De récents essais cliniques ont montré les bénéfices thérapeutiques des nouvelles immunothérapies (Sipoleucel T pour le cancer de la prostate…). Mais jusqu’ici la majorité des essais cliniques de vaccins contre le cancer n’ont montré que de faibles effets sur les patients, ce qui contraste avec les résultats obtenus dans les modèles pré cliniques. Ceux-ci, comprennent la greffe sous cutanée de cellules tumorales ce qui ne mime pas la vrai localisation anatomique de la lésion tumorale. De plus, dans la plupart des cas les vaccins anti-cancéreux sont administrés par voie systémique et induisent une réponse antitumorale avec un effet thérapeutique au niveau du compartiment systémique. La réponse antitumorale induite par ces vaccins au niveau du microenvironnement tumoral et ses effets antitumoraux sur des modèles orthotopiques n’ont jamais été décrits sur des modèles pré cliniques. Comme la majorité des tumeurs humaines se développe dans des localisations muqueuses, nous avons étudié l’effet de la voie d’immunisation dans l’induction des réponses antitumorales au niveau du site anatomique de la tumeur en comparant l’induction de LT CD8+ spécifiques de l’antigène tumoral après une vaccination par voie systémique (intramusculaire) ou muqueuse (intranasale). Cette stratégie de vaccination repose sur l’utilisation d’un vecteur non réplicatif qui cible les antigènes in vivo aux cellules dendritiques et qui a été développé au sein de notre unité. Il s’agit de la sous unité B de la toxine de Shiga (STxB) associée à un antigène tumoral (protéine E7 de l’HPV16) nous avons également analysé l’effet antitumoral de cette vaccination sur deux modèles de tumeurs orthotopiques à localisations ORL et pulmonaires exprimant l’antigène E7. Nous avons montré que la vaccination i.n. induisait une plus forte réponse LT-CD8+ spécifique et des effets antitumoraux au niveau des localisations muqueuses que la vaccination par voie systémique, et que cette immunisation par voie i.n. induisait un phénotype particulier sur ces LT-CD8+ spécifiques et en particulier une augmentation de l’expression des intégrines CD103 et CD49a en opposition à la voie systémique. L’inhibition de CD49a réduit l’effet thérapeutique de la vaccination par voie i.n. et le nombre de LT-CD8+ infiltrant les tumeurs orthotopiques. Nos résultats montrent que la réponse LT-CD8+ systémique ne sert pas comme marqueur prédictif de la qualité de la réponse immunitaire antitumorale au niveau local. Nos observations mettent en évidence l’existence d’une compartimentalisation de la réponse muqueuse antitumorale, une découverte capitale pour le développement rationnel des vaccins anti cancer / Recent clinical trials have shown the therapeutic benefits of new promising immunotherapies (Sipoleucel T for prostate cancer, Ipilimumab in melanoma…). But by far, the majority of cancer vaccine clinical trials have shown modest clinical effects on cancer patients, contrasting with results found in preclinical models. Those preclinical models of cancer rely on subcutaneous grafts of tumor cells which do not mimic the true anatomic location of tumor lesions. In addition, in most cases cancer vaccines are administrated by systemic route, eliciting systemic antitumor responses and therapeutic effects. The antitumor response elicited by those vaccine strategies at the local environment of tumor location and their antitumor effect on orthotopic tumor models has not yet been addressed in preclinical cancer models. Since the majority of human tumors develop at mucosal surfaces, we addressed the question of the effect of the immunization route in the induction of local mucosal antitumor CD8+T cell responses by comparing a systemic intramuscular (i.m.) and intranasal (i.n.) route of administration of cancer vaccine. This vaccine consists of a non-replicative vaccine strategy that targets tumor antigen in vivo to dendritic cells developed at our laboratory and composed of the B subunit of the Shiga toxin (STxB) associated to a tumor antigen (E7 protein of HPV16). We also analyzed the antitumor effect of these vaccinations on two mucosal orthotopic tumor models of head and neck and lung cancer expressing the E7 antigen. We found that intranasal vaccination induced stronger specific CD8+T cell responses and antitumor effects at mucosal sites than systemic immunization, and, that mucosal vaccination induced a mucosal imprinting phenotype on mucosal derived antigen specific T cells as they expressed the mucosal integrins CD103 and CD49a, as opposed to systemic specific CD8+T cells or tumor infiltrating T cells in subcutaneous tumors. Inhibition of CD49a reduced the antitumor efficacy of the nasal vaccine and the number of tumor infiltrating CD8+T cells on orthotopic mucosal tumors. Our results showed that systemic antigen-specific T cell responses as typically assessed did not predict the quality of local mucosal immune response. Our observations provide direct evidence for the compartmentalization of mucosal tumor immunity, a critical finding for the rational design of better cancer vaccines

