De nombreuses études montrent une corrélation nette entre les pics de pollution atmosphérique et la fréquence d'apparition de maladies respiratoires telles que l'asthme. La pollution par les particules de diesel (DEP ou Diesel Exhaust Particles) est en partie responsable de ces effets sur la santé. Cependant, le mode d'action de ces particules n'est pas totalement élucidé. Pour se défendre des agressions par des polluants ou des agents microbiens, la muqueuse respiratoire dispose d'un réseau d'immuno-surveillance constitué de cellules dendritiques (DC) localisées au sein de la muqueuse respiratoire. Les DC jouent un rôle clé dans le développement et le contrôle de la réponse immune locale, alors que l'épithélium bronchique participe au contrôle de la réaction inflammatoire. La discrimination du soi par rapport au non soi ou au soi modifié est effectuée par les Pattern Recognition Receptors (PRR) (notamment les Toll-like Receptors ou TLR, Scavenger Receptors ou SR) qui reconnaissent notamment les PAMP (Pathogen-Associated Molecular Pattern ou PAMP). De façon intéressante, les SR semblent impliqués dans l'élimination de particules inertes inhalées.<br />Le but de ce travail est d'étudier le dialogue entre l'épithélium bronchique et les DC dans un contexte d'exposition au polluant et/ou aux PAMP en se focalisant sur le rôle des molécules membranaires dans ces interactions, en particulier ICAM-1, les protéines de jonctions intercellulaires (PJI) et les SR.<br />Le kpOmpA, une protéine membranaire de Klebsiella pneumoniae, active les macrophages et les DC, et possède des propriétés immunomodulatrices. Notre but était d'étudier les interactions entre CEB et DC dans le contexte de l'exposition à un PAMP et les conséquences sur la réponse LcT. Nos résultats montrent que après inhalation de kpOmpA, l'épithélium bronchique participe au déclenchement de la réponse immune innée par le recrutement de précurseurs de DC myéloïdes par un mécanisme dépendant d'ICAM-1. Ces DC favorisent l'induction d'une réponse Th2. Cette étude démontre la participation active des CEB au développement de la réaction immunitaire en facilitant la transition entre l'immunité innée et acquise.<br />Au niveau intestinal, la capture des bactéries au niveau de la lumière intestinale par les DC implique l'expression de protéines de jonctions intercellulaires, permettant aux DC d'insinuer des pseudopodes entre les cellules épithéliales afin de capturer l'antigène sans rompre l'intégrité de la barrière épithéliale. Dans ce contexte, nous supposons que l'ouverture des jonctions intercellulaires de l'épithélium pourrait également permettre la capture de l'antigène dans la lumière bronchique et influer sur les fonctions des DC et. Nos résultats montrent que les DC expriment les protéines de jonctions adhérentes E-Cadhérine et β-Caténine et les protéines de jonctions serrées Occludine et ZO-1 à l'état basal. Les ligands de TLR modulent l'expression de ces protéines au niveau des ARNm et des protéines. Nous avons montré pour la première fois que la E-Cadhérine jouait un rôle clé dans la maturation des DC lors de l'établissement des jonctions intercellulaires entre CEB et DC.<br />Concernant les SR, les ligands de TLR modulent l'expression des SR au niveau des ARNm et des protéines contrairement aux DEP qui n'ont que peu d'effet. Associées aux ligands de TLR, les DEP modulent l'action des ligands des TLR sur l'expression des SR. Le prétraitement avec de l'ovalbumine maleylée et du dextran sulfate (agonistes des SR) bloque uniquement les effets d'une faible dose de DEP (1µg/ml) sur la maturation des DC et la sécretion de cytokines. En revanche, les ligands de SR n'ont pas d' effet sur la maturation ou encore la production d'espèces réactives de l'oxygène lorsque les DC sont exposées à une dose plus importante de DEP (10µg/ml). Ces données suggèrent la participation des SR au cours de la rèponse des DC aux DEP.<br />Ces données suggèrent l'importance des molécules d'adhésion comme l'ICAM-1 ou les PJI et des SR dans la réponse des cellules dendritiques de la muqueuse bronchique aux PAMP et aux DEP. De plus, ils confirment les interactions existantes entre ces deux types de stimuli

