En France, les sites ostréicoles de la méditerranée sont confrontés régulièrement à de fortes mortalités de juvéniles de Crassostrea gigas mais également à des efflorescences récurrentes du dinoflagellé producteur de toxines paralysantes (PSTs), Alexandrium catenella. Parmi les pathogènes associés de manière récurrente à ces mortalités, on retrouve des souches de Vibrio appartenant au clade Splendidus. Nous nous intéressons ici aux interactions entre A. catenella et l’huître C. gigas confrontée à des vibrios pathogènes. Dans une première partie, nous avons montré qu'en conditions expérimentales contrôlées, A. catenella augmentait la sensibilité de l’huître C. gigas au pathogène Vibrio tasmaniensis LGP32. In situ, nous avons également constaté la coïncidence entre la mortalité des huîtres en 2014 et la présence des PSTs dans leurs tissus. Dans une seconde partie, nous avons étudié les interactions entre les PSTs produites par A. catenella et les cellules immunitaires de l’huître, les hémocytes. Un résultat important de cette thèse a été de montrer que la saxitoxine, une des toxines produites par A. catenella, se lie à des structures granulaires présentes dans le cytoplasme des hémocytes de C. gigas et induit une mort hémocytaire caspases-dépendante. Cette mort est indépendante de la production d’espèces réactives de l’oxygène. Nous avons également démontré que la toxine majoritaire des cellules d’A. catenella, la gonyautoxine 5, est la plus toxique sur les hémocytes de C. gigas. Parmi les populations hémocytaires touchées, les hyalinocytes sont très sensibles à ce stress toxique. Les hémocytes étant les cellules immunocompétentes de l’huître qui jouent le rôle central dans la défense contre les infections, nous supposons que leur mort cellulaire induite par les PSTs affecte négativement la défense des mollusques bivalves et explique l'augmentation de la susceptibilité des huîtres à l'infection par Vibrio tasmaniensis LGP32 quand elles sont exposées à A. catenella. / In France, oyster sites in the Mediterranean Sea are regularly confronted to high mortalities of Crassostrea gigas juveniles and to recurrent blooms of the dinoflagellate producer of Paralytic Shellfish Toxins (PSTs), Alexandrium catenella. Among the pathogens associated to these mortalities, we found Vibrio strains belonging to Splendidus clade. We here focus on the interactions between A. catenella and the oyster C. gigas challenged with pathogenic vibrios. In the first part of this work, we have shown that, in vivo, A. catenella increased the susceptibility of the oyster C. gigas to the pathogen Vibrio tasmaniensis LGP32. In situ, we also established the coincidence between oyster mortality in 2014 and the presence of PSTs in their tissues. In the second part of this work, we studied the interactions between the PSTs produced by A. catenella and oyster immune cells, the hemocytes. An important result of this thesis was that saxitoxin, a toxin produced by A. catenella, binds to granular structures in the cytoplasm of C. gigas hemocytes and induces their caspase-dependent cell death. This death is independent of the production of reactive oxygen species. We also demonstrated that the major toxin of A. catenella cells, the gonyautoxin 5, is the most toxic on C. gigas hemocytes. Among affected hemocyte populations, the hyalinocytes are very sensitive to this toxic stress. As hemocytes are oyster immunocompetent cells and therefore play the central role in the defense against infections, we can presume that their cell death induced by the PSTs negatively affects the defense of bivalve mollusks and explains the increased susceptibility of oysters to the infection by Vibrio tasmaniensis LGP32 when exposed to A. catenella.