LIGHT, un membre de la famille du TNF, déclenche la mort des motoneurones et contribue à la progression de la dégénérescence des motoneurones chez les souris modèles de la sclérose latérale amyotrophique. Étonnement, nous montrons que LIGHT peut également stimuler la croissance axonale in vitro et est nécessaire à la régénération axonale des motoneurones in vivo lors d'une lésion nerveuse périphérique. La compréhension des mécanismes dictant la bivalence de son récepteur mène à l'étude des effets de la régionalisation du signal LIGHT. Les chambres microfluidiques en isolant les axones des corps cellulaires, nous ont permis d'étudier la résultante fonctionnelle d'une stimulation axonale et somatique par LIGHT. Nous montrons que LIGHT active différentiellement la mort, quand il agit au niveau somatique, ou la régénération axonale, quand il stimule l'axone. L'ensemble de ces résultats mène à de nouvelles approches où l'administration de LIGHT au niveau du nerf lésé et du muscle correspondant nous renseignera sur le potentiel thérapeutique de LIGHT lors d'une lésion du système nerveux. / LIGHT, a member of the TNF superfamily, triggers death of motoneurons and contribute to the progression of motoneuron degeneration in an ALS mouse model. Interestingly, we demonstrate that LIGHT can elicit neurite outgrowth in vitro and contribute to axon regeneration in vivo following nerve injury. To better understand mechanisms governing the opposite effects of LIGHT on motoneurons we asked whether a regional activation of LIGHT pathway could trigger these opposite responses. Toward this goal we used microfluidic chambers to isolate the soma from the axon of motoneurons. We shows that LIGHT activates differentially motoneurons death when it acts at the soma and axon outgrowth when it acts at the level of the axon. Together, these results lead us to evaluate new therapeutic approaches to nerve injury.

L’acrodysostose est une chondrodysplasie associant une petite taille et des anomalies des extrémités et de la face. Les mécanismes moléculaires sous-jacents ont récemment été identifiés, et deux types d’acrodysostose sont individualisés : 1) l’acrodysostose avec résistance hormonale (acroR1a), en lien avec des mutations du gène PRKAR1A, codant pour une sous-unité régulatrice de la PKA et 2) l’acrodysostose « sans » résistance hormonale (acroPDE), en lien avec des mutations du gène PDE4D, codant pour la phosphodiestérase 4D. Dans les deux cas, il existe une altération de la voie de signalisation de l’AMPc entraînant une résistance au PTHrp à l’origine du phénotype osseux des patients, similaire à celui observé dans la PHP 1a due à des mutations inactivatrices du gène GNAS, codant pour la protéine Gsα. Je me suis intéressée dans ce travail aux mécanismes cellulaires à l’origine du phénotype de l’acroPDE et pouvant expliquer ses différences phénotypiques avec l’acroR1a et la PHP1a. Ces trois pathologies offrent un outil précieux pour l’étude de la voie de signalisation des RCPG puisqu’elles sont toutes dues à un défaut génétique altérant cette voie, mais s’exprimant cliniquement de façon différente bien que proche, notamment en ce qui concerne les résistances hormonales autres que celle du PTHrp dans les chondrocytes. Dans la première partie, afin de mettre en évidence une spécificité tissulaire pouvant expliquer les différences d’expression phénotypique de ces mutations, j’ai utilisé deux modèles cellulaires humains, des fibroblastes et la lignée HEK293, et observé les effets de l’inhibition sélective de la PDE4 par du rolipram à différentes étapes de la voie de signalisation, après stimulation par deux agonistes, la PTH et la PGE2. Les résultats indiquent que l’impact du rolipram est d’autant plus important que la stimulation par l’agoniste est faible. La modulation du signal par la PDE4 dépend donc à la fois du type cellulaire et de l’intensité initiale du stimulus par l’agoniste. Dans la seconde partie, pour comparer plus directement l’effet des mutations de ces trois gènes au niveau cellulaire, j’ai réalisé une étude détaillée du phénotype des fibroblastes de témoins et de patients atteints de PHP1a, d’acroR1a et d’acroPDE, à différentes étapes de la voie de signalisation, après stimulation par la PTH et la PGE2, et en présence ou non d’inhibiteur des PDE. Il n’existe pas de différence significative dans l’expression des transcrits ou la traduction des protéines impliquées dans la voie de signalisation dans les différents groupes de fibroblastes. En revanche, l’effet de l’inhibition des PDE4 sur la quantité d’AMPc intracellulaire est plus important dans les fibroblastes mutés PDE4D, allant dans le sens de mutations activatrices. Nous n’avons pas pu mettre en évidence de différence significative dans la phosphorylation de CREB dans ce modèle. Et enfin, dans la 3ème partie, je présente la mise au point d’une technique de BRET permettant