L'évènement moléculaire clé des maladies à prions est la conversion de la protéine prion cellulaire (PrPc) en une isoforme pathologique et résistance à la protéolyse, nommée (PrPres). La PrPres est responsable de la neuropathogenèse et de la transmissibilité de la maladie. La recherche de molécules capables d'inhiber sa formation dans le cerveau est donc une stratégie thérapeutique envisageable. Le cannabidiol, composé non psycho-actif de Cannabis Sativa, inhibe l'accumulation de la PrPres aussi bien in vitro qu'in vivo et permet de prolonger significativement le temps de survie des souris infectées par les prions. De nombreuses études suggèrent la participation des cellules immunes dans le transport de la PrPres. Grâce à un modèle de déplétion transitoire des cellules dendritiques, nous avons montré que ces cellules étaient impliquées dans le processus de lymphoinvasion après une infection par voie intra-péritonéale mais pas par voie orale.<br />La fonction physiologique de la PrPc est encore mal connue, en particulier dans le système immunitaire. La recherche de partenaires protéiques pourrait permettre de mieux comprendre le rôle de la PrPc. Des traceurs fluorescents composés de PrP recombinante ont été produits et utilisés pour caractériser les sites de liaison de la PrPc dans les différentes populations de splénoctytes murins. La liaison des traceurs sur des lymphocytes B entraîne l'activation de la voie des MAP kinase et l'élévation transitoire de la concentration calcique intracellulaire démontrant que la liaison de la PrPc à ses récepteurs est fonctionnelle. Le rôle physiologique de ces interactions et la nature moléculaire des récepteurs reste à être déterminés.

Le foie est un organe connu empiriquement pour sa capacité à induire une tolérance immunologique des lymphocytes T (LT). Cette propriété pourrait s'exercer en particulier visà- vis d'antigènes alimentaires drainés de l'intestin dans le foie via la veine porte. L'objectif de ce travail de thèse était d'étudier l'implication du foie dans la tolérance périphérique et en particulier la tolérance induite par voie orale, en utilisant un modèle murin d'hypersensibilité retardée de contact (HSRC) spécifique d'haptène (DNFB), induit par des LT CD8+ spécifiques. Nous avons identifié deux types cellulaires enrichis dans le foie et doués de propriétés régulatrices/tolérogènes : i) Les cellules dendritiques plasmacytoïdes, capables d'induire une tolérance des LT CD8+ in vivo et jouant un rôle clef dans l'induction de la tolérance orale, et ii) les cellules NKT capables de réguler la réponse T CD8+ aussi bien au cours de la phase afférente que de la phase efférente de la réponse immunitaire.

Au cours de la réponse immunitaire, comme au cours de la sélection thymique, les interactions cellulaires sont dépendantes de la formation d'un contact étroit entre cellules caractérisé par une synapse. De nombreuses molécules associées aux synapses neurologiques ou neuro-musculaires se sont également exprimées au niveau des cellules immunitaires et impliquées dans la régulation des contacts. Nous avons donc recherché la présence d'autres récepteurs neurologiques au niveau des cellules immunitaires. La neuropilin-1 (Np-1), responsable de la régulation de l'orientation et des contacts des neurones, a été mise en évidence à la fois sur les cellules dendritiques (DC) et les lymphocytes T (LT). De même, la sémaphorin-3A (Sema-3A), un de ces principaux ligands, est exprimée et sécrétée au niveau de ces cellules. La Np-1 est impliquée dans la formation des contacts entre les LT-DC et Thymocytes-cellules épithéliales thymiques. Sa régulation est dépendante de l'activation T médiée par le TcR et/ou par l'interleukine-7 concernant les thymocytes. La production et la sécrétion de la Sema-3A, est exclusivement dépendante de la stimulation du TcR. La Sema-3A interfère avec la prolifération des LT via l'inhibition de la polymérisation de l'actine ce qui empêche la polarisation du TcR au site du contact cellulaire. Le blocage de la Sema-3A, par des anticorps neutralisants provoque une augmentation de la prolifération T. La Sema-3A joue également un rôle au niveau de l'adhésion des thymocytes en bloquant la capacité d'adhésion de ces derniers aux molécules de la matrice extracellulaire (laminine et fibronectine). De plus, la Sema-3A induit la chemorépulsion des thymocytes Np-1 positifs.

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.

