O câncer de cavidade oral é uma das neoplasias mais comuns no Brasil e no mundo, porém seu prognóstico ainda é incerto principalmente devido ao diagnóstico tardio e presença de metástases. A análise de fatores relacionados ao prognóstico dessa doença é de suma importância e, o receptor de quimiocina denominado CXCR4, está sendo relacionado a um pior prognóstico devido a maior capacidade de invasão das células que o expressam, em diversas neoplasias. Apesar dessa relação estar demonstrada em vários tipos de cânceres, com relação ao de cavidade oral pouco se sabe até o momento. Assim, objetivo desse trabalho foi analisar a expressão imuno-histoquímica do receptor de quimiocina CXCR4 em carcinomas epidermóides de cavidade oral, e relacioná-la com variáveis clínicas e histológicas. Foram obtidos 94 blocos de carcinomas epidermóides oriundos de instituições parceiras para obtenção de cortes histológicos convencionais, corados com hematoxilina e eosina (HE), e cortes de TMA (tissue microarray). Foi realizado imuno-histoquímica para anticorpo anti-CXCR4 (ab124824, ABCAM, EUA) e análise da marcação em lâminas de TMA utilizando o software Image J (versão 1.49u). A intensidade de marcação imuno-histoquímica foi correlacionada com dados clínicos (TNM, tabagismo, etilismo e sobrevida) e histopatológicos (diferenciação histológica, infiltrado inflamatório e infiltração vascular, linfática e perineural) dos pacientes. Dos casos analisados 74,4% exibiram uma marcação fortemente positiva para o CXCR4, enquanto que o epitélio não tumoral mostrou uma marcação negativa ou fracamente positiva (71,1%; p=0,011). Tumores classificados como \"bem diferenciados\" apresentaram marcação fortemente positiva para a proteína estudada (53,3%; p=0,049). Não houve associação entre a marcação imuno-histoquímica do CXCR4 com sobrevida global em 5 anos (?2= 0.3, p=0.565). Os resultados sugerem que a alta expressão dessa proteína não influencia no prognóstico e na sobrevida desses pacientes. / Oral cancer is one of the most common neoplasia in Brazil and the world. Mainly due to a late diagnosis and presence of metastases its prognosis is still uncertain. Finding biological markers related to the prognosis of this disease is of paramount importance. The chemokine receptor CXCR4 is being related to a worse prognosis in several neoplasms because cells expressing it acquire a greater capacity of invasion. Although this relationship is demonstrated in several types of cancers, in the oral cavity it is uncertain. The aim of this study was to analyze by immunohistochemistry the CXCR4 chemokine receptor expression in oral squamous cell carcinomas, and related to clinical and histological variables. Conventional histological sections stained with hematoxylin and eosin (HE) were acquired from 94 blocks of oral squamous cell carcinoma for histological analysis. TMA (tissue microarray) was assembled from these blocks for anti-CXCR4 immunohistochemistry (ab124824, ABCAM, USA). Staining analysis was performed using Image J software (version 1.49u). The immunohistochemical signal intensity was correlated with clinical (TNM, smoking, alcoholism and survival) and histopathological parameters (histological differentiation, inflammatory infiltration, vascular, lymphatic and perineural infiltration). From the cases studied 74.4% showed a strong positivity for CXCR4, and the non-tumoral epithelium was negative or weakly positive (71.1%; p = 0.011). Tumors histologically well differentiated were strongly positive for the protein studied (53.3%; p = 0.049). There was no association between CXCR4 signal and global survival in 5 years (?2= 0.3, p=0.565). These results suggest that a high expression of CXCR4 it is not related to prognosis and survival of patients of patients with oral squamous cell carcinoma.

Le syndrome WHIM (SW) est un déficit immuno-hématologique rare causé principalement par des mutations autosomales dominantes du gène CXCR4 qui entrainent une troncation du domaine C-terminal (C-Ter) du récepteur. Les formes mutantes de CXCR4 associées au SW génèrent des altérations de la désensibilisation et de l’internalisation du récepteur en réponse à CXCL12, qui se traduisent par une hypersensibilité à l’action chimiotactique du ligand. CXCR4 est un récepteur de chimiokine exprimé sur les leucocytes dont le rôle dans l’hématopoïèse et le trafic leucocytaire à l’état basal suggère que la lympho-neutropénie des patients atteints du SW est due à des défauts de production et/ou de domiciliation périphérique des leucocytes causés par le gain de fonction de CXCR4. Néanmoins, la validation de cette hypothèse est difficile chez les patients. En générant une souche de souris (Cxcr4+/1013), porteuse d’une mutation rapportée chez une famille de patients par une stratégie de knock-in, nous avons mis en évidence le rôle du domaine C-Ter de Cxcr4 dans le développement, la domiciliation périphérique des lymphocytes et l’immunité adaptative à médiation humorale.Les principaux résultats issus de notre travail, obtenus en combinant des approches biochimiques, fonctionnelles, de reconstitution de l’hématopoïèse par compétition, de transferts adoptifs et d’injection d’anticorps anti-CD45 in vivo, sont : 1) La mutation Cxcr41013 tronquant le domaine C-Ter se comporte différemment en terme de signalisation, selon qu’elle soit présente à l’état hétérozygote ou homozygote, et perturbe respectivement les transitions double-négatif (DN) 2-DN3 et proB-preB de la lymphopoïèse dans le thymus et la moelle osseuse (MO). Au contraire, elle ne génère pas d’effets sur le développement des cellules NK et la myélopoïèse ; 2) La lymphopénie qui touche les lymphocytes B (LB) et T (LT) est un processus intrinsèque aux cellules porteuses de la mutation Cxcr41013 et suit un modèle allèle-dose-dépendant ; 3) Le défaut de désensibilisation de Cxcr41013 empêche le relargage des lymphocytes NK et B immatures de la MO et celui des LB et LT matures des