L'obésité est un état inflammatoire chronique dit de " bas grade ", associé à l'augmentation de facteurs pro-inflammatoires dans la circulation et le tissu adipeux. Chez les sujets obèses, nous montrons qu'une série de facteurs inflammatoires sériques évoluent selon une régulation bi-phasique au cours de la perte de poids induite par chirurgie bariatrique, avec une diminution drastique à 3 mois suivie d'un rebond et d'une stabilisation à 1 an. Le statut nutritionnel des patients est un déterminant majeur de ce profile inattendu. Chez ces sujets, nous mettons en évidence un enrichissement en monocytes circulants " non classiques " CD14dimCD16+, dont l'abondance diminue après perte de poids. La relevance clinique de ces observations reste à explorer. Le tissu adipeux est un site d'accumulation de cellules immunitaires dans l'obésité, mais les voies de communication entre ces cellules sont mal connues. Nous montrons que les macrophages du tissu adipeux sécrètent de l'IL-1β en réponse à l'activation de l'inflammasome NLRP3. Ce processus est augmenté chez les patients obèses diabétiques (T2D) et atténué après perte de poids. Par ailleurs, nous montrons que le tissu adipeux des patients T2D est enrichi en une population de lymphocytes produisant à la fois de l'IL-17+ et de l'IFN-β+. Dans un système de co-culture, l'IL-1β produite par les macrophages du tissu adipeux stimulent la production d'IL17 par les lymphocytes, et réciproquement. Ces résultats suggèrent que IL-1β et IL-17 sont deux cytokines clés à la base d'un dialogue paracrine et pro-inflammatoire entre macrophages et lymphocytes du tissu adipeux, spécifiquement augmenté chez les patients obèses diabétiques.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Bacillus anthracis, agent de la maladie du charbon, est aussi un agent majeur de la menace biologique. Sa virulence est liée à deux principaux facteurs : une capsule et deux toxines, la toxine oedémateuse (ET = EF + PA) et la toxine létale (LT = LF + PA). EF est une adénylate cyclase, calcium et calmoduline dépendante, produisant une élévation de la concentration en AMPc intracellulaire tandis que LF est une métalloprotéase à zinc clivant la majorité des Mitogen Activated Protein Kinase Kinases. Les toxines jouent un rôle central dans la pathogénie de la maladie du charbon et dans la dérégulation des fonctions des cellules du système immunitaire. Le cytosquelette d'actine participe activement aux fonctions de phagocytose et de migration des macrophages et des cellules dendritiques.Cependant, peu d'études analysent l'implication du cytosquelette d'actine des cellules immunitaires dans la physiopathologie des toxines. ET induit une rétraction temps-dépendant des cellules dendritiques et des macrophages normalisés sur des micropatterns de fibronectine, s'accompagnant d'une dépolymérisation de l'actine et d'une perte des points d'ancrage des cellules dendritiques. Précocement, ET active la cofiline par l'activation de la voie de signalisation AMPc – PKA – Protéines phosphatases. Malgré ces altérations du cytosquelette d'actine, ET n'induit pas de modification des capacités phagocytaires des cellules dendritiques, à l'exception d'une dérégulation de la maturation des phagosomes. ET conduit également à une augmentation de la migration des cellules dendritiques in vitro par activation et expression de CCR7 et CXCR4 à la surface des cellules dendritiques.A l'inverse, LT conduit à un étalement temps-dépendant des cellules dendritiques normalisées, accompagné d'une dérégulation de la dynamique de l'actine provoquant des regroupements anormaux d'actine filament. LT active les myosines phosphatases via la voie RhoA-ROCK pour déphosphoryler les myosines II. A la différence de ET, LT inhibe les capacités phagocytaires des cellules dendritiques mais ne conduit pas à une modification de la migration des cellules dendritiques in vitro. / Bacillus anthracis, the agent of anthrax, is also a major agent of biological warfare threat. Its virulence is caused by two main factors : the capsule and two toxins, edema toxin (ET = PA + EF) and lethal toxin (LT = LF + PA). EF is a calcium and calmodulin-dependent adenylate cyclase, producing a rise in intracellular cAMP concentration, while LF is a zinc metalloprotease cleaving the majority of Mitogen Activated Protein Kinase Kinases. The toxins play a central role in the pathogenesis of the disease and the deregulation of the functions of immune cells. The actin cytoskeleton is actively participating in the phagocytosis and the migration of macrophages and dendritic cells.However, few studies analyze the involvement of the actin cytoskeleton of immune cells in the pathogenesis of toxins. ET induces a time-dependent retraction of dendritic cells and macrophages on fibronectin micropatterns, accompanied by actin depolymerization and a loss of the anchor points of dendritic cells. ET early activates cofilin by activating the cAMP - PKA - Protein phosphatases signaling pathway. Despite these alterations of the actin cytoskeleton, ET does not induce any change in the phagocytic capacity of dendritic cells, except for a deregulation of the phagosomes maturation. ET also leads to an increase in the migration of dendritic cells in vitro by activation and expression of CCR7 and CXCR4 on the surface of dendritic cells.In contrast, LT results in a time-dependent spreading of micropatterned dendritic cells, accompanied by a dysregulation of actin dynamics causing abnormal combinations of actin filament. LT activates myosin phosphatase via the RhoA-ROCK pathway to dephosphorylate myosin II. Unlike ET, LT inhibits the dendritic cells phagocytosis but does not lead to a change in dendritic cells migration in vitro.