l’étude fonctionnelle des différentes mutations de PDE4D connues pour être responsables d’acroPDE. Les résultats sont en faveur d’un caractère activateur des mutations de PDE4D à l’origine d’une dégradation plus rapide d’AMPc aboutissant à une diminution de l’activité PKA. En conclusion, ces résultats concordent à montrer que les mutations de PDE4D sont activatrices, augmentant ainsi la dégradation de l’AMPc ce qui serait à l’origine des résistances hormonales. Ce phénomène est d’autant plus important dans les situations où l’augmentation d’AMPc est modeste, expliquant probablement l’absence de résistance hormonale dans certains tissus. Bien sûr, ces résultats sont à pondérer par le fait qu’il existe de nombreuses autres phosphodiestérases pouvant compenser ces phénomènes, qu’il existe une troisième voie d’utilisation de l’AMPc (Epac), et qu’il faudrait poursuivre les investigations notamment en étudiant les phénomènes de compartimentalisation de la cellule pour élucider ces mécanismes. / No abstract

L'inflammation systémique est une réaction qui implique l’ensemble de l’organisme suite une agression sévère, potentiellement mortelle, illustrée par le syndrome de réponse inflammatoire systémique (SIRS). De nombreux acteurs cellulaires et moléculaires contribuent au développement de cette cascade inflammatoire parmi lesquels les cellules NK jouent un rôle clé. Malgré l'accumulation de preuves sur l’existence de propriétés spécifiques à chaque organe en réponse à l'inflammation systémique, en termes de cellules NK, on sait peu de choses sur la dynamique compartimentalisée de l’activation des cellules NK pendant un SIRS. En outre, le statut immunitaire des cellules NK après la résolution d’un SIRS est également mal connu. Dans le présent travail, nous avons étudié les réponses des cellules NK provenant de différents organes en utilisant un modèle d’endotoxinémie murine. Nous avons caractérisé la réponse des cellules NK au sein de la rate, du poumon, de la moelle osseuse, de la cavité péritonéale, et dans la circulation. Nous avons trouvé que, malgré une dynamique similaire de la réponse dans les différents organes, les réponses des cellules NK sont compartimentalisées avec des seuils différent et spécifiques. A l’aide de transferts adoptifs, nous avons constaté que la réactivité des cellules NK spécifiques d'organes peut refléter le compartiment d’origine lors des phases initiales de l'inflammation. Cependant, les cellules NK ont la capacité de s’adapter rapidement à leur nouvel environnement et d'ajuster leurs niveaux de réponse à ceux des cellules NK résidentes. Ainsi, cette étude fournit une preuve de concept qui confirme la compartimentalisation de la réponse des cellules NK lors de l'inflammation systémique. Dans une deuxième partie, nous avons analysé le statut des cellules NK à différents moments après une endotoxinémie. Les réponses des cellules NK au sein d’une préparation de cellules de la rate sont fortement supprimées en réponse à une restimulation in vitro, 14 jours après l'endotoxinémie. Cependant, nous avons montré que la réactivité intrinsèque des cellules NK est en fait augmentée après l'injection d’endotoxine, aboutissant à des cellules NK présentant des caractéristiques de cellules NK mémoires. Des expériences de transfert adoptif ont confirmé les propriétés de mémoire des cellules NK après endotoxinémie. Nos résultats accroissent la connaissance concernant le rôle des cellules NK dans un contexte d'inflammation systémique, révélant des réponses compartimentalisés et l’induction d’une mémoire suite à l’endotoxinémie. L'observation selon laquelle les cellules NK développent des propriétés de mémoire après une inflammation systémique dans le contexte d'un environnement suppressif est d’une grande nouveauté et ce phénomène est rapporté pour la première fois. / Systemic inflammation is whole-body reaction to a triggering insult that often results in life threatening illness like systemic inflammatory response syndrome (SIRS). Contributing to the development of this inflammatory cascade are numerous cellular and molecular players, among which, NK cells have been shown to play a key role. Despite accumulating evidence on the organ-specific properties of both systemic inflammation and NK cells, little is known about the compartmentalized dynamics of NK cell activation during SIRS. Furthermore, the status of NK cells after the resolution of SIRS is also poorly characterized. In the present work, we investigated NK responses in different organs using a mouse model of endotoxinemia and characterized the compartmentalized response of spleen, lung, bone marrow, peritoneal and circulating NK cells. We found that despite similar dynamics of response in different organs, NK cells responses, are compartmentalized with seemingly specific thresholds of maximum activation. Using a series of adoptive transfers, we found that while organ-specific NK cell responsiveness can affect the initial phases of inflammation, these