mTEC) and thymic dendritic cells (tDCs)) contribute to central tolerance against extrathymic ECs-antigens. We report that thymic APCs express about 93.5% of genes expressed in extrathymic ECs whereas 7 % of genes expressed in extrathymic ECs are silent in thymic APCs. We found that these extrathymic ECs- unique genes are efficiently able to produce MHC I-associated peptides (MAPs), albeit to a lower extent than the genes expressed by thymic APCs. In summary, this study provides the first characterization of the self-transcriptome expressed by extrathymic ECs and thymic APCs (mTECs and tDCs), and able to generate MAPs.

La Fibrose Kystique (FK) est une maladie dégénérative qui entraine une dégénération des poumons dû au problème de clairance mucociliaire (CMC). Le volume de surface liquide (SL) couvrant les cellules pulmonaires est essentiel à la clairance de mucus et au combat contre les infections. Les nucléotides extracellulaires jouent un rôle important dans la CMC des voies aériennes, en modifiant le volume de la SL pulmonaire. Cependant, les mécanismes du relâchement de l’ATP et de leurs déplacements à travers la SL, restent inconnus. Des études ultérieures démontrent que l’exocytose d’ATP mécano-sensible et Ca2+-dépendant, dans les cellules A549, est amplifié par les actions synergétiques autocrine/paracrine des cellules avoisinantes. Nous avions comme but de confirmer la présence de la boucle purinergique dans plusieurs modèles de cellules épithéliales et de développer un système nous permettant d’observer directement la SL. Nous avons démontrés que la boucle purinergique est fonctionnelle dans les modèles de cellules épithéliales examinés, mis appart les cellules Calu-3. L’utilisation de modulateur de la signalisation purinergique nous a permis d’observer que le relâchement d’ATP ainsi que l’augmentation du [Ca2+]i suivant un stress hypotonique, sont modulés par le biais de cette boucle purinergique et des récepteurs P2Y. De plus, nous avons développé un système de microscopie qui permet d’observer les changements de volume de SL en temps réel. Notre système permet de contrôler la température et l’humidité de l’environnement où se trouvent les cellules, reproduisant l’environnement pulmonaire humain. Nous avons démontré que notre système peut identifier même les petits changements de volume de SL. / Cystic Fibrosis (CF) patients suffer from respiratory problems associated with pulmonary infections and exacerbations, due to improper mucociliary clearance (MCC). The airway surface liquid (ASL) covering pulmonary epithelial cells plays a pivotal role in MCC and infection control. Extracellular nucleotides control MCC in airway epithelia by modulating ASL volume, ciliary beating and mucin secretion. The mechanism(s) of their release and dispersal within the ASL remain incompletely understood. Studies with A549 cells, a human alveolar type II cell model, have shown that mechanosensitive, Ca2+-dependent ATP secretion is strongly amplified by the synergistic autocrine/paracrine actions of released nucleotides. The aim of this study was to examine whether the autocrine purinergic loop operates in different lung epithelial cell models and to develop an imaging system allowing the direct monitoring of ASL height during purinergic stimulation. We demonstrated that the signaling loop is functional in all epithelial cells tested, with the exception of Calu-3 epithelial cells. With different purinergic signaling modulators, we demonstrated that ATP release and [Ca2+]i elevations evoked by hypotonic stress were strongly amplified by autocrine/paracrine effects in cells expressing the P2Y receptor family. To monitor ASL volume changes in real time, we developed a novel epi-fluorescence, side-view microscopy system to observe ASL height. During experiments, cell cultures grown on permeable filters were mounted in a custom-designed chamber that allows control of the temperature, humidity and air flow above the cell monolayer, mimicking the pulmonary environment. This system detects even small changes in ASL volume following purinergic stimulation.