Le virus de la rage est un pathogène neurotrope qui, actuellement, fait toujours plus de 55000 morts par an et dont la pathogenèse présente toujours de nombreuses zones d’ombre. Le mécanisme par lequel le virus échappe au système immunitaire de même que l’implication d’autres types cellulaires, particulièrement au niveau de la phase de latence, n’est pas encore connu. Il en est de même pour le mécanisme par lequel le virus induit un dysfonctionnement neuronal. Dans le cadre de ce projet de thèse, nous avons donc décidé d’étudier l’implication du macrophage et des caspases dans l’infection induite par le virus rabique. <p>Nos résultats ont permis de démontrer que, malgré la faiblesse de la production virale in vitro, les macrophages infectés par une souche virulente de virus rabique étaient capables de transmettre l’infection et d’induire une encéphalite mortelle chez la souris. Ces résultats suggèrent que les macrophages sont susceptibles d’être des hôtes potentiels du virus.<p>Dans un deuxième temps, nous avons également mis en évidence des différences de caractéristiques d’infection entre les souches virulentes et atténuées du virus rabique. Nous avons en effet démontré qu’en comparaison avec la souche vaccinale ERA, l’infection par la souche virulente CVS-11 était moins productive dans les cellules d’origine périphérique, tels que les cellules musculaires ou les macrophages. En revanche, la souche virulente se réplique mieux dans le cerveau et dans les cellules d’origine neuronale. Chez le macrophage, nous avons pu observer que l’infection par la souche atténuée ERA induisait une plus forte mortalité que celle générée par la souche CVS-11. Nos analyses ont mis en évidence que cette mortalité était de type apoptotique et qu’elle impliquait l’activation des caspases-1, -3, -7, -8, -9, du facteur Bid et de l’IL-1β. Des analyses réalisées sur des macrophages knock-out pour les caspase-1, -3 et -7 ont démontré d’une part l’importance de la caspase-3 dans la mortalité cellulaire et d’autre part qu’une déficience en caspase-7 pouvait être associée à une charge virale plus élevée, particulièrement en cas d’infection avec la souche virulente. In vivo, nous avons observé que l’inoculation de la souche CVS-11 chez des souris déficientes en caspase-3 retardait l’apparition des symptômes et de la mortalité sans pour autant modifier l’issue inéluctable de la maladie. Chez les souris caspase-1 knock-out, l’inoculation d’une souche atténuée entrainait une morbidité plus élevée que celle observée chez les souris WT.<p>Ce travail de thèse nous a donc permis d’améliorer notre compréhension des mécanismes impliqués dans la pathogénèse du virus rabique et dans la réponse de l’hôte à l’infection et a souligné le rôle potentiel du macrophage comme vecteur de dissémination virale/<p><p>Rabies virus is a neurotropic pathogen which currently causes more than 55000 deaths a year and our knowledge on its pathogenesis still contains many gaps. The mechanism by which the virus escapes the immune system as well as the involvement of different cell types, particularly in the asymptomatic phase, is still unknown. The situation is similar for the mechanism by which the virus induces neuronal dysfunction. In this work, we decided to study the involvement of caspases and the macrophage in infection induced by rabies virus.<p>Our results demonstrated that, despite a weak virus production in vitro, macrophages infected with a virulent strain of rabies virus were able to transmit infection and induce fatal encephalitis in mice. These results suggest that macrophages may be potential cellular hosts of rabies virus.<p>In a second step, we demonstrated differences in infection characteristics between virulent and attenuated rabies virus strains. Indeed, we showed that, in comparison with the ERA vaccine strain, infection with the virulent strain CVS-11 strain was less productive in cells of peripheral origin, such as muscle cells or macrophages. In contrast, the virulent strain replicated best in the brain and in neuronal cells. In the macrophage, we observed that infection with the attenuated strain ERA strain induced a higher mortality than that induced by the CVS-11 strain. Our analyzes showed that mortality was apoptotic and involved the activation of caspases-1, -3, -7, -8, -9, IL-1β and cleavage of Bid. Analyzes performed on macrophages deficient for caspase-1, -3 or -7 indicated the importance of caspase-3 in cell death and demonstrated that a deficiency in caspase- 7 could be associated with a higher viral loadd, particularly in case of infection with the virulent strain. In vivo, we observed that the inoculation of the CVS-11 strain in mice deficient in caspase-3 delayed the onset of symptoms and mortality without changing the fatal outcome of the disease. Inoculation of caspase-1 knockout mice with the attenuated strain resulted in a higher morbidity than that observed in wild type mice.<p>This work allowed us to improve our understanding of the mechanisms involved in the pathogenesis of rabies virus and in the host response and highlighted a potential role for the macrophage as a vector of virus dissemination.