cells have the capacity to quickly adapt to a new environment and adjust their response levels to that of resident NK cells. Thus, this study provides proof of concept data on the compartmentalization of the NK cell responses during systemic inflammation. In a second part, we assessed the status of NK cells at different times after endotoxemia. NK cells responses in the context of whole spleen preparations were severely suppressed in response to in vitro restimulation at 14 days after endotoxemia. However, intrinsic NK cell responsiveness was increased after endotoxemia, showing characteristics of NK cell memory. Adoptive transfer experiments confirmed memory properties of NK cells after endotoxemia. Overall, these results expand on the role of NK cells in the context of systemic inflammation revealing compartmentalized responses during and memory properties following endotoxemia. The observation that NK cells develop memory properties after systemic inflammation in the context of a suppressive environment is of the highest novelty and the first one to report such a phenomenon.

Dans une ère où les moustiques modifiés commencent à être utilisés ou envisagés pour contrôler les épidémies de Dengue ou malaria, le manque de connaissance sur l’immunité des insectes vecteurs envers certains pathogènes se fait cruellement ressentir. Pourtant la possibilité de changements de vecteurs, dû à un changement de leur immunité, provoquée par l’Homme est réelle. Pour déterminer la contribution de l’immunité dans différents compartiments du vecteur contre divers pathogènes avons étudié la réponse antivirale dans la première barrière de transmission chez le moustique vecteur de la malaria après une infection par un repas sanguin. Nous montrons que les réponses antivirales sont différentes entre compartiments, et proposons un modèle où des interactions tripartites entre le virus, l’immunité du moustique et la flore entérique interagissent pour contrôler l’infection précoce du moustique après le repas sanguin. De façon surprenante, nous avons également montré que la voie de l’ARN interférence n’a pas d’effet antiviral dans ce compartiment. Nous suggérons que cette voie est utilisée par le parasite Plasmodium pour détourner la réponse antiparasitaire médiée par Toll, grâce à un facteur de virulence de nature ARN double brin. Nous avons également montré que des biais expérimentaux lors de l’infection des insectes ont conduit à l’élaboration d’un dogme disant que la voie de l’ARN interférence est la voie antivirale principale des insectes, mais nos resultats suggèrent que malgré l’importance de cette voie pour controler l’intensité de la réplication virale lors de l’infection disséminée, cette voie n’a aucune fonction antivirale lors de l’infection initiale du tube digestif. Néanmoins, le séquençage des produits de cette voie permet d’assembler de-novo des génomes de virus commensaux. Les résultats de ces travaux montrent très clairement qu’il faut évaluer le rôle et l’impact de toute modification d’insectes vecteurs pour plusieurs classes de pathogènes. Cela ouvre également de nombreux nouveaux champs de recherches et pose de nombreuses nouvelles questions. / In an era where modified mosquitoes are starting to be used in nature for controlling malaria and Dengue, lack of knowledge about immunity of mosquito vectors to some pathogen classes are becoming more evident. The risks for human-provoked vector shifts of pathogens transmission have not been examined. To fill these gaps, we assessed the antiviral immunity of the malaria vector, Anopheles gambiae, in the strongest mosquito bottleneck for pathogens, the midgut infection barrier after an infective bloodmeal. This work shows that the antiviral responses are different and highly compartmentalized between the midgut and systemic immunity. We propose a model where tripartite interactions between virus, mosquito immunity and enteric flora control early arboviral infection in the midgut. Surprisingly, we showed that while the siRNA pathway had no evident anti-arbovirus activity in the midgut, it was used by Plasmodium to evade mosquito immunity. A virus-like elicitor of double strand RNA nature is transferred from the parasite at the ookinete stage to the mosquito midgut cells, resulting in a shift of immune balance from anti-parasite response to an antiviral-like response. Importantly, our work shows that biases in experimental infection methods led to the misconstruction of a dogma stating that siRNA is the main antiviral pathways in insects, at least in the midgut compartment. And that the use of the pathway products can be successfully used to de-novo assemble previously unknown viruses from the virome. This work indicates that immune modifications in vectors need to be evaluated for changes of vectorial competence to different pathogens. It also opens numerous avenues of research and raises a lot of interesting questions that will need to be investigated in the future.

Bien que des progrès aient été réalisés dans la lutte contre la transmission du VIH depuis sa découverte il y a bientôt 30 ans, aucun outil thérapeutique actuellement sur le marché ne permet d'éliminer totalement le virus en 2011. Une meilleure connaissance des mécanismes physiopathologiques au niveau des compartiments muqueux, qui sont les principales portes d'entrée de l'infection par le VIH et abritent la majorité des lymphocytes T de l'hôte, est donc indispensable pour espérer éradiquer la pandémie. L'objectif de notre travail a été de caractériser les relations hôte-HIV dans le compartiment pulmonaire et génital ainsi que de décrire la synergie immuno-virologique entre le VIH et le virus herpès simplex (VHS) favorisant la transmission virale.Nous avons observé que les lymphocytes T sont présents en plus faibles proportions dans les sécrétions pulmonaires et génitales que dans le sang et ces cellules ont plus fréquemment un phénotype mémoire et activé. Les lymphocytes T muqueux sont donc plus prompts à sécréter des virus que ceux du sang. L'infection par le VIH est également associée à une dérégulation de la réponse immune muqueuse de l'hôte pouvant favoriser sa réplication. De plus, la modification de l'environnement immunologique liée à la synergie entre le VIH et le VHS apparaît comme un phénomène qui pourrait avoir un impact dans la transmission de chacun des deux virus. Une vision intégrée de la réponse immunitaire muqueuse contre le VIH permettra d'identifier les mécanismes à l'origine de l'infection et de la transmission en tenant compte des spécificités du virus et de l'environnement local ainsi que des interrelations avec le compartiment circulant. Les futurs essais cliniques devront en outre tenir compte des caractéristiques des muqueuses et de l'infection par le VIH afin de développer des thérapies anti-infectieuses avec une efficacité optimale, y compris dans les pays du Sud où les populations sont les principales victimes du VIH. / Although scientific advances have occurred in the fight against HIV transmission since its discovery almost 30 years ago, no current therapeutic tool enables the complete elimination of this virus in 2011. A better understanding of the physiopathological mechanisms at the mucosal compartment levels, which are the main gateways of HIV infection and host the majority of body T lymphocytes, is therefore crucial to bring hopes for eradicating HIV pandemic. The aim of our work is to characterize the host-HIV relationships in the pulmonary and genital compartments as well as the immuno-virological synergy between HIV and the herpes simplex virus (HSV) favouring the viral transmission.We have observed small proportions of T lymphocytes were found in the pulmonary and genital secretions in comparison with blood; and these cells have a more frequent memory and activated phenotype. The mucosal T lymphocytes are therefore quicker to produce viral particles than the blood counterpart. HIV infection is also associated with a deregulation of the host mucosal immune response, which could favour its own replication. Moreover, change in the immunological environment related to the HIV/HSV synergy appears as a phenomenon that could have an impact on each of the two viruses transmission.An integrated view of the mucosal immune response against HIV will allow identifying the mechanisms leading to the infection and transmission, taking into account the viral and local environment specificities as well as the interrelations within the circulating compartment. In addition, future clinical trials will have to take into account the HIV infection, the mucosal characteristics in order to develop anti-infectious therapy with an optimal efficiency, and the developing countries where the populations are the main victims of HIV.

Le cancer est la seconde cause de mortalité dans le monde et les cancers de localisation muqueuse (poumon, estomac, colorectal, du col de l’utérus, …) représentent la première cause de mortalité due au cancer dans le monde. La majorité des vaccins contre les cancers muqueux n’ont à ce jour, pas montré de résultats cliniques significatifs. Au cours de ce travail, nous avons développé une immunothérapie efficace basée sur la sous-unité B non toxique de la toxine de Shiga et montré pour la première fois dans le domaine de la cancérologie que la localisation de l’immunisation était cruciale pour induire des réponses immunitaires anti-tumorales. En effet, dans un modèle préclinique, une immunisation systémique intramusculaire n’a pas permis d’induire de protection thérapeutique efficace contre le développement de tumeurs muqueuses de la langue, alors que la voie d’immunisation intranasale a induit une réponse clinique complète. Nous avons identifié les lymphocytes T CD8+ comme les cellules nécessaires à cette protection et plus précisément la population de lymphocytes T résidents mémoires (Trm). Ces Trm présentent le phénotype classique CD103+ mais expriment également l’intégrine CD49a qui joue un rôle dans la migration/rétention au sein des tumeurs mais également dans la survie à long terme des Trm. Par ailleurs nous avons montré que les cellules dendritiques muqueuses pulmonaires permettaient d’induire ce phénotype CD49a sur les lymphocytes T CD8+ alors que les cellules dendritiques de la rate non. Notre travail montre que l’aspect quantitatif de ces Trm joue un rôle dans la protection anti-tumorale, en effet nous avons pu pour la première fois moduler in vivo le nombre de Trm en traitant les souris par un anticorps anti-TGF-β. La diminution du nombre des Trm est corrélée à la diminution de la protection anti-tumorale. Les patients atteints de cancers des voies aérodigestives supérieures sont majoritairement traités par radiothérapie. Dans l’optique d’essais cliniques à court terme, nous avons montré que la radiothérapie localisée associée à notre immunothérapie permet une protection plus efficace que le traitement seul de l’un ou de l’autre notamment en provoquant un remodelage du microenvironnement tumoral associé à une normalisation vasculaire. Nos résultats ouvrent de nouvelles perspectives dans le développement d’immunothérapies thérapeutiques efficaces contre les cancers muqueux et pourront mener rapidement à des essais cliniques. / Cancer is the second mortality cause worldwide while mucosal cancers (lung, stomac, …) is the first mortality cause from. The majority of cancer vaccines against mucosal tumors have not given rise yet to significant clinical results. In this work we developed a strong immunotherapy based on the nontoxic subunit B from shiga toxin and showed for the first time that the localization of the immunization is crucial to induce potent and effective anti-tumoral responses. In a preclinical model a systemic immunization failed to induce a therapeutical protection against mucosal tumor challenge while intranasal immunization completely succeed. We identified a CD8 T lymphocyte population as a required cells in this protection and more precisely the T resident memory (Trm) cells. This Trm showed the classical CD103 phenotype as well as the CD49a which can play a specific role in the retention or the migration of this cells in the tumor tissue and might play a role in the survival. We also demonstrate that dendritic cells from the mucosal parenchyma was required to induce the CD49a expression on CD8 T cells while dendritic cells from the spleen was not. Our work shows that the Trm number as an impact in the anti-tumoral protection. We were able to reduce the Trm number in vivo using an anti-TGF-β antibody. This number diminution was correlated with a less efficient anti-tumoral protection. Patients with head and neck cancers are treated with radiotherapy. In this situation we showed that the combination of radiotherapy and our immunotherapy was associated with a better protection than radiotherapy alone or immunotherapy alone thanks to a vascular normalization. These results might rapidly lead to clinical trials and might open new ways to work with immunotherapies.

Le cancer est la seconde cause de mortalité dans le monde et les cancers de localisation muqueuse (poumon, estomac, colorectal, du col de l’utérus, …) représentent la première cause de mortalité due au cancer dans le monde. La majorité des vaccins contre les cancers muqueux n’ont à ce jour, pas montré de résultats cliniques significatifs. Au cours de ce travail, nous avons développé une immunothérapie efficace basée sur la sous-unité B non toxique de la toxine de Shiga et montré pour la première fois dans le domaine de la cancérologie que la localisation de l’immunisation était cruciale pour induire des réponses immunitaires anti-tumorales. En effet, dans un modèle préclinique, une immunisation systémique intramusculaire n’a pas permis d’induire de protection thérapeutique efficace contre le développement de tumeurs muqueuses de la langue, alors que la voie d’immunisation intranasale a induit une réponse clinique complète. Nous avons identifié les lymphocytes T CD8+ comme les cellules nécessaires à cette protection et plus précisément la population de lymphocytes T résidents mémoires (Trm). Ces Trm présentent le phénotype classique CD103+ mais expriment également l’intégrine CD49a qui joue un rôle dans la migration/rétention au sein des tumeurs mais également dans la survie à long terme des Trm. Par ailleurs nous avons montré que les cellules dendritiques muqueuses pulmonaires permettaient d’induire ce phénotype CD49a sur les lymphocytes T CD8+ alors que les cellules dendritiques de la rate non. Notre travail montre que l’aspect quantitatif de ces Trm joue un rôle dans la protection anti-tumorale, en effet nous avons pu pour la première fois moduler in vivo le nombre de Trm en traitant les souris par un anticorps anti-TGF-β. La diminution du nombre des Trm est corrélée à la diminution de la protection anti-tumorale. Les patients atteints de cancers des voies aérodigestives supérieures sont majoritairement traités par radiothérapie. Dans l’optique d’essais cliniques à court terme, nous avons montré que la radiothérapie localisée associée à notre immunothérapie permet une protection plus efficace