ganglions lymphatiques dans le sang. A l’inverse, le gain de fonction exacerbe la migration des LB recirculants et LT matures et leur rétention dans le parenchyme médullaire ; et 4) malgré l’absence de follicules primaires dans les ganglions lymphatiques, les souris mutantes sont capables de mettre en place une réponse immunitaire humorale efficace et spécifique d’un antigène T-dépendant, comme en témoigne l’augmentation des LB du centre germinatif et des plasmocytes ayant effectué une commutation isotypique. En conclusion, nous démontrons que la signalisation fine médiée par Cxcr4 est nécessaire pour le développement, la compartimentalisation périphérique et la fonction des lymphocytes. / The WHIM Syndrome (WS) is a rare combined immuno-hematological disorder caused by inherited heterozygous autosomal dominant mutations in CXCR4, which result in most cases in the distal truncation of the receptor’s Carboxyl-terminal tail (C-Tail). Mutants of CXCR4 associated with WS display impaired desensitization and internalization of the receptor upon CXCL12 exposure, leading to enhanced migratory response. Because CXCR4 is expressed on leukocytes, we hypothesized that circulating pan-leukopenia could arise from altered CXCR4-mediated signalling that would skew tissue distribution and differentiation of leukocytes. This assumption was obviously difficult to address in patients. By generating a knock-in mouse strain (Cxcr4+/1013) that harbors a WS-linked gain-of-Cxcr4-function mutation, we establish that the C-tail domain in Cxcr4-mediated signalling is a pivotal regulator of lymphocyte development, peripheral trafficking and humoral immunity. The essential findings of our work, obtained by combining biochemical, bone marrow (BM)-mixed chimeras, in vivo labelling, adoptive co-transfers and functional approaches, are: 1) the C-tail truncating Cxcr41013 mutation caused differential signalling capacities depending on its heterozygous versus homozygous status and inhibited double-negative (DN) 2-to-DN3 and pro-B-to-pre-B developmental transitions during lymphopoiesis. In contrast, it had no effect on NK lymphopoiesis and granulopoiesis; 2) the resulting circulating B and T lymphopenia was due to hematopoietic cell-intrinsic defects and followed a mutated allele dose-dependent pattern; 3) impaired Cxcr41013 desensitization prevented the release of immature BM NK and B cells and mature lymph node (LN) B and T lymphocytes into the blood. Conversely, it forced homing and retention of mature recirculating B and T cells in the BM parenchyma; and 4) despite the absence of primary B-cell follicles in LNs, mutant mice produced efficient humoral responses upon immunization as illustrated by increased antigen-specific germinal center B cells and isotype-switched plasma cells. Collectively, our findings demonstrate that fine-tuning of Cxcr4 signal strength is required for optimal trafficking, egress and fitness of lymphocytes.

Les papillomavirus humains (HPV), dont on dénombre plus de 300 types différents, infectent spécifiquement les épithéliums. Ces infections sont communes et généralement asymptomatiques. Cependant, lorsqu’elles persistent, elles peuvent donner lieu à des lésions bénignes, telles que les verrues, ou cancéreuses, telles que le cancer du col de l’utérus. Les facteurs de l’hôte impliqués dans la persistance et la pathogénie des infections par les HPV restent largement méconnus. Les premières évidences du rôle de l’axe de signalisation CXCL12/CXCR4 dans la pathogénie virale proviennent d’observations faites dans le contexte d’un déficit immunitaire rare, le syndrome WHIM. En effet, ce syndrome est dû à des dysfonctions de l’axe CXCL12/CXCR4 − causées par des mutations de CXCR4 conduisant à un gain de fonction de l’axe CXCL12/CXCR4 − et est caractérisé par une susceptibilité sélective des patients à des infections sévères, persistantes et parfois malignes par les HPV. Au vu de cette susceptibilité, l’objectif de ma thèse a été d’approfondir cet éventuel lien causal entre les dysfonctions de l’axe CXCL12/CXCR4 et la pathogenèse associée aux infections par les HPV et de caractériser les mécanismes moléculaires en jeu.Afin de répondre à cette problématique, je me suis intéressée dans la première partie de mes travaux de thèse aux conséquences des dysfonctions de l’axe CXCL12/CXCR4 − à travers le gain de fonction de CXCR4 associé au syndrome WHIM − sur le cycle biologique d’HPV18 étudié dans des cultures organotypiques épithéliales tridimensionnelles. Ces travaux nous ont permis de mettre en évidence que les dysfonctions de CXCR4 limitaient la production virale au profit de la mise en place d’un processus de transformation cellulaire. Les mécanismes en jeu impliquent une augmentation de la prolifération cellulaire et un changement du profil d’expression des protéines virales en faveur des oncoprotéines et au détriment de celles impliquées dans la réplication virale.Dans la seconde partie de mes travaux, je me suis attachée à déterminer les effets du blocage de l’axe CXCL12/CXCR4 dans un modèle murin de néoplasie épithéliale induite par HPV16 (souris K14-HPV16). Le traitement de ces souris par l’AMD3100, un antagoniste sélectif de CXCR4, induit une tendance à la normalisation se manifestant par une diminution significative de l’hyperplasie induite par HPV16. Cet effet est associé à une réduction de l’hyperprolifération des kératinocytes et de l’infiltrat de cellules immunitaires dans le derme.En conclusion, ce travail de thèse identifie l’axe CXCL12/CXCR4 comme un facteur de l’hôte impliqué dans la carcinogenèse induite par les HPV, et révèle le bénéfice de stratégies thérapeutiques basées sur le blocage de cet axe. / Human papillomaviruses (HPVs), which encompass almost 300 different types identified so far, specifically infect epitheliums. Most of the time, HPVs are associated with asymptomatic infections suggesting an efficient control by the host immune system. However, when these