<p><p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La compréhension des mécanismes immunologiques précoces mis en place suite à l’administration de vaccins est encore de nos jours largement méconnue. Pourtant de plus en plus d’études démontrent l’importance de ces mécanismes très précoces faisant intervenir les acteurs de l’immunité innée dans la génération d’une réponse spécifique efficace après vaccination. La peau est un organe intéressant pour l'administration de vaccins du fait de sa richesse en cellules présentatrices d'antigènes (APC), qui sont des cellules essentielles dans la mise en place de la réponse immunitaire. L'administration par voie intradermique du vaccin ADN de type auxoGTU induit des réponses immunitaires fortes et persistantes, en particulier en association avec une électroporation (EP) locale chez le macaque cynomolgus. Le but de ce travail de thèse fut de caractériser les réponses immunitaires locales précocement mises en place suite à l’administration par voie intradermique du vaccin ADN auxo-GTU en association avec une EP. Dans un premier temps, nous avons décrit les populations de cellules immunitaires présentes dans la peau normale chez le macaque cynomolgus.L'épiderme contient des cellules de Langerhans (LC) qui sont : CD1a+ CD1c- et des lymphocytes T caractérisés par l’expression du CD3. Le derme contient des cellules CD1a+CD1c-, qui présentent des similitudes avec les LC et correspondent donc probablement à des LC en migration à travers le derme. Il contient également des cellules dendritiques dermales (DDC) CD1a+CD1c+, des macrophages résidants CD163highCD11b+ et les lymphocytes T CD3+. Chez certains animaux, nous avons mis en évidence la présence de granulocytes CD66+ dans le derme sain. Les populations de cellules immunitaires identifiées chez le macaque sont similaires à celles identifiées chez l’homme malgré de légères différences phénotypiques. Cette caractérisation nous a ensuite permis d'étudier l’impact de la vaccination sur les populations immunitaires de la peau.Nous avons démontré que la vaccination induit le recrutement de granulocytes et de monocytes/macrophages inflammatoires dans l'épiderme et dans le derme, ainsi qu’un recrutement plus tardif de cellules dendritiques inflammatoires épithéliales (IDEC) dans l'épiderme. Dans l'épiderme, 24h après immunisation, nous avons observé une augmentation transitoire des LC accompagnée d’une surexpression de HLA-DR, de CD86 et de CD83, ce qui démontre leur maturation. Entre 24h et 72h, le nombre de LC diminue, ce qui suggère que les LC matures quittent l’épiderme pour migrer vers les nœuds lymphatiques. Ces événements cellulaires sont majoritairement dus à l’EP, indépendamment de la présence du vaccin à ADN. L’analyse du microenvironnement mis en place dans la peau suite à la vaccination révèle une libération de facteurs solubles pro-inflammatoires, comme MCP-1, IL-18 , IL-15, IL-8 et de facteurs solubles anti- inflammatoires comme IL-1RA et sCD40L dès 24h, dont certains sont considérablement augmentés par la présence de l’ADN vaccinal. Nos résultats suggèrent que l’EP, indépendamment de la présence de l'ADN, est suffisante pour induire la mobilisation des cellules et la maturation des DC au niveau du site de vaccination, ce qui montre un important rôle adjuvant de l’EP. Cependant, il semble que l'ADN soit nécessaire pour générer un microenvironnement favorable à l'activation optimale des APC. Ce travail fournit des éléments importants sur les mécanismes de l'inflammation locale et ouvre de nouvelles possibilités pour les stratégies vaccinales. / Mechanisms involved in early vaccine response are poorly understood. However, more and more studies show the importance of innate immunity in the very early times following vaccine administration in the generation of an optimal specific immune response. Skin is an interesting target for vaccine delivery because of its richness in antigen presenting cells (APC) which are essential cells in immune responses. The intradermal delivery of auxoGTU DNA vaccine was shown to induce strong and persistent immune responses, especially in association with electroporation in cynomolgus macaque. The aim of this work was to characterize the early local immune responses followed intradermal auxoGTU DNA vaccination in association with EP in cynomolgus macaque. In a first step, we have described immune cell populations present in the normal skin in the cynomolgus macaques. The epidermis contains CD1a+CD1c- Langerhans cells (LCs), and CD3+ T cells. The dermis contains CD1a+CD1c- cells, which present similarities with LCs and probably correspond to LC in migration through dermis. It also contains CD1a+CD1c+ dermal dendritic cells (DDCs), CD163highCD11b+ resident macrophages, and CD3+ T cells. We found CD66+ polymorphonuclear cells in healthy dermis in some of the animals. Immune cell populations in the macaque are similar to those in humans despite moderate differences in phenotype. This characterization has allowed us to study the impact of vaccination on immune populations of the skin. We have demonstrated a recruitment of granulocytes and inflammatory monocytes/macrophages in epidermis and dermis, as well as a population of inflammatory dendritic epithelial cell (IDEC) in epidermis after vaccination. In epidermis, 24h after treatment, we have observed an initial increase of LC with an up-regulation of HLA-DR, CD86 and CD83, demonstrating their maturation. Between 24h and 72h, LC number decreased, suggesting that mature LC has leaved epidermis to migrate to skin draining lymph node. All these cellular events were almost due to EP process, independently of DNA vaccine presence. The skin microenvironment reveals a release of pro-inflammatory soluble factors, as MCP-1, IL-18, IL-15, IL-8 and anti-inflammatory mediators as IL-1RA and sCD40L by 24h, all considerably enhanced in the presence of DNA.Our results suggest that EP, independently of the presence of DNA, is sufficient to induce cells mobilization and DC maturation at the vaccinated site, suggesting an important adjuvant effect of EP. However, it seems that DNA is required to generate a favorable microenvironment essential for correct APC activation. This work provides important clues to local inflammation mechanisms and opens up new possibilities for vaccine strategies.

