Orientador: Morgana Rodrigues Guimarães Stabili / Resumo: Células dendríticas têm papel crucial na patogênese das doenças periodontais por orquestrarem a resposta imune adaptativa e por seu papel como precursoras de osteoclastos. A sinalização via Akt tem importante papel em processos como metabolismo, proliferação, apoptose e também na resposta imune. Evidências indicam que Akt1 tem papel de regulador endógeno negativo da resposta inflamatória; porém pode tanto estimular quanto inibir a osteoclastogênese. Considerando que as células dendríticas participam tanto da inflamação/resposta imune quanto do turnover do tecido ósseo como células precursoras de osteoclastos, propusemos avaliar através de um estudo in vivo o papel da atividade de Akt1 na inflamação associada a interações microbiota-hospedeiro, bem como investigar in vitro os efeitos desta via de sinalização sobre os diferentes eventos biológicos das células dendríticas. Para o estudo in vivo foi utilizado um modelo de doença periodontal experimental induzida por P. gingivalis e Fusobacterium nucleatum, em um modelo de animais transgênicos com deleção gênica condicional. Os desfechos avaliados foram: inflamação (morfometria), reabsorção óssea (μCT), osteoclastogênese (IHC), anticorpos específicos para P.gingivalis e Fusobacterium nucleatum (ELISA). No estudo in vitro foi avaliado o papel da via de sinalização Akt1 sobre as seguintes atividades das células dendríticas: proliferação, apoptose, atividade fagocitária, migração, apresentação de antígeno e osteoclastogênese. Resulta... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Dendritic cells play a crucial role in the pathogenesis of periodontal diseases by orchestrating the adaptive immune response and their role as osteoclasts precursors. Akt signaling plays an important role in processes such as metabolism, proliferation, apoptosis and also in the immune response. Evidence indicates that Akt1 plays a role of negative endogenous regulator of the inflammatory response; but can both stimulate and inhibit osteoclastogenesis. Considering that dendritic cells participate in both inflammation/immune response and turnover of bone tissue as osteoclast precursor cells, we have proposed to evaluate in a vivo study the role of Akt1 activity in inflammation associated with microbiota-host interactions, as well as to evaluate in vitro the role of the Akt1 signaling pathway in dendritic cell biology. In vivo study was employed a model of experimental periodontal disease induced by P. gingivalis and Fusobacterium nucleatum in transgenic animals model with conditional gene deletion. The outcomes evaluated were: inflammation (morphometry), bone resorption (μCT), osteoclastogenesis (IHC), antibodies specific for P.gingivalis and Fusobacterium nucleatum (ELISA). In vitro study was evaluated the role of Akt1 signaling pathway on the following outcomes related to dendritic cell biology: proliferation, apoptosis, phagocytic activity, migration, antigen presentation and osteoclastogenesis The results showed that signaling via Akt1 in dendritic cells seems to play an i... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Orientador: Ronei Luciano Mamoni / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-27T05:56:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Castro_LiviaFurquimde_M.pdf: 5966667 bytes, checksum: bd25c56ae25a8825069884bedd9ca8ce (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Diversos estudos demonstram que a resposta inflamatória é de extrema importância para o controle da Paracoccidioidomicose (PCM). Essa resposta inflamatória é iniciada pelo reconhecimento das células fúngicas por receptores expressos por células do sistema imunológico inato. Dentre esses receptores, o NLRP3 foi associado com o reconhecimento de fungos patogênicos em modelos experimentais, atuando em conjunto com o TLR2 e a dectina-1. O NLRP3 atua na formação de um complexo multiproteico denominado inflamassoma, o qual ativa a caspase-1, que é responsável pela produção das formas ativas de duas importantes citocinas inflamatórias: a IL-1? e a IL-18. Esse estudo teve por objetivo investigar o envolvimento do NLRP3 na ativação da resposta inflamatória de macrófagos e células dendríticas humanas (DCs) derivadas de monócitos em resposta ao Paracoccidioides brasiliensis (Pb), além de avaliar a participação do NLRP3 na indução da resposta imunológica adaptativa. Nossos resultados demonstraram que células de lesões de pacientes com PCM (mucosa oral ou linfonodos) apresentam produção de IL-1beta, IL-18 e IL-37 e que macrófagos dessas lesões são positivos para Caspase-1 e NLRP3. Também fomos capazes de demonstrar que o reconhecimento de células leveduriformes por DCs e macrófagos humanos leva à ativação do inflamassoma NLRP3 e consequente produção de IL-1 e IL-18. Esse reconhecimento envolve a participação de receptores de superfície (TLR2 e Dectina-1), sendo que a produção dessas citocinas é dependente da sinalização via dectina-1 e fosforilação da proteína Syk. Além disso, observamos que a ativação do inflamassoma NLRP3, após o reconhecimento do fungo, envolve como principais mecanismos a produção de ROS e o efluxo de K+. Nossos dados também demonstraram que o inflamassoma NLRP3 é essencial para a diferenciação de células Th17 e Th1 e que sua inibição leva à um aumento de células Th2 e Treg. Em conjunto nossos dados indicam que a ativação do NLRP3 desempenha um papel importante, tanto na indução de uma resposta inflamatória inicial, quanto no desenvolvimento de uma resposta adquirida que pode ser associada à resistência à infecção pelo P. brasiliensis / Abstract: Several studies have shown that the inflammatory response is crucial for the control