infections persist, HPVs can cause cutaneous warts but also mucosal lesions that can progress to dysplasia and cancer (e.g. cervical cancers). The host factors involved in HPV persistence and derived-pathogenesis remain quite obscure. The first evidence for a role of the CXCL12/CXCR4 signaling axis in HPV pathogenesis came from observations made in the context of a rare immunodeficiency disorder, the WHIM syndrome. This syndrome is caused by dysfunctions of the axis formed by the chemokine CXCL12 and its receptor CXCR4 – caused by inherited heterozygous mutations in CXCR4 leading to a gain-of-function of the CXCL12/CXCR4 axis – and featured by a high susceptibility to severe, persistent and sometimes malignant HPV infections. In light of this susceptibility, the aim of my thesis was to characterise the molecular mechanisms involved and to find out whether it extend to a more general interplay between the CXCL12/CXCR4 axis and HPV biological cycle and pathogenesis.In the first part of my work, I investigated the consequences of CXCL12/CXCR4 dysfunctions – through the CXCR4 gain-of-function – on the HPV18 life cycle in three-dimensional organotypic epithelial cultures. We found that CXCR4 dysfunctions limited the viral replication at the benefit of cell transformation. The mechanisms included an increased in cell proliferation and a change in viral protein expression profile in favour of oncoproteins and at the expense of proteins involved in viral replication.In the second part of my work, I determined the impact of the CXCL12/CXCR4 blockade on a murin model of HPV16-induced neoplasia (K14-HPV16 mice). Treatment of these mice by AMD3100, a selective antagonist of CXCR4, results in a normalisation of HPV-induced lesions manifested by a significant decrease of skin hyperplasia. This effect is associated with a reduction in keratinocyte hyperproliferation and immune cell infiltration in dermis.To conclude, this thesis work identifies the CXCL12/CXCR4 axis as a new host factor involved in human papillomavirus-induced carcinogenesis, and reveals the benefit of therapeutic strategies based on the blockade of this axis.

O câncer de cavidade oral é uma das neoplasias mais comuns no Brasil e no mundo, porém seu prognóstico ainda é incerto principalmente devido ao diagnóstico tardio e presença de metástases. A análise de fatores relacionados ao prognóstico dessa doença é de suma importância e, o receptor de quimiocina denominado CXCR4, está sendo relacionado a um pior prognóstico devido a maior capacidade de invasão das células que o expressam, em diversas neoplasias. Apesar dessa relação estar demonstrada em vários tipos de cânceres, com relação ao de cavidade oral pouco se sabe até o momento. Assim, objetivo desse trabalho foi analisar a expressão imuno-histoquímica do receptor de quimiocina CXCR4 em carcinomas epidermóides de cavidade oral, e relacioná-la com variáveis clínicas e histológicas. Foram obtidos 94 blocos de carcinomas epidermóides oriundos de instituições parceiras para obtenção de cortes histológicos convencionais, corados com hematoxilina e eosina (HE), e cortes de TMA (tissue microarray). Foi realizado imuno-histoquímica para anticorpo anti-CXCR4 (ab124824, ABCAM, EUA) e análise da marcação em lâminas de TMA utilizando o software Image J (versão 1.49u). A intensidade de marcação imuno-histoquímica foi correlacionada com dados clínicos (TNM, tabagismo, etilismo e sobrevida) e histopatológicos (diferenciação histológica, infiltrado inflamatório e infiltração vascular, linfática e perineural) dos pacientes. Dos casos analisados 74,4% exibiram uma marcação fortemente positiva para o CXCR4, enquanto que o epitélio não tumoral mostrou uma marcação negativa ou fracamente positiva (71,1%; p=0,011). Tumores classificados como \"bem diferenciados\" apresentaram marcação fortemente positiva para a proteína estudada (53,3%; p=0,049). Não houve associação entre a marcação imuno-histoquímica do CXCR4 com sobrevida global em 5 anos (?2= 0.3, p=0.565). Os resultados sugerem que a alta expressão dessa proteína não influencia no prognóstico e na sobrevida desses pacientes. / Oral cancer is one of the most common neoplasia in Brazil and the world. Mainly due to a late diagnosis and presence of metastases its prognosis is still uncertain. Finding biological markers related to the prognosis of this disease is of paramount importance. The chemokine receptor CXCR4 is being related to a worse prognosis in several neoplasms because cells expressing it acquire a greater capacity of invasion. Although this relationship is demonstrated in several types of cancers, in the oral cavity it is uncertain. The aim of this study was to analyze by immunohistochemistry the CXCR4 chemokine receptor expression in oral squamous cell carcinomas, and related to clinical and histological variables. Conventional histological sections stained with hematoxylin and eosin (HE) were acquired from 94 blocks of oral squamous cell carcinoma for histological analysis. TMA (tissue microarray) was assembled from these blocks for anti-CXCR4 immunohistochemistry (ab124824, ABCAM, USA). Staining analysis was performed using Image J software (version 1.49u). The immunohistochemical signal intensity was correlated with clinical (TNM, smoking, alcoholism and survival) and histopathological parameters (histological differentiation, inflammatory infiltration, vascular, lymphatic and perineural infiltration). From the cases studied 74.4% showed a strong positivity for CXCR4, and the non-tumoral epithelium was negative or weakly positive (71.1%; p = 0.011). Tumors histologically well differentiated were strongly positive for the protein studied (53.3%; p = 0.049). There was no association between CXCR4 signal and global survival in 5 years (?2= 0.3, p=0.565). These results suggest that a high expression of CXCR4 it is not related to prognosis and survival of patients of patients with oral squamous cell carcinoma.