La sarcopénie est définie comme la diminution de la masse et de la force musculaires squelettiques au cours du vieillissement.Dans ce contexte, l’objectif principal de cette thèse était d’évaluer l’action régulatrice de la vitamine D sur le dialogue entre cellules immunitaires et musculaires et son implication dans les capacités de régénération du muscle âgé.Dans un premier temps, nous avons étudié in vitro la différenciation des cellules musculaires de la lignée L6 co-cultivée ou non avec des cellules immunitaires (PBMC : cellules mononuclées du sang périphérique), et en présence ou non de LPS. Ce modèle a permis d’établir que les PBMC stimulaient bien la différenciation musculaire. La réponse pro-inflammatoire induite par le LPS inhibait l’expression des marqueurs de différenciation. Même en présence de LPS, la stimulation de l’expression ce des marqueurs dans les L6 co-cultivées était conservée. De plus, l’environnement pro-inflammatoire induit par le LPS dans les co-cultures inhibait l’expression musculaire des marqueurs de la voie de la régénération, comme Notch. Nous avons ensuite utilisé le même système de co-cultures afin de déterminer si la vitamine D, ici la 25(OH)D, pouvait moduler les sécrétions cytokiniques des PBMC et ainsi modifier l’expression des marqueurs de différenciation musculaires. Le traitement des co-cultures à la 25(OH)D n’a modifié ni le profil de sécrétion cytokinique des PBMC, ni l’expression des marqueurs de différenciation des L6.Dans un deuxième temps, nous avons étudié à l’aide d’un modèle de rats âgés déplétés en vitamine D les mécanismes pouvant contribuer à l’atrophie musculaire observée. Nous avons mis en évidence que l’activité de la voie de signalisation Notch, voie clé du processus de régénération, ainsi que la prolifération musculaire étaient diminuées chez ces rats, et ceci même en absence de lésion. Nous avons ensuite évalué l’effet du statut en vitamine D sur un processus aigu de régénération au cours de vieillissement chez le rat. L’analyse de cette expérimentation, actuellement en cours, a déjà permis de mettre en évidence qu’au cours du vieillissement, la prolifération musculaire suite à une lésion est diminuée, d’autant plus si le rat âgé est carencé en vitamine D. Le même résultat a été retrouvé pour l’expression d’une cible de la voie Notch (Hes1). En outre, l’expression des marqueurs de différenciation semblaient être altérée chez les animaux âgés résultant probablement en un retard et/ou une inefficacité du processus de différenciation, en particulier chez les rats âgés déplétés en vitamine D. En revanche, la supplémentation en vitamine D ne semblait pas avoir d’effet sur la régénération musculaire du rat âgé.En conclusion, in vitro, la 25(OH)D ne modifiait pas l’expression des marqueurs de différenciation des cellules musculaires co-cultivées avec des cellules immunitaires. En revanche in vivo, la déplétion en vitamine D semblerait aggraver l’effet de l’âge sur la régénération musculaire.La diminution de la capacité de régénération musculaire est un facteur contribuant au développement de la sarcopénie. Ce travail a permis de montrer que le maintien d’un statut optimal en vitamine D serait nécessaire à la conservation des capacités de régénération musculaire. Il semble donc important de maintenir des statuts optimaux en vitamine D afin de limiter l’atrophie musculaire au cours du vieillissement. / One of the most striking effects of ageing is an involuntary loss of skeletal muscle mass known as sarcopenia. The development of sarcopenia appears to be multifactorial and includes anabolic resistance to dietary amino acids and sedentary lifestyle. The diminished ability of aged muscle to self-repair is also a key factor of sarcopenia. During the regeneration process, immune and muscle cells work in a cross-talk leading to an optimal muscle cell proliferation and differentiation. However, with aging, the immune response is impaired, possibly contributing to the reduction in the capacity of regeneration.Muscle and immune cells are both targets of vitamin D action. This vitamin modulates muscle cell proliferation and differentiation and stimulates the anti-inflammatory response of immune cells. With age, vitamin D insufficiencies or deficiencies develop.In this context, the main objective of this thesis was to evaluate the regulatory action of vitamin D on the cross-talk between immune and muscle cells and its implication in the ability of skeletl muscle to regenerate during aging.Initially, we studied in vitro the differentiation of L6 muscle cells co-cultured with or without immune cells (PBMC: peripheral blood mononuclear cells), and in with or without of LPS. From this model, PBMC stimulated muscle cell differentiation. The pro-inflammatory response induced by LPS inhibited the expression of muscle differentiation markers in muscle cells. Of note, these markers were stimulated even in presence of LPS. In addition, the LPS-associated pro-inflammatory environment inhibited the Notch signaling pathway, the key pathway of muscle regeneration process, in L6 cells co-cultured with PBMC. We then used the same system of co-cultures to determine whether vitamin D, in its 25 (OH)D form, could modulate PBMC cytokine secretion and thereby could alter the expression of markers of muscle differentiation. Unfortunately, the treatment of co-culture with 25 (OH) D has changed neither the profile of PBMC cytokine secretion nor the expression of differentiation markers in L6 cells.Secondly, we investigated in a model of old rats the mechanisms that contribute to muscle atrophy following vitamin D depletion. We have demonstrated that the activity of the Notch signaling pathway, as well as muscle proliferation were reduced in old vitamin D-depleted rats, even in the absence of lesions. Then we evaluated the effect of the vitamin D status on an acute muscle regeneration process, i.e. muscle infusion of notexin in old rats. This ongoing experiment has already highlighted that during aging, muscle proliferation is reduced after injury, especially if age is associated with a vitamin D deficiency. In addition, during aging, the expression of differentiation markers was altered resulting in delayed and/or incomplete differentiation process, in particular in vitamin D-depleted old rats. However, vitamin D supplementation seemed to have no beneficial or deleterious effects on muscle regeneration in aged rats.In conclusion, in vitro 25 (OH) D was unable to modulate the differentiation of muscle cells co-cultured with immune cells. However, in vivo, vitamin D depletion appeared to worse the effect of ageing on muscle regeneration.The diminished ability of aged muscle to self-repair is a factor of sarcopenia. Our work has demonstrated the importance of maintening optimal vitamin D status to preserve muscle regeneration capacity and thus to limit muscle atrophy during aging.