Eph kinases are the largest family of cell surface receptor tyrosine kinases. The ligands of Ephs, ephrins (EFNs), are also cell surface molecules. Ephs interact with EFNs and the receptors and ligands transmit signals in both directions, i.e., from Ephs to EFNs and from EFNs to Ephs. Ephs and EFNs are widely involved in various developmental, physiological pathophysiological processes. Our group and others have reported the roles of Ephs/EFNs in the immune system. To further investigate the function of EphBs/EFNBs in T cell development and responses, we generated EFNB1, EFNB2, EphB4 conditional gene knockout (KO) mice and EFNB1/2 double KO mice. In the projects using EFNB1 and EFNB2 knockout mice, we specifically deleted EFNB1 or EFNB2 in T cells. The mice had normal size and cellularity of the thymus and spleen as well as normal T cell subpopulations in these organs. The bone marrow progenitors from KO mice and WT mice repopulated the host lymphoid organs to similar extents. The activation and proliferation of KO T cells was comparable to that of control mice. Naïve KO CD4 cells differentiated into Th1, Th2, Th17 and Treg cells similar to naïve control CD4 cells. In EFNB2 KO mice, we observed a significant relative increase of CD4CD8 double negative thymocytes in the thymus. Flowcytometry analysis revealed that there was a moderate increase in the DN3 subpopulation in the thymus. This suggests that EFNB2 is involved in thymocyte development. Our results indicate that the functions of EFNB1 and EFNB2 in the T cell compartment could be compensated by each other or by other members of the EFN family, and that such redundancy safeguards the pivotal roles of EFNB1 and EFNB2 in T cell development and function. In the project using EFNB1/B2 double knockout (dKO) model, we revealed a novel regulatory function of EFNb1 and EFNb2 in stabilizing IL-7Rα expression on the T cell surface. IL-7 plays important roles in thymocyte development, T cell homeostasis and survival. IL-7Rα undergoes internalization upon IL-7 binding. In the dKO mice, we observed reduced IL-7Rα expression in thymocytes and T cells. Moreover, the IL-7Rα internalization was accelerated in dKO CD4 cells upon IL-7 stimulation. In T cell lymphoma cell line, EL4, over-expression of either EFNB1 or EFNB2 retarded the internalization of IL-7Rα. We further demonstrated compromised IL-7 signaling and homeostatic proliferation of dKO T cells. Mechanism study using fluorescence resonance energy transfer and immunoprecipitation demonstrated that physical interaction of EFNB1 and EFNB2 with IL-7Rα was likely responsible for the retarded IL-7Rα internalization. In the last project, using medullary thymic epithelial cell (mTEC)-specific EphB4 knockout mice, we investigated T cell development and function after EphB4 deletion in mTEC. EphB4 KO mice demonstrated normal thymic weight and cellularity. T cell development and function were not influenced by the EphB4 deletion. Lastly, the KO mice developed normal delayed type hypersensitivity. Overall, our results suggest that comprehensive cross interaction between Eph and EFN family members could compensate function of a given deleted member in the T cell development, and only simultaneous deletion of multiple EFNBs will reveal their true function in the immune system. In fact, such redundancy signifies vital roles of Ephs and EFNs in the immune system. / Kinases Eph est la plus grande famille de tyrosines kinases récepteurs Éphrines (EFN) est un ligand de Ephs. Eph et EFN sont toutes les molécules de surface cellulaire. L’interaction entre Ephs et EFNs permet de transmettre des signaux dans les deux directions (c.-à-d. partir de Ephs à EFNs, et de EFNs à Ephs.) Eph et EFNs sont largement impliqués dans divers processus développementaux, physiologiques et physiopathologiques. Notre groupe et d'autres groupes ont rapporté les rôles de Ephs / EFNs dans le système immunitaire. Pour approfondir la fonction de EphBs / EFNBs dans le développement des lymphocytes T et des réponses immunitaires, nous avons généré des souris EFNB1, EFNB2, et EphB4 knock-out conditionnel (KO) et des souris EFNB1 / 2 doubles KO. Dans les projets qui utilisent EFNB1 et EFNB2 comme souris knock-out, nous avons spécifiquement supprimé EFNB1 ou EFNB2 dans les cellules T. Les souris présentaient une taille normale, la cellularité du thymus et de la rate, ainsi que des sous-populations de cellules T étaient normales dans ces organes. Les progéniteurs de la moelle osseuse de souris KO et les souris WT ont repeuplé les organes lymphoïdes de l’hôte à des degrés similaires. L'activation et la prolifération des cellules KO T étaient comparables à celles des souris témoins. Les cellules CD4 naïves KO différenciées en Th1, Th2, Th17 et Treg étaient similaires aux cellules CD4 naïves de souris contrôle. Chez les souris KO EFNB2, nous avons observé une augmentation relative importante des thymocytes CD4CD8 : les double négatifs dans le thymus. L'analyse par cytométrie en flux a révélé qu'il y avait une augmentation modérée de la sous-population DN3 dans le thymus. Les résultats suggèrent qu’EFNB2 est impliqué dans le développement des thymocytes. Nos résultats indiquent que les fonctions de EFNB1 et EFNB2 dans le compartiment des cellules T pourraient être compensées entre eux ou par d'autres EFNB. La redondance des fonctions suggèrent le contrôle critique d’EFNB1 et EFNB2 dans le développement des cellules T. Dans le projet, en utilisant EFNB1/B2 (modèle double KO) (dKO), nous avons observé une fonction de régulation de EFNB1 et EFNB2. dans la stabilisation de l’expression l'IL-7R α , à la surface des cellules T, IL-7 joue un rôle important dans le développement des thymocytes, l'homéostasie des lymphocytes T , et leur survie. IL-7R α subit une internalisation i contraignante de IL-7. Chez les souris DKO, nous avons observé une perte d’expression de l’ IL-7Rα dans les thymocytes et les cellules T. En outre, l’ internalisation IL-7Rα a été accélérée dans les cellules CD4 dKO, suite à la stimulation IL-7. Dans la lignée cellulaire de lymphome T, EL4, la surexpression de EFNB1 ou EFNB2 retarde l'internalisation de l'IL-7Rα. Nous avons aussi démontré les signalisations compromises de l’ IL-7 et de la prolifération homéostatique des cellules T dKO. Les études du méchanisme qui utilisent la fluorescence de transfert d'énergie par résonance et immunoprécipitation ont montré que l'interaction physique de EFNB1 et EFNB2 avec IL-7R était probablement responsable du retard de l’ internalisation IL-7Rα. Dans le dernier projet, nous avons étudié le développement des cellules T et la fonction des cellules épithéliales médullaires du thymus (mTEC), chez les souris knock-out EphB4. Les souris KO EphB4 ont démontré un poids et une cellularité qui sont normaux. La fonction et le développement de cellules T ne sont pas influencés par la suppression de l’ EphB4. Enfin, les souris KO ont développé une hypersensibilité de type retardée normale. Dans l'ensemble, nos résultats suggèrent que l'interaction globale de croisement entre Eph et les membres de la famille EFN pourrir compenser la fonction d'un membre supprimé. Seule la suppression simultanée de plusieurs EFNBs va révéler leur vraie fonction dans le système immunitaire. En fait, une telle redondance montre les rôles vitaux d’Ephs et EFNS dans le système immunitaire.

Dans ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés aux rôles de l’hypoxie intermittente (HI) sur l’inflammation respiratoire. Dans un premier travail, nous avons caractérisé le profil inflammatoire des cellules épithéliales nasales humaines (CENH) en réponse à l’HI et mis en évidence une augmentation significative de la sécrétion d’IL-8, de PDGF AA, de VEGF et de gélatinases. L’IL-8 sécrétée était active comme en atteste le pouvoir chémotactique majeur des surnageants de CENH envers les neutrophiles. De plus, nous avons montré que l’HI per se était responsable d’une augmentation de la migration des neutrophiles et que l’addition d’IL-8 potentialisait cet effet, d’autant plus qu’elle agissait sur des neutrophiles de patients présentant un syndrome d’apnées/hypopnées du sommeil, déjà activés. Dans le second travail, nous avons mis en évidence une réponse spécifique des cellules musculaires lisses bronchiques à l’HI avec une sécrétion de VEGF et surtout une augmentation de leurs capacités de migration. De surcroît, nous avons montré que le surnageant des CENH soumises à l’HI induisait une augmentation majeure de ces capacités de migration, dépendant de la sécrétion de PDGFAA. Nos études montrent que l’HI induit une réponse inflammatoire des cellules résidentes de l’arbre trachéobronchique, cellules épithéliales et musculaires lisses. L’utilisation d’un modèle in vitro a permis d’isoler cette réponse tissulaire spécifique de l’influence d’une inflammation vasculaire et systémique. Ces résultats peuvent expliquer la neutrophilie observée dans les expectorations des apnéiques ainsi que les résultats fonctionnels respiratoires de ces patients / In present work, we addressed the role of Intermittent Hypoxia (IH) on respiratory inflammation. In a first study, we characterized the inflammatory profile of the human nasal epithelial cells (CENH) in response to IH and showed a significant increase of the IL-8, PDGF AA, VEGF and gelatinases secretion. The released IL-8 was active, as shown by the ability of supernatants to induce neutrophil migration. Furthermore, we showed that IH per se induced neutrophil migration and that IL-8 had an additive effect, especially on already activated neutrophils from patients suffering from sleep apnea/hypopnea syndrome (SAHS). In the second study, we showed a specific response of bronchial smooth muscle cells (BSMC) to IH with induction of VEGF secretion and an increase in migration capacities. In addition, supernatants of CENH exposed to IH induced a major increase of BSMC migration, dependent on PDGFAA secretion. Our studies show that IH leads to an inflammatory response of the resident tracheobronchial cells, both epithelial and smooth muscle cells. The use of an in vitro model allowed to isolate the specific tissular response from the influence of a vascular and systemic inflammation. These results can explain the neutrophilia observed in induced sputum of patients with SAHS, as well as the results of their pulmonary functional tests