Schwannzellen sind die myelinisierenden Zellen des peripheren Nervensystems, die auch eine Rolle bei Entzündungs- und Regenerationsprozessen spielen. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Bedeutung der Chemokinrezeptoren CXCR4 und CXCR7 bei der SDF-1-abhängigen Signalübermittlung in der Schwannzelllinie RN22. Mittels PCR, Western-Blotting und FACS erfolgte zunächst ein Expressionsnachweis der Chemokinrezeptoren. Anschließend wurde mittels Western-Blotting festgestellt, dass eine Behandlung mit SDF-1 zu einer Aktivierung der intrazellulären Signalkinasen Erk1/2, p38 und Akt führt. Für PKC ζ/λ wurde kein Effekt beobachtet. Durch Einsatz der spezifischen Antagonisten für CXCR4 (AMD3100) und CXCR7 (CCX733) konnten diese Effekte blockiert werden. Die Ergebnisse legen nahe, dass beide Rezeptoren ihren Liganden binden müssen, damit ein intrazellulärer Effekt auftritt. Ähnliches gilt auch für die SDF-1-abhängige Migration von RN22-Zellen, die ebenfalls bereits durch einen der beiden Antagonisten unterbunden werden kann.

Les cellules souches cancéreuses (CSC) sont les cellules responsables du pouvoir tumoral et/ou métastasique, et résistent à la plus part des molécules anticancéreuses. L’expression de facteurs de transcription impliqués dans l’auto-renouvellement des cellules souches embryonnaires tels que Oct4 ou Nanog, indique toujours un mauvais pronostic quelle que soit l’origine de la tumeur. Ne pouvant pas isoler ces CSC à signature embryonnaire à l’aide des marqueurs de surface « traditionnels », le laboratoire a créé un modèle murin qui permet de sélectionner les cellules exprimant Oct4 à partir de tumeurs se développant spontanément dans différents tissus. A partir de ce modèle, nous avons cherché une classe de molécule pouvant cibler ces cellules. Nous montrons que les inhibiteurs de la protéase du VIH et principalement le Lopinavir, ciblent spécifiquement les CSC murines exprimant une signature embryonnaire. Ces cellules expriment aussi CXCR4, un récepteur au facteur chimiotactique CXCL12, impliqué dans la migration des cellules tumorales. Bien que préliminaires, nos résultats indiquent que CXCR4 joue un rôle tout comme Oct4 dans le maintien de l’auto-renouvellement des CSC exprimant une signature embryonnaire. De plus, nous proposons un mécanisme pour expliquer l’inter-dépendance entre ces deux facteurs dans le maintien des propriétés souches de ces CSC. Des travaux sur la transposition de ce modèle murin à un modèle humain sont actuellement en cours. / Cancer Stem Cells (CSC) bear the tumorigenic and/or metastatic potential and are resistant to most of the chemotherapeutic drugs. CSC expressing embryonic transcription factors such as Oct4 or Nanog are always associated to tumours with poor prognosis. As it is not possible to isolate them based on the expression of common cell surface markers, our lab has developed a mouse model selecting Oct4 expressing cells from tumours of diverse origins. Based on this model, we looked for a class of molecules that were able to target these cells. Here we show that HIV protease inhibitors, especially Lopinavir, specifically target CSC expressing an embryonic signature. These cells also express CXCR4, which is a receptor for the CXCL12 chemotactic factor implicated in cell migration including tumour cells. Although preliminary, our results indicate an unexpected role of CXCR4 in maintaining self-renewal of CSCs expressing an embryonic signature. We propose a model to explain the inter-dependence between Oct4 and CXCR4 to maintain stem cell properties in this population of CSC. We are now trying to transpose our mouse model to a human model.