Les pathologies inflammatoires chroniques représentent la première cause de mortalité dans le monde avec une part importante des cardiopathies et autres maladies lipido-inflammatoires telles que l'athérosclérose. Ainsi, comprendre l'ensemble des mécanismes impliqués dans l'initiation mais aussi la résolution de ces maladies représente un enjeu majeur en santé publique. Nos travaux sur l'implication des phagocytes mononucléés dans des modèles murins d'athérosclérose montrent qu'en modulant la demi-vie de certaines cellules du système immunitaire on est capable de limiter le développement de la pathologie. Ces résultats sont associés à une diminution globale de l'inflammation dans les animaux et une amélioration du métabolisme lipidique. Ainsi, moduler les acteurs de l'inflammation au sein du système immunitaire peut s'avérer une nouvelle cible thérapeutique complémentaires aux médicaments hypocholestérolémiants actuels. Dans cette optique, nous avons réalisé la plus importante caractérisation d'une pathologie humaine : le xanthogranulome. Les patients atteints montrent une association entre une dérégulation du métabolisme des lipides et l'inflammation cutanée soutenue par les macrophages et les cellules dendritiques. Le traitement par injection intraveineuse d'immunoglobulines d'une des patientes montre une réduction globale de l'inflammation, une normalisation des acteurs cellulaires sanguins qui se traduit cliniquement par une amélioration des symptômes de la pathologie.

Les vecteurs nanoparticulaires comme systèmes de relargage contrôlé pour des applications vaccinales font l'objet d'intenses recherches, notamment dans le domaine du VIH1. Une approche novatrice consiste à co-administrer des molécules immuno-stimulatrices avec les antigènes d'intérêt, afin d'amplifier le recrutement et l'activation des cellules dendritiques (DCs). Un tel vecteur vaccinal stimulerait l'intensité de la réponse immunitaire et une immunité au niveau des muqueuses vaginales et anales pourrait être obtenue après vaccination. Des nanoparticules de poly(acide lactique) (NP-PLA) ou de chitosane/sulfate de dextrane (NP-CSD) ont été utilisées comme véhicules et adjuvants de protéines du VIH1, gp140 et p24. Le poly(I:C), ligand de TLR3 est la molécule immuno-stimulatrice retenue pour ses propriétés adjuvantes. Les NP-PLA et NP-CSD présentent un potentiel équivalent pour l'adsorption de protéines. Par contre, si les NP-CSD permettent l'adsorption du poly(I:C) (95%), elle est moins reproductible sur les NP-PLA. Pour chaque formulation, la capacité à induire in vitro la maturation des DCs a été évaluée en suivant les marqueurs CD25, CD80, CD83, par cytométrie en flux. L'adsorption de poly(I:C) sur les NP-PLA ou les NP-CSD amplifie les capacités de maturation de ces nanoparticules, un effet synergique étant observé avec les NP-CSD. Nos travaux montrent que la co-adsorption d'un TLR ligand, avec des antigènes protéiques du VIH sur des nanoparticules biodégradables, est possible et confère à la formulation vaccinale un effet immuno-stimulant in vitro. In vivo, les formulations vaccinales contenant du poly(I:C) induisent de très forts taux d'anticorps sériques chez la souris.

Le cancer de l'ovaire est immunogène et constitue un bon modèle pour étudier l'immunité antitumorale. Nous avons effectué une étude comparative et systématique de la fréquence, du phénotype, de la fonction et de l'impact sur la survie des cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDC) et des lymphocytes T régulateurs (Treg) dans le sang, l'ascite et la tumeur. Nous avons observé que les pDC s'accumulent dans les ascites et sont présentes dans certaines tumeurs alors qu'elles sont profondément déplétées dans le sang des patientes. La présence de pDC associées aux tumeurs (TApDC) est un facteur pronostique indépendant associé à une survie sans progression (SSP) plus courte. De plus, les TApDC, mais pas les pDC d'ascite, sont altérées dans leur fonction innée principale de production d'IFN-α en réponse aux TLR ligands in vitro et induisent le développement de lymphocytes T CD4+ producteurs d'IL-10 responsables d'une tolérance immune favorisant la progression tumorale. Les Treg s'accumulent dans les ascites et les tumeurs de l'ovaire mais leur taux dans le sang est comparable aux donneurs sains. Leur accumulation dans les tumeurs et non dans les ascites est un facteur pronostique indépendant associé à une SSP plus longue. Les TATreg ont un phénotype activé et inhibent la production d'IL-10 par les lymphocytes T CD4+ conventionnels associés aux tumeurs. De façon intéressante, les patientes dont les tumeurs augmentent l'infiltration par les Treg Foxp3+ après chimiothérapie néoadjuvante ont une rechute retardée suggérant qu'en plus d'un effet antitumoral direct, la chimiothérapie induit une réponse immune

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 de octorat : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie. Immunologie : Strasbourg 1 : 2007. / Thèse soutenue sur un ensemble de travaux. Titre provenant de l'écran-titre. Notes bibliogr.