que le traitement seul de l’un ou de l’autre notamment en provoquant un remodelage du microenvironnement tumoral associé à une normalisation vasculaire. Nos résultats ouvrent de nouvelles perspectives dans le développement d’immunothérapies thérapeutiques efficaces contre les cancers muqueux et pourront mener rapidement à des essais cliniques. / Cancer is the second mortality cause worldwide while mucosal cancers (lung, stomac, …) is the first mortality cause from. The majority of cancer vaccines against mucosal tumors have not given rise yet to significant clinical results. In this work we developed a strong immunotherapy based on the nontoxic subunit B from shiga toxin and showed for the first time that the localization of the immunization is crucial to induce potent and effective anti-tumoral responses. In a preclinical model a systemic immunization failed to induce a therapeutical protection against mucosal tumor challenge while intranasal immunization completely succeed. We identified a CD8 T lymphocyte population as a required cells in this protection and more precisely the T resident memory (Trm) cells. This Trm showed the classical CD103 phenotype as well as the CD49a which can play a specific role in the retention or the migration of this cells in the tumor tissue and might play a role in the survival. We also demonstrate that dendritic cells from the mucosal parenchyma was required to induce the CD49a expression on CD8 T cells while dendritic cells from the spleen was not. Our work shows that the Trm number as an impact in the anti-tumoral protection. We were able to reduce the Trm number in vivo using an anti-TGF-β antibody. This number diminution was correlated with a less efficient anti-tumoral protection. Patients with head and neck cancers are treated with radiotherapy. In this situation we showed that the combination of radiotherapy and our immunotherapy was associated with a better protection than radiotherapy alone or immunotherapy alone thanks to a vascular normalization. These results might rapidly lead to clinical trials and might open new ways to work with immunotherapies.

Le cancer est la seconde cause de mortalité dans le monde et les cancers de localisation muqueuse (poumon, estomac, colorectal, du col de l’utérus, …) représentent la première cause de mortalité due au cancer dans le monde. La majorité des vaccins contre les cancers muqueux n’ont à ce jour, pas montré de résultats cliniques significatifs. Au cours de ce travail, nous avons développé une immunothérapie efficace basée sur la sous-unité B non toxique de la toxine de Shiga et montré pour la première fois dans le domaine de la cancérologie que la localisation de l’immunisation était cruciale pour induire des réponses immunitaires anti-tumorales. En effet, dans un modèle préclinique, une immunisation systémique intramusculaire n’a pas permis d’induire de protection thérapeutique efficace contre le développement de tumeurs muqueuses de la langue, alors que la voie d’immunisation intranasale a induit une réponse clinique complète. Nous avons identifié les lymphocytes T CD8+ comme les cellules nécessaires à cette protection et plus précisément la population de lymphocytes T résidents mémoires (Trm). Ces Trm présentent le phénotype classique CD103+ mais expriment également l’intégrine CD49a qui joue un rôle dans la migration/rétention au sein des tumeurs mais également dans la survie à long terme des Trm. Par ailleurs nous avons montré que les cellules dendritiques muqueuses pulmonaires permettaient d’induire ce phénotype CD49a sur les lymphocytes T CD8+ alors que les cellules dendritiques de la rate non. Notre travail montre que l’aspect quantitatif de ces Trm joue un rôle dans la protection anti-tumorale, en effet nous avons pu pour la première fois moduler in vivo le nombre de Trm en traitant les souris par un anticorps anti-TGF-β. La diminution du nombre des Trm est corrélée à la diminution de la protection anti-tumorale. Les patients atteints de cancers des voies aérodigestives supérieures sont majoritairement traités par radiothérapie. Dans l’optique d’essais cliniques à court terme, nous avons montré que la radiothérapie localisée associée à notre immunothérapie permet une protection plus efficace que le traitement seul de l’un ou de l’autre notamment en provoquant un remodelage du microenvironnement tumoral associé à une normalisation vasculaire. Nos résultats ouvrent de nouvelles perspectives dans le développement d’immunothérapies thérapeutiques efficaces contre les cancers muqueux et pourront mener rapidement à des essais cliniques. / Cancer is the second mortality cause worldwide while mucosal cancers (lung, stomac, …) is the first mortality cause from. The majority of cancer vaccines against mucosal tumors have not given rise yet to significant clinical results. In this work we developed a strong immunotherapy based on the nontoxic subunit B from shiga toxin and showed for the first time that the localization of the immunization is crucial to induce potent and effective anti-tumoral responses. In a preclinical model a systemic immunization failed to induce a therapeutical protection against mucosal tumor challenge while intranasal immunization completely succeed. We identified a CD8 T lymphocyte population as a required cells in this protection and more precisely the T resident memory (Trm) cells. This Trm showed the classical CD103 phenotype as well as the CD49a which can play a specific role in the retention or the migration of this cells in the tumor tissue and might play a role in the survival. We also demonstrate that dendritic cells from the mucosal parenchyma was required to induce the CD49a expression on CD8 T cells while dendritic cells from the spleen was not. Our work shows that the Trm number as an impact in the anti-tumoral protection. We were able to reduce the Trm number in vivo using an anti-TGF-β antibody. This number diminution was correlated with a less efficient anti-tumoral protection. Patients with head and neck cancers are treated with radiotherapy. In this situation we showed that the combination of radiotherapy and our immunotherapy was associated with a better protection than radiotherapy alone or immunotherapy alone thanks to a vascular normalization. These results might rapidly lead to clinical trials and might open new ways to work with immunotherapies.