L'objectif de cette thèse menée dans le cadre de l'essai clinique ANRS 154 Lenakap a été d'étudier l'impact clinique et immunologique d'un traitement par lénalidomide dans la maladie de Kaposi liée au VIH (MK-VIH) et d'identifier de nouveaux biomarqueurs de la pathologie, notamment à travers l'étude du trio de chimiokine et récepteurs CXCL12/CXCR4-CXCR7. A l'heure actuelle aucun traitement curatif de la MK-VIH n'est disponible. Le lénalidomide, un immunomodulateur pléïotrope, ciblant différentes anomalies rencontrées dans la MK constitue une perspective thérapeutique dans cette indication. L'interprétation de la réponse clinique des patients au traitement au cours de l'essai clinique ANRS 154 Lenakap est difficile, notamment en raison de discordances entre les scores d'évaluation utilisés. Cependant, nos résultats ont montré une bonne tolérance du lénalidomide chez les patients inclus, infectés par le VIH et traités par antirétroviraux. Aucune interaction médicamenteuse pharmacologiquement ou cliniquement significative n'a été détectée chez les patients, ouvrant de nouvelles perspectives pour la prise en charge de ces derniers, y compris dans d'autres indications, tels que le myélome multiple et les syndromes myélodysplasiques. Nous avons également mis en évidence l'impact du TNF-α, de l'IFN-γ et de l'IL-10 dans la progression de la MK-VIH.L'ensemble des mécanismes physiopathologiques de la MK n'est pas encore élucidé et nous ne disposons actuellement d'aucun biomarqueur, de suivi d'évolution, ou de réponse au traitement dans cette indication. Des données de la littérature suggèrent une implication du trio CXCL12/CXCR4-CXCR7 dans la physiopathologie de la MK-VIH. Nos analyses immunohistochimiques et par immunofluorescence, couplées à la mise au point d'une technique de quantification sur lames numérisées ont permis de mettre en évidence la présence augmentée des protéines CXCL12/CXCR4-CXCR7 dans les lésions de MK. Les corrélations positives retrouvées entre les protéines du trio et la présence du virus sous forme latente, la prolifération cellulaire et à la présence du facteur de croissance VEGF, suggèrent de possibles effets autocrines et paracrines du trio à l'origine d'une propagation tissulaire du virus et d'effets prolifératif et pro-angiogénique dans le MK. Cette étude suggère pour la première fois le rôle de biomarqueur tissulaire, témoin du processus physiopathologique de la MK, pour le trio CXCL12/CXCR4-CXCR7. En revanche, CXCL12 ne semble pas être un biomarqueur plasmatique à la fois de la physiopathologie ou de la progression de la MK. Enfin, cette étude confirme l'état pro-inflammatoire des patients infectés par le VIH et rapporte une immunomodulation particulière chez les patients MK-VIH avec des taux plasmatiques de TNF-alpha, IL-6, IFN-gamma et IL-10 augmentés, peut-être à l'origine du développement et de la progression de la maladie. / The objective of my PhD works, conducted as part of the clinical trial ANRS 154 Lenakap, was to evaluate the clinical and immunological impact of lenalidomide in patients with HIV-associated Kaposi's sarcoma (AIDS-KS) and to identify new biomarkers of disease, particularly through the study of the trio CXCL12/CXCR4-CXCR7 So far, no cure for the AIDS-KS is available. Lenalidomide, an oral immunomodulating agent targeting various anomalies observed in KS is a therapeutic perspective in this indication. Evaluation of clinical response to treatment in the ANRS 154 Lenakap clinical trial was difficult, especially because of discrepancies observed between assessments scores used to evaluate this parameter. However, lenalidomide was well tolerated in patients infected with HIV and treated with antiretroviral drugs. We detected no pharmacologically or clinically significant drug interactions between lénalidomide and antiretroviral drugs, opening new perspectives for the treatment of HIV-positive patients, including other indications such as multiple myeloma and myelodysplastic syndromes. We also highlighted the impact of TNF-alpha, IFN-gamma and IL-10 in the progression of AIDS-KS. All pathophysiological mechanisms of KS are not yet elucidated, and so far, no biomarker is available to monitor evolution, or response to treatment in this indication. Some data suggest an involvement of the trio CXCL12/CXCR4-CXCR7 in the pathophysiology of KS. Our immunohistochemical and immunofluorescence analysis, coupled to a technique for quantification of digitized slides, have allowed us to demonstrate the over-expression of CXCL12, CXCR4 and CXCR7 proteins in KS cutaneous lesions. Moreover, we reported for the first time the simultaneous in situ up-regulation of CXCL12, CXCR4 and CXCR7 in AIDS- and classic-KS. These deregulations correlated with lesion severity, latent viral load, proliferation and angiogenesis. This suggests a possible autocrine and paracrine effects of the trio leading to the virus propagation, the cells proliferation and the angiogenic process observed in KS. Our results further indicate that the trio could be used in KS rather as a histologic than a circulating biomarker. Finally, this study confirms the pro-inflammatory state of HIV-infected patients and highlights a specific immune modulation in AIDS-KS patients with increased TNF-α, IL-6, IFN-γ and IL-10 plasma levels. This microenvironment may participate in the disease progression.