Le développement et l’homéostasie cellulaire de la prostate impliquent le contrôle strict des voies de signalisation induites par les androgènes et les facteurs de croissance. Ces diverses voies sont profondément altérées dans le cancer de la prostate, notamment lors des stades les plus avancés. Dans ce travail, une lignée immortalisée à partir de l’épithélium de prostate humaine, la lignée RWPE-1, a été utilisée pour étudier certains signaux régulant la prolifération cellulaire, ainsi que les connexions entre les voies de signalisation correspondantes. La prolifération des cellules RWPE-1 est sous la dépendance de l’EGF (Epidermal Growth Factor) qui intervient physiologiquement dans le développement épithélial. Les récepteurs apparentés à l’EGF-R sont également impliqués dans la prolifération au cours de la progression tumorale. La prolifération des cellules RWPE-1 en réponse à l’EGF est strictement dépendante de la voie ERK1/2, qui est donc considérée comme un point d’intégration des signaux. L’utilisation d’inhibiteurs du récepteur aux androgènes a permis de montrer le rôle essentiel qu’il joue dans l’activation d’ERK1/2 en réponse à l’EGF. Le récepteur aux androgènes s’associe avec plusieurs molécules de signalisation dans les cellules RWPE-1. Je démontre ici pour la première fois une association entre le récepteur aux androgènes et la kinase Raf-1, activatrice de la voie ERK1/2. Ainsi, le récepteur aux androgènes contrôlerait directement un processus essentiel à la prolifération épithéliale selon un mode d’action non-génomique. Par ailleurs, j’ai montré que la réponse proliférative des cellules RWPE-1 à l’IL-6 requiert l’activation de la voie ERK1/2, et l’activité kinase de l’EGF-R, suggérant la transactivation de ce récepteur par l’IL-6. L’utilisation de divers inhibiteurs chimiques a permis de démontrer que les métalloprotéases de la famille ADAM (a disintegrin and metalloprotease), notamment ADAM17, sont impliquées dans ce processus. Ainsi, l’activation de protéines ADAM par l’IL-6 conduirait au clivage d’un ligand membranaire de l’EGF-R, aboutissant à l’activation de la voie ERK1/2. Ce nouveau mécanisme pourrait être impliqué dans les situations inflammatoires conduisant à une prolifération excessive de l’épithélium prostatique, prélude à la transformation tumorale. En conclusion, les voies de signalisation étudiées sont fortement connectées dans les cellules épithéliales normales. Les deux nouveaux mécanismes décrits ici aboutissent à l’activation des kinases ERK1/2, point d’intégration et de convergence des voies de signalisation dans les cellules épithéliales de prostate normale. / Prostate development and cell homeostasis involve strict control of androgen and growth factors induced signaling pathways. These signaling pathways are deeply altered in prostate cancer, especially during late stages. In this work, the RWPE-1 immortalized cell line derived from human prostate epithelium has been used to study the signaling pathways regulating cell proliferation and their crosstalk. Optimal RWPE-1 proliferation is dependent on EGF (Epidermal Growth Factor), that also controls normal epithelial development. EGF-R family is also involved in cancer cell proliferation. EGF-dependent RWPE- 1 cell proliferation relies strictly on the ERK1/2 pathway which is then seen as a signal integrating node. Specific inhibitors showed essential role of androgen receptor in EGF mediated ERK1/2 activation. Androgen receptor is associated with several signaling molecules in RWPE-1 cells. I show here for the first time the physical interaction between the androgen receptor and the ERK1/2 activating kinase Raf1. Then, the androgen receptor could directly regulate an essential pathway for epithelial cells proliferation through a non-genomic mechanism. In addition, I showed that IL-6 dependent RWPE-1 cells proliferation requires both ERK1/2 and EGF-R kinase activities, suggesting an IL-6 mediated transactivation of EGF-R. By using several inhibitors, I showed that ADAM (a disintegrin and metalloprotease) family metaloproteases, especialy ADAM17, are involved in this process. IL-6-mediated ADAM proteins activation could lead to the cleavage of a membrane bound EGF-R ligand, leading to ERK1/2 pathway activation. This new mechanism could be involved in the inflammatory situations inducing hyperproliferation of the prostate epithelium, the first step of the transformation process. To conclude, the signaling pathways I studied are strongly connected in normal epithelial cells. The two new mechanisms described in this study lead to ERK1/2 kinases activation, an integrating node of signaling pathways in normal prostate epithelial cells.