Les personnes qui vivent avec le VIH (PVVIH) doivent prendre un traitement d’antirétroviraux combinés (ART) pour contrôler la réplication virale et empêcher le développement d’une immunodéficience dont l’issue est fatale. Les ART protègent les cellules saines de l’infection et permettent ainsi de rendre la charge virale plasmatique indétectable. Cependant, l’arrêt des ART entraine presque inévitablement un rebond de la charge virale, puisque le virus n’est jamais complètement éliminé par le système immunitaire. En effet, de multiples cellules infectées, où le virus s’est intégré et demeure dans un état de latence, restent présentes tout au long de la vie des PVVIH. Une partie de ces cellules infectées forme le réservoir compétent pour la réplication. Les provirus responsables du rebond de la charge virale possèdent trois caractéristiques : ils gardent la capacité d’être réactivés (sortie de latence), ils sont génétiquement intacts, et ils peuvent produire de nouvelles particules virales infectieuses. Afin de guérir les PVVIH de l’infection, il faut donc cibler les quelques rares cellules portant un provirus intact et inductible. Pour ce faire, il est impératif de comprendre comment ces cellules sont maintenues pendant les années de ART, de les localiser dans tout l’organisme, et d’identifier ce qui peut les distinguer des autres. Ce sont ces trois aspects que nous avons abordés au cours des travaux de recherche présentés dans cette thèse, autant à l’échelle de la cellule unique que de l’organisme entier. Nos résultats montrent que les provirus compétents pour la réplication persistent dans des lymphocytes T CD4+ mémoires exprimant l’intégrine VLA-4 en grande quantité, que les provirus intacts peuvent subsister au sein de différents compartiments anatomiques, que les provirus inductibles et compétents pour la traduction de la protéine virale p24 sont majoritairement défectifs, et que l’expansion clonale est un mécanisme important qui favorise le maintien du réservoir viral dans le sang et dans les tissus tout en favorisant la diversité phénotypique de ces cellules. / People with HIV (PWH) must take combinational antiretroviral therapy (ART) to control viral replication and avoid developing fatal immunodeficiency. ART allows achieving undetectable plasma viral load, and thus protects uninfected cells from HIV. However, ART interruption will almost inevitably result in a viral rebound since HIV is never completely cleared by the immune system. Indeed, a group of infected cells, where the virus has integrated and remains in a latent state, persists throughout the life course of PWH, and some of these cells form the replicationcompetent reservoir. Proviruses responsible for viral rebound have three characteristics: they can be induced to exit their latent state, they are genetically intact, and they are able to produce new infectious viral particles. Therefore, in order to cure PWH, it is essential to target the few cells with intact and inducible provirus, and to be able to do so, it is imperative to understand how these cells are maintained during years of ART, to localize them throughout the body, and to identify what distinguishes them from other cells. These three aspects are the focus of the work presented in this thesis, whether at the single-cell level or looking through the whole body. Our results show that replication-competent proviruses persist in memory CD4+ T cells expressing high levels of the integrin VLA-4, that intact proviruses can persist among various anatomical compartments, that inducible and translation-competent proviruses are predominantly defective, and that clonal expansion is an important mechanism that favors the maintenance of reservoir cells both in the blood and in deep tissues in addition to diversify phenotypically those cells.