Mon travail de thèse s’est focalisé sur l’étude des récepteurs CXCR4 et ACKR3, deux récepteurs aux chimiokines. Ceux-ci jouent des rôles majeurs dans différentes fonctions physiologiques notamment le chimiotactisme des cellules immunitaires. Le dérèglement de leur activité est souvent associé à différents pathologies, notamment des cancers. Outre le fait que ces récepteurs lient tous les deux la même chimiokine, CXCL12, il a été montré qu’ils étaient capables d’exercer l’un sur l’autre des régulations croisées. Les mécanismes sous-tendant celles-ci sont très mal connus. Ils pourraient être liés à une compétition entre les récepteurs pour lier le même ligand CXCL12 ou à des régulations au niveau des voies de signalisation activées lors de la liaison d’une chimiokine. Ces régulations croisées pourraient également résulter de la formation de complexes de récepteurs appelés oligomères, complexes qui disposeraient de propriétés pharmacologiques particulières. De tels complexes ont été décrits dès les années 1990 dans des systèmes d’expression hétérologues mais leur existence et leurs rôles dans des systèmes natifs reste très largement débattus. Une des raisons est la difficulté à élaborer des outils moléculaires permettant l’étude de ces oligomères dans les tissus natifs.Le premier objectif de ma thèse a été l’élaboration d’outils permettant d’étudier l’existence de ces oligomères dans les systèmes natifs. En collaboration avec des laboratoires d’Amsterdam, j’ai développé des nanobodies fluorescents, petits anticorps produits par le lama, afin de marquer spécifiquement les récepteurs endogènes exprimés à la surface des cellules. Pour rendre fluorescent ces nanobodies, nous avons utilisé une technique originale permettant de greffer un fluorophore sur l’extrémité C-terminale de la molécule. Ces nanobodies conservent des propriétés pharmacologiques remarquables puisqu’ils conservent de hautes affinité et spécificité pour leur cible. J’ai ainsi pu utiliser ces molécules et démontrer l’existence des oligomères CXCR4 dans des lignées cellulaires exprimant de façon endogène le récepteur CXCR4. Des analyses similaires sont en cours sur le récepteur ACKR3.Le second objectif de ma thèse a été de définir les rôles potentiels de ces oligomères. J’ai pu montrer que les hétéro-oligomères CXCR4 /ACKR3, complexes associant les deux types de récepteurs, possèdent des propriétés de liaison particulière. Ceux-ci semblent ne lier la chimiokine CXCL12 que sur le récepteur ACKR3 au sein du complexe. Cette asymétrie de liaison est très étonnante car le récepteur CXCR4 est capable de lier CXCL12 avec une cinétique bien supérieure à celle de ACKR3 pour ce même ligand. J’ai étudié les conséquences d’une telle asymétrie de liaison sur les propriétés de signalisation de ces récepteurs. Une analyse des différentes voies de couplage activées lors de la liaison de CXCL12 a été réalisée sur les récepteurs exprimés de façon isolée ou co-exprimés au sein d’une même cellule. Les résultats ne montrent pas de modifications majeures de leur propriété de couplage.Nous avons par ailleurs analysé la capacité de ces récepteurs à internaliser en absence ou en présence de ligand CXCL12. J’ai pu observer que les hétéro-oligomères CXCR4 / ACKR3 restaient vraisemblablement bloquer à la surface des cellules.Ces travaux ouvrent des perspectives intéressantes dans la mesure où elles constituent la première démonstration de l’existence d’oligomères CXCR4 dans des systèmes natifs.Par ailleurs l’observation d’une régulation différente de l’internalisation des hétéro-oligomères constitue une première piste conférant à ces complexes un rôle particulier dans les régulations croisées de l’activité que ces récepteurs exercent l’un sur l’autre. / During my PhD, I focused on two chemokine receptors, CXCR4 and ACKR3. They have several important physiological functions, such as chemotaxis of immune cells. However, on the other hand, when their function is disturbed, they are involved in different immunological pathologies and cancer. Both receptors recognise the same chemokine, CXCL12 and many studies have reported a crosstalk between CXCR4 and ACKR3. However, the mechanisms behind this crosstalk are still poorly understood. This crosstalk can occur because both receptors are competing for CXCL12, at the level of signalling pathways or due to the formation of complexes between CXCR4 and ACKR3 receptors, called oligomers. The oligomers might have specific pharmacological properties different from the receptor monomers. Oligomeric complexes have been described since the nineties. Most of the studies on these oligomers were performed on heterologous expression systems, but still a lot of debate exists about their existence and their role in native tissues. One of the reasons behind this controversy is that studying oligomers in a native context is complicated, especially because we often lack the molecular tools for these studies.The first objective of my PhD was to generate efficient tools to study the existence of CXCR4 and ACKR3 oligomers in native systems. In collaboration with laboratories from Amsterdam and Ghent, we have developed fluorescent nanobodies, small antibodies produced by llamas. These specific tools allow the detection of receptors endogenously expressed at the cell surface. In order to fluorescently label these nanobodies, we have used an original strategy that can specifically attach the fluorophore to the C-terminus of the nanobody. Interestingly, the fluorescent nanobodies retain high affinity and specificity for their target. With these nanobodies, I have demonstrated the existence of CXCR4 oligomers in cell lines that endogenously express CXCR4. We are currently investigating the existence of ACKR3 oligomers.The second objective of my PhD consists of defining the functional roles of these oligomers. I have shown that CXCR4/ACKR3 hetero-oligomers have specific binding characteristics. It seems that CXCL12 is binding only to ACKR3 within this hetero-oligomer and that ACKR3 impairs the CXCL12 binding to CXCR4 within the hetero-oligomer. This is interesting, since we also have demonstrated that CXCL12 is binding much faster on CXCR4 than on ACKR3.In addition, I have studied the consequences of this negative cooperativity within the CXCR4/ACKR3 hetero-oligomer on different signalling pathways. We have compared conditions where the receptor was expressed alone or when receptors were co-expressed. No major modifications have been found on their signalling properties. However, when investigating the internalisation of CXCR4 and ACKR3, it seems that CXCR4/ACKR3 hetero-oligomers remain blocked on the cellular surface.This opens interesting perspectives, since it is the first time CXCR4 oligomers have been detected at an endogenous level. Moreover, the observation of a different internalisation pattern of the hetero-oligomer is a first step to further investigate the specific roles of these oligomers in the crosstalk between the receptors.