Les Formes réactives de l’oxygène (FRO) ont un rôle bien établi dans l’oncogénèse en augmentant les capacités de prolifération et d’invasion des cellules tumorales. Mais les FRO exercent aussi un effet important sur le microenvironnement tumoral, en particulier en participant à l’échappement des tumeurs au système immunitaire. Une modulation pharmacologique de l’équilibre oxydo-réductif tumoral est donc susceptible d’influencer la progression tumorale. Il a été montré que l’induction pharmacologique d’un stress oxydant dans les cellules tumorales peut induire un effet cytotoxique mais ses effets sur le microenvironnement sont moins bien connus. L’objectif de nos travaux était d’étudier l’effet d’une modulation du stress oxydant sur les cellules immunitaires du microenvironnement tumoral et in fine de préciser les conséquences potentielles sur la progression tumorale. L’arsenic trioxyde (As2O3), inducteur de FRO, présentait à faible dose, dénuée d’effet cytotoxique direct sur les cellules malignes, un effet antitumoral dans un modèle de cancer colique murin. Cet effet était lié à une déplétion sélective en lymphocytes T régulateurs (Tregs) et était médié par la génération d’anions superoxyde (O2°-) et de monoxyde d’azote (NO), eux même responsables de la formation de peroxynitrite. Les Tregs présentaient un niveau basal de FRO plus élevé que les autres populations lymphocytaires, qui pourrait expliquer leur plus grande sensibilité à un surcroît de stress oxydant induit par l’As2O3. Un cytotoxique antitumoral, la vinorelbine, s’est également montré capable d’exercer un effet sur le microenvironnement tumoral. Par co-cultures, nous avons montré que la vinorelbine induisait un effet bystander toxique sur les cellules immunitaires effectrices voisines des cellules tumorales. In vivo, le prétraitement par vinorelbine de cellules malignes implantées à la souris était responsable d’une perte de la réactivité anti-tumorale des cellules mono-nuclées. Cet effet était dépendant de la production d’O2°- et de NO par les cellules malignes. Un modulateur du stress oxydant, le mangafodipir, inhibait cet effet, permettant ainsi de restaurer la réponse immunitaire antitumorale locale. Notre travail a donc permis de mettre en évidence que des modulateurs du stress oxydant peuvent agir sur le microenvironnement, et spécialement sur les cellules immunitaires. Ils pourraient être utilisés en clinique pour restaurer la réponse immunitaire antitumorale. Une meilleure compréhension du rôle du stress oxydant dans la défaillance de l’immunité antitumorale est nécessaire. / Several reports have demonstrated the involvement of reactive oxygen species (ROS) in carcinogenesis, through promotion of cancer cell proliferation and invasion. But ROS could also have consequences on non cancerous cells which are part of the tumor microenvironment, such as immune cells. Therefore, a pharmacological modulation of oxidative stress can induce a cytotoxic effect on tumor cells but its consequences on microenvironment are unknown. The aim of our studies was to evaluate the effects of a pharmacological modulation of oxidative stress on immune cells from the tumor microenvironment. At low dose, Arsenic trioxide (As203), an oxidative stress modulator, was shown to exert antitumor effects in colon tumor-bearing mice. We observed that this effect was related to As203-induced regulatory T cells (Tregs) -selective depletion in vitro and in vivo and was mediated by oxidative and nitrosative bursts. The differential effect of As203 on Tregs versus other CD4 cells was related to difference in the cells’redox status. We also observed that vinorelbine, an anticancer agent, could interfere with the antitumor immune response. We showed that vinorelbine could alter the function of immune cells surrounding tumor cells by a bystander toxic effect against tumor effector cells. In vivo experiment in A549 tumor bearing nude mice showed that adoptive transfer of A549 immune splenocytes was not able to delay tumor growth when vinorelbine-pretreated A549 cells were used for immunization. This effect was mediated by ROS and was inhibited by an oxidative stress modulator, mangafodipir, which restored antitumor immune function. Therefore, our work showed that oxidative stress modulators can influence tumor microenvironment and more specifically, immune cells. They could be used to restore antitumor immune response.

L’électroporation (EP) in vivo est utilisée comme stratégie d’amélioration de la réponse immune induite par les vaccins ADN. Cependant son effet sur les acteurs du système immunitaire inné reste méconnu. Dans l’objectif de mettre en évidence le comportement cellulaire sur le site de la vaccination, nous avons développé des approches d’imagerie par fluorescence in vivo chez le macaque. Nos résultats montrent que l’EP locale, augmente non seulement la quantité et la distribution de l’antigène vaccinal, mais induit également la mobilisation et la migration des cellules de Langerhans. De plus, l’EP cause un recrutement de leucocytes dans la peau et le tissu sous-cutané et favorise la production de cytokines pro-inflammatoires dans la peau. Ces évènements précoces, qui résultent de l’utilisation de l’EP en tant que système de délivrance des vaccins ADN, mettent en évidence le potentiel de l’EP en tant qu’adjuvant vaccinal. / In vivo electroporation (EP) is used as a strategy to improve the immune response induced by DNA vaccines. However, its local effect on the innate immune cells has not been fully described. We developed in vivo fluorescence imaging approaches to highlight the cell behavior in the site of vaccination in macaques. Our results show that the local EP not only increases the amount and the distribution of the vaccine antigen, but also induces the mobilization and migration of Langerhans cells. Furthermore, EP causes the recruitment of leukocytes into the skin and subcutaneous tissue and promotes the production of pro-inflammatory cytokines. These early events that result from the use of the EP as a delivery system for DNA vaccines, highlight its potential as a vaccine adjuvant.

Carcinomatose péritonéale est un terme utilisé pour désigner la dissémination métastatique généralisée du cancer dans la cavité péritonéale. Il se caractérise par l’accumulation de liquide appelé « ascite » et est considéré comme étant au stade terminal du cancer, car il est difficile à traiter. L'ascite accumulée dans la PC comprend des cellules tumorales, cytokines et cellules immunitaires. Les cellules cancéreuses expriment des protéines spécifiques qui les aident à supprimer les cellules immunitaires et à survivre, appelées points de contrôle immunitaires. Des points de contrôle immunitaires sont présents pour réguler le système immunitaire et sont cruciaux contre la tolérance de soi. PD-1 / PD-L1 et CTLA-4 sont des voies de contrôle immunitaire bien établies adaptées au cancer pour échapper à l'immunité. Récemment, HLA-G a été reconnu comme un point de contrôle et il a été constaté que la survie globale était diminuée dans plusieurs types de cancers solides.Au cours de ma thèse, nous avons évalué l'expression de HLA-G dans la carcinomatose ovarienne. Nous avons constaté que les cellules cancéreuses dans l'ascite de presque tous les patients atteints de carcinomatose ovarienne exprimaient HLA-G. De plus, des taux croissants de sHLA-G1 et de HLA-G5 ont été trouvés dans les ascites. Cette présence de sHLA-G s'est révélée être corrélée positivement avec les Tregs et en corrélation négative avec les cellules T cytotoxiques (CD8) et les cellules NK. De plus, nous avons constaté que les ascites peuvent induire l’expression de HLA-G dans des «Hospicells» via des cytokines inflammatoires. Parmi les cytokines inflammatoires, le TGF-β et IL-1β ont une importance capitale dans l’induction de HLA-G. En outre, nous avons constaté que IL-1β implique la voie NF-κB. Dans une cohorte distincte de carcinomatose péritonéale, composée de patients atteints de PC d'origine différente, nous avons constaté que le groupe de cellules cancéreuses dans l'ascite avait une expression génique hétérogène de PD-L1, CTLA-4 et HLA- G. En outre, nous avons constaté que tous les patients présentaient des taux solubles de HLA-G et PD-L1 dans leur ascite. Cependant, seulement 5 patients présentaient des taux de CTLA-4 solubles dans leur ascite. De plus, nous avons trouvé une très forte corrélation positive entre le niveau de gène de PD-L1 et de CTLA-4, alors qu'aucune corrélation n'a été trouvée pour HLA-G avec PD-11 et CTLA-4 suggérant que HLA-G agit indépendamment des deux points de contrôle immunitaires. En outre, nous avons évalué l'expression de ces points de contrôle immunitaires par des nodules de cancer présents sur la membrane péritonéale. Nous avons trouvé une faible expression de HLA-G et PD-L1, mais la moitié des échantillons étaient fortement positifs pour sHLA-G. Nous avons également constaté que le sHLA-G pouvait être absorbé par l'ascite par la couche mésothéliale. Cette sHLA-G absorbée peut fournir un environnement immunosuppresseur pour la fixation des grappes de cellules cancéreuses à la membrane péritonéale. In vitro, nous avons constaté que l'ascite peut exercer une action immunosuppressive et retarder la lyse des cellules cancéreuses par les cellules immunitaires.De plus, nous avons constaté que la différenciation des cellules cancéreuses se traduit par une augmentation des propriétés immunosuppressives par une expression accrue de HLA-G ou PD-L1. En outre, l'expression de HLA-G et PD-L1 dépend de la phase du cycle cellulaire. Les cellules cancéreuses, si elles sont bloquées dans les cellules mitotiques, expriment des niveaux élevés de HLA-G et de PD-L1, tandis qu'une expression plus faible a été observée en phase G1. Par conséquent, nous suggérons d’éviter l’utilisation d’inhibiteurs de la mitose car ils pourraient augmenter la suppression immunitaire du cancer. De plus, le Ki-67 étant directement lié à l'index mitotique, nous suggérons de développer une échelle de Ki-67 pour évaluer le profil d'immunosuppresseur des patients cancéreux. / Peritoneal carcinomatosis (PC) is a term used for widespread metastatic dissemination of cancer to the peritoneal cavity. It is characterized by the accumulation of fluid called “ascites” and is considered a terminal stage of cancer, as it is hard to treat. The overall survival rate for untreated patients is six-months. However, owing to modern techniques like HIPEC, the survival rate can be increased up to five years. The ascites accumulated in PC, consists of tumor cells, cytokines and immune cells. Cancer cells express specific proteins to suppress immune cells activity and their attack, known as immune checkpoints. PD-1/PD-L1 and CTLA-4 are well established immune checkpoint pathways adapted by cancer in evading immunity. Recently, HLA-G has been recognized as an immune checkpoint and has been found to decrease overall survival in several types of solid cancers. We evaluated the expression of HLA-G in ascites from ovarian carcinomatosis. We found that HLA-G is expressed by cancer cells in ascites from all of the patients(n=16) with ovarian carcinomatosis. Moreover, increased levels of sHLA-G1 and HLA-G5 were found in ascites. This presence of sHLA-G isoforms was found to be positively correlated with Tregs and negatively correlated with cytotoxic T-cells (CD8) and NK-cells suggesting the role of HLA-G in immune suppression. Further, we found that ascites can induce the expression of HLA-G in “Hospicells” via inflammatory cytokines. Among the inflammatory cytokines, TGF-β and IL-1β are of crucial importance in HLA-G induction with IL-1β being more potent compared to TGF-β. Further, we found that IL-1β induces HLA-G expression through NF-κB pathway.In a separate cohort of peritoneal carcinomatosis(n=27), consisting of patients with cancer from a different origin, we found that cancer cell cluster in ascites (n=23) had a heterogeneous gene expression of PD-L1, CTLA-4 and HLA-G. Further, we found that all of the patients presented soluble levels of HLA-G in their ascites. However, one patient was negative for soluble PD-L1 and only 5 patients presented soluble CTLA-4 levels in their ascites. This heterogeneity explains why some of the patients respond to immune therapy while others don’t. This also suggests the need for prescreening patients before immune therapy. Moreover, we found a very strong positive correlation (rs=0.793) between gene level of PD-L1 and CTLA-4, while no correlation was found for HLA-G with PD-L1 and CTLA-4 suggesting that HLA-G acts independently of both the immune checkpoints. Also, we evaluated the expression of these immune checkpoints by cells in peritoneal tissue (n=20). We found low expression of HLA-G and PD-L1, but the majority of the samples were found strongly positive for sHLA-G presence. This sHLA-G can provide an immune-suppressive environment for the attachment of the cancer cell clusters to the peritoneal membrane to form cancer nodule. Additionally, we developed an in-vitro cytotoxicity assay to show that the ascites can provide the immune-suppressive action by interfering with immune cell interaction and delaying the lysis of cancer cells by the immune cells.In parallel, we found that the differentiation of the cancer cells results in increased expression of immune checkpoints like HLA-G or PD-L1. This may render these cells more immune resistant and can protect against immune attack. However, in-vivo mice model is needed to study the oncogenic potential of these differentiated cells. Further, we report that the expression of HLA-G and PD-L1 is dependent on the cell cycle phase. The cancer cells, if blocked in mitotic phase express high levels of HLA-G and PD-L1, while lowest expression was observed in G1-phase. Therefore, we suggest avoiding the use of mitotic inhibitors as it may increase the immune suppression of cancer. Moreover, as Ki-67 is directly related to the mitotic index, we suggest developing a Ki-67 scale to evaluate the immune-suppressive profile of cancer patients.