of paracoccidioidomycosis (PCM). This inflammatory response is initiated by the recognition of fungal yeast cells by receptors expressed by cells of the innate immune system. Among these receptors, NLRP3 was associated with the recognition of pathogenic fungi in experimental models, working in conjunction with TLR2 and dectin-1. The NLRP3 acts forming a multiproteic complex called inflammasome, which activates caspase-1, and the production of the active forms of two important cytokines: IL-1? and IL-18. This study aimed to investigate the involvement of NLRP3 activation in the inflammatory response of macrophages and human dendritic cells (DCs) derived from monocytes, in response to Paracoccidioides brasiliensis (Pb), and to evaluate the participation of NLRP3 in the induction of the subsequent adaptive immune response. Our results demonstrated that cells of lesions from PCM patients (oral mucosa and lymph nodes) express IL-1beta, IL-18 and IL-37, and that macrophages in these lesions are positive for caspase-1 and NLRP3. We were also able to demonstrate that the recognition of Pb yeast cells by human macrophages and DCs leads to the NLRP3 inflammasome activation and production of IL-1 and IL-18. This recognition involves the participation of surface receptors (TLR2 and Dectin-1), and the production of these cytokines was dependent on signaling via dectin-1 and phosphorylation of Syk. In addition, we observed that the activation of the NLRP3 inflammasome, after recognition of the fungus, involves as main mechanisms the ROS production and the K+ efflux. Our data also demonstrate that the NLRP3 inflammasome are essential for the differentiation of Th1 and Th17 cells and its inhibition leads to an increased frequency of Th2 and Treg cells. Taken together our data indicated that activation of NLRP3 present an important role in both the induction of an initial inflammatory response, and in the development of an acquired immune response, which can be associated with the resistance to the P. brasiliensis infection / Mestrado / Ciencias Biomedicas / Mestra em Ciências Médicas

Neste estudo são comparados os níveis de citocinas plasmáticas circulantes e as populações periféricas de células Treg CD4+CD25+, com base na expressão de FOXP3 e CTLA-4, e de células dendríticas (DCs) em indivíduos infectados por P. falciparum, P.vivax ou co-infectados por ambas as espécies e em controles saudáveis, porém expostos à malária, provenientes de uma área de transmissão instável na Amazônia brasileira. Amostras sangüineas de 76 pacientes infectados e de 18 controles expostos foram coletadas e processadas para a obtenção de células mononucleares. As populações celulares foram avaliadas por citometria de fluxo e os níveis de citocinas circulantes, pela técnica de ELISA de captura. A infecção aguda induziu aumento no percentual de células CD4+CD25+FOXP3+CTLA-4+ (p=0,0029; teste de Kruskal-Wallis) e redução no número absoluto de DCs (p=0,0008; teste de Kruskal-Wallis); mas esses efeitos ocorreram independente da espécie do parasito infectante. Entre os pacientes com malária vivax, 35-40% apresentaram baixa proporção de DCs que expressam a molécula co-estimulatória CD86. A única variável associada à baixa proporção de DCs CD86+ foi a proporção de células CD4+CD25+FOXP3+ que expressam CTLA-4. Em relação aos níveis de citocinas circulantes observou-se aumento nos níveis de IFN-<font face=\"Symbol\">&#947 na infecção por P. falciparum (p=0,0050; teste de Kruskal-Wallis). Apesar da concentração de IL-10 estar elevada em todos os indivíduos infectados em relação aos controles expostos (p<0,0001; teste de Kruskal-Wallis) esses níveis foram bem mais expressivos em indivíduos com malária vivax. Plasmodium falciparum e P. vivax parecem estimular diferentes padrões de resposta imune no hospedeiro, mesmo quando a comparação envolve somente indivíduos com malária não-complicada expostos a níveis semelhantes de transmissão de malária. / This study compares levels of circulating cytokines and peripheral-blood populations of CD4+CD25+ Treg cells, based on the expression of FOXP3 and CTLA-4, and dendritic cells (DCs) in individuals infected with P. falciparum, P. vivax or co-infected with both species and in healthy controls living in an area of unstable transmission of malaria in the Brazilian Amazon. Blood samples from 76 malaria patients and 18 malaria-exposed but non-infected controls were collected and processed to obtain mononuclear cells. Cell populations were characterized by flow cytometry and levels of circulating cytokines were measured by capture ELISA. Acute infection induced an increase in the proportion of CD4+CD25+FOXP3+CTLA-4+ cells (p= 0.0029, Kruskal-Wallis) and a decrease in the absolute number of DCs (p= 0.0008, Kruskal-Wallis), being both effects independent of the infecting parasite species. 35-40% of the P. vivax-infected subjects (but none in the other groups of subjects) had few circulating DCs expressing the co-stimulatory molecule CD86, a putative marker of DC activation. The only variable associated with a low proportion of CD86+ DCs was the proportion of CD4+CD25+FOXP3+ expressing CTLA-4. Analysis of circulating cytokine levels revealed increased levels of IFN- <font face=\"Symbol\">&#947 in P. falciparum infection (p= 0.0050, Kruskal-Wallis); although IL-10 levels were high in all infected individuals, compared with exposed controls (p<0.0001, Kruskal-Wallis), the increase was much more pronounced in vivax malaria. Plasmodium falciparum and P. vivax</i. appear to stimulate different patterns of immune response in humans, even when comparisons are limited to individuals with uncomplicated malaria exposed to similar levels of malaria transmission.