Le couple CXCL12/CXCR4 joue un rôle essentiel dans le maintien de l’homéostasie des cellules souches et progéniteurs hématopoïétiques (CSPHs) et constitue un axe clé par lequel les niches et les CSPHs communiquent au sein de la moelle osseuse (MO). Des mutations hétérozygotes du gène CXCR4, qui tronquent le domaine C-terminal de la protéine et entraînent un défaut de désensibilisation homologue de CXCR4 et une hypersensibilité à CXCL12, ont été identifiées dans le Syndrome WHIM (SW), une immunodéficience rare caractérisée notamment par une lymphopénie. Les mécanismes sous-jacents de cette anomalie restaient inconnus. Grâce à un modèle murin porteur d’une mutation gain de fonction de Cxcr4 identifiée chez certains patients et phénocopiant la lymphopénie du SW, nous avons exploré la possibilité qu’un défaut de domiciliation, de différenciation ou d’expansion des CSPHs dans la MO soit à l’origine de la lymphopénie circulante. Nous avons mis en évidence que la désensibilisation de Cxcr4 régule la balance quiescence/cycle des CSHs à court terme ainsi que leur différenciation en progéniteurs multipotents et progéniteurs engagés vers le lignage lymphoïde. Nos travaux révèlent donc que la désensibilisation de Cxcr4 est requise à la différenciation lymphoïde des CSPHs et suggèrent que l’absence de ce processus soit à l’origine de la lymphopénie observée chez les souris mutantes et, par extrapolation, chez les patients. Ces altérations lymphoïdes impliquaient à la fois des défauts intrinsèques (CSPHs) et extrinsèques (stroma), ce qui nous a conduit à considérer l’impact de la mutation gain de fonction de Cxcr4 sur le stroma médullaire. Dans ce contexte, l’objectif principal de mon projet de thèse a consisté à investiguer à l’aide du modèle murin du SW le rôle de la désensibilisation de Cxcr4 dans le maintien des composantes mésenchymateuses au sein de la MO. Nos données ont permis de mettre en lumière que la désensibilisation de Cxcr4 est intrinsèquement requise à la régulation de l’équilibre quiescence/cycle des cellules souches mésenchymateuses (CSMs), ainsi qu’à la préservation de leur potentiel ostéogénique en contrôlant l'expression et la biodisponibilité de Cxcl12 de manière autocrine. Par conséquent, nos travaux suggèrent que les actions autocrines et paracrines de l’axe de signalisation Cxcl12/Cxcr4 au sein des CSMs régulent leur différenciation en ostéoblastes tout en contribuant au maintien des niches des CSPHs et au processus d’hématopoïèse. / The CXCL12/CXCR4 signaling axis plays an essential role in the maintenance of hematopoietic stem and progenitor cell (HSPC) homeostasis and constitutes a key pathway through which the niches and HSPCs communicate in the bone marrow (BM). Heterozygous gain-of-function mutations of CXCR4, which engender a truncated receptor and affect its homologous desensitization in response to CXCL12, have been reported in the WHIM Syndrome (WS); a rare immunodeficiency notably characterized by lymphopenia. The mechanisms underpinning this remain obscure. Using a mouse model harboring a naturally occurring WS-linked Cxcr4 gain-of-function mutation, we explored the possibility that the lymphopenia in WS arise from defects at the HSPC level in the BM. We showed that Cxcr4 desensitization is required for proper quiescence/cycling balance of short-term HSCs as well as their differentiation into multipotent progenitors and downstream lymphoid-biased progenitors. Thus, our results suggest that efficient Cxcr4 desensitization is critical for lymphoid differentiation of HSPCs, and its impairment is a key mechanism underpinning the lymphopenia observed in WS mice. The role of Cxcr4 desensitization in regulating such lympho-hematopoiesis process implicated both intrinsic and extrinsic properties, thus raising the question of the impact of a gain-of-Cxcr4-function mutation on BM stroma. Therefore, the main part of my PhD project was dedicated to evaluate using this relevant knock-in model the impact of Cxcr4 desensitization on maintenance of BM mesenchymal elements. We have found unexpectedly that such regulatory mechanism is intrinsically required for regulating quiescence/cycling balance of mesenchymal stem cells (MSCs) and preserving their osteogenic potential through the control of Cxcl12 expression and availability in an autocrine manner. Therefore, these findings support autocrine and paracrine actions of the Cxcl12/Cxcr4 signaling axis within MSCs to regulate osteoblast differentiation while contributing to HSPC niches and hematopoiesis.

Membres épithéliotropes de notre virome, les papillomavirus humains (HPV) causent majoritairement des infections asymptomatiques ou bénignes, contrôlées par les mécanismes de défense de l'hôte à l’échelle épithélial et immunitaire. Néanmoins, l’infection persistante par certains HPV à haut risque (hrHPV) cancérogène peut conduire au développement de cancers. Ainsi, les hrHPV à tropisme muqueux causent 98% des cancers cervicaux, et sont impliqués dans un nombre croissant de cancers ano-génitaux et oropharyngés. Les vaccins prophylactiques sont efficaces pour prévenir les lésions associées aux hrHPV à tropisme muqueux, mais à l'heure actuelle, il n'existe aucun traitement antiviral pour une infection établie. Dans cette thèse de doctorat, nous avons cherché à étudier les facteurs de l’hôte impliqués dans le cycle de vie d’HPV et sa carcinogenèse à deux niveaux : ceux du kératinocyte infecté et du système immunitaire. Des études chez certains patients immunodéficients (syndrome de WHIM, WS) présentant une susceptibilité sélective à la pathogénèse HPV ont identifié la chimiokine CXCL12 et CXCR4, son récepteur couplé aux protéines G (dont les mutations causent le WS) comme facteurs de contrôle du cycle de vie de ces virus. CXCL12/CXCR4 ainsi que ACKR3, le récepteur-leurre de CXCL12, peuvent moduler à la fois les réponses antivirales épithéliales et immunitaires. Nous avons d'abord étudié la contribution d'ACKR3 au cycle de vie d’HPV dans des cultures 3D de cellules épithéliales humaines (3D-EpC), seul modèle permettant la réplication d’HPV. Nos résultats indiquent que l'activité accrue d'ACKR3 présente un potentiel pro-oncogène puisqu'elle déplace le cycle de vie productif d’HPV vers l'oncogenèse et que le blocage d'ACKR3 pourrait être une approche thérapeutique attrayante pour favoriser la réplication d’HPV. Par la suite, nous avons étudié les conséquences fonctionnelles du cycle de vie productif d’HPV dans la communication intercellulaire, en mettant en place la technique FLIP dans les 3D-EpC. Enfin, nous avons étudié l'impact d’une mutation de CXCR4 associée au WS au niveau des cellules immunitaires cutanées dans le contexte de la carcinogenèse induite par HPV. Nous avons ainsi mis en évidence le rôle de CXCR4 dans la distribution, l’activation et la migration des cellules dendritiques dermales et des cellules de Langerhans ; leur possible dérégulation dans le contexte du WS pouvant contribuer à la sensibilité sélective des patients à la pathogenèse HPV. En conclusion, ce travail fournit des clés mécanistiques sur les interactions HPV-hôte aux niveaux épithélial et immunitaire. Il révèle le rôle central d'ACKR3 dans la réponse intrinsèque des kératinocytes envers HPV et approfondit nos connaissances sur le rôle de l’axe CXCL12/CXCR4 dans l'immunité cutanée à l’homéostasie et dans la carcinogenèse HPV. / Human papillomavirus (HPV) are part of our virome and infect cutaneous and mucosal sites. Most infections are asymptomatic or only cause benign lesions that are controlled by the host defence mechanisms, which take place both at the epithelial and the immune system levels. However, persistent infections with certain mucosal HPV types at high-risk for cancer development, cause virtually all cases of cervical cancers, a majority of anogenital cancers and an increasing proportion of oropharyngeal cancers. Prophylactic vaccines are efficient in preventing mucosal HPV types-associated lesions but currently, there is no antiviral treatment for an established HPV infection. In this doctoral thesis, we aimed at investigating host factors involved in HPV life cycle and carcinogenesis at two levels: the infected keratinocyte and the immune system. Studies in the context of certain immunodeficient patients (WHIM syndrome, WS) with selective susceptibility to HPV pathogenesis have identified the CXCL12 chemokine and its classical G protein-coupled receptor CXCR4 (whose mutations are causing the WS) as host susceptibility factors that act as gatekeepers of HPV life cycle. CXCL12/CXCR4 together with ACKR3, the second receptor of CXCL12 with an atypical decoy activity, can modulate both epithelial and immune cell anti-viral responses. Therefore, we first investigated the intrinsic contribution of ACKR3 to HPV life cycle in 3D human epithelial cell cultures (3D-EpC), the sole model allowing for HPV replication. Our results indicate that enhanced ACKR3 activity displays pro-oncogenic potential as it shifts HPV productive life cycle toward oncogenesis and that blocking ACKR3 could be an attractive therapeutic approach to favour HPV replication. In addition, we have studied the functional consequences of the productive HPV life cycle in cell-cell communication, being pioneers in setting up FLIP technique in 3D-EpC. Lastly, we investigated the impact of CXCR4 WS-mutation at the cutaneous immune cell level in the context of HPV-induced carcinogenesis. We have thus gained insights into the role of CXCR4 in dendritic cell and Langerhans cell distribution, phenotype and migration and how their deregulation in the context of the WS could account for the selective susceptibility of WS patients to HPV pathogenesis. In conclusion, this work provides new insights into HPV-host interactions at the epithelial and immune cell levels. We have unravelled the central role of ACKR3 in keratinocyte intrinsic response against HPV and deepen our knowledge on the role of CXCL12/CXCR4 in skin immunity in health and in HPV carcinogenesis.