Introduction: Cancer vaccines are a therapeutic approach to initiate an antigen specific cytotoxic immune responses against tumors. Cancer vaccines are composed by an antigen (tumor peptide) and adjuvant. A peptide in combination with adjuvants effectively activate dendritic cells (DCs), the most efficient antigen presenting cells in our immune system. DCs prime and activate CD8+ cytotoxic T cells which generates an antigen specific response.Aim: Developing an assay to study the internalisation rout of an antigen-adjuvant conjugate in human dendritic cells by using live cell imaging. Method: Immobilisation of cells is necessary for the ability to perform live cell imaging for several hours. The immobilisation ability of three coatings, collagen type I, fibronectin and matrigel, at different concentrations were evaluated by using live cell imaging in a fluorescence microscope. The potential induction of activation of the cells were evaluated by using flow cytometry and ELISA. Results: Immature DCs internalise antigen-adjuvant conjugate more efficiently than mature and activated DCs. Therefore, it is important that the coating do not induce activation. Cells must also be immobilised for the possibility of long term detection. Collagen type I immobilised cells and induced activation in all investigated concentrations. Fibronectin and matrigel had concentration-dependent abilities to immobilise the cells. Matrigel did not activate the cells whilst fibronectin was concentration dependent. Conclusion: Matrigel immobilise the cells which enables long term single cell imaging without activation.

Les rythmes circadiens contrôlent de nombreux aspects de la physiologie chez les mammifères. Parmi ces processus physiologiques, les horloges circadiennes contrôlent entre autres la réponse immunitaire innée et adaptative. Depuis des décennies, de nombreuses études ont commencé à couvrir ce sujet. Cependant, le contrôle circadien de la réponse adaptative reste peu étudié. Dans le cadre de ce projet de recherche de doctorat, nous avons exploré le rôle des rythmes circadiens dans la réponse des lymphocytes T CD8 à la présentation antigénique par des cellules dendritiques. Des travaux du laboratoire publiés par Erin E. Fortier et al. ont mis en évidence une différence jour/nuit dans l’expansion des lymphocytes T CD8 dont le récepteur T (TCR) est spécifique au complexe KbOVA exprimé par les cellules dendritiques ainsi que dans le nombre de lymphocytes T CD8 CD44hi IFN+ spécifiques pour l’antigène de l’ovalbumine (OVA)1. En effet, la réponse des lymphocytes T CD8 est plus importante après une vaccination faite en milieu de jour (zeitgeber time (ZT) 6) par rapport à une vaccination faite en milieu de nuit (ZT18). Cependant, ces travaux de recherche n’ont pas démontré le rôle des horloges circadiennes dans le rythme de réponse des lymphocytes T CD8 à la présentation antigénique. Mes travaux de recherche de doctorat ont dans un premier temps confirmé l’implication des horloges circadiennes dans le rythme de réponse des lymphocytes T CD8 à la présentation antigénique. Nous avons ensuite démontré la contribution des horloges circadiennes des cellules dendritiques ainsi que le rôle essentiel des horloges circadiennes des lymphocytes T CD8 dans ce rythme de réponse. De plus, nous avons montré que ce rythme avait un impact sur la capacité des lymphocytes T CD8 à contrôler une infection bactérienne (Listeria monocytogenes). En effet, les variations jour/nuit de la charge bactérienne dans la rate et le foie des souris de type sauvage étaient abolies dans les souris déficientes pour le gène des horloges circadiennes Bmal1 dans les lymphocytes T CD8. Dans un second temps, nous avons mis en évidence suite à l’analyse du transcriptome des lymphocytes T CD8 de souris naïves collectés toutes les 4 heures sur 48 heures que ces cellules sont plus enclines à être activées le jour et à l’opposé plus enclines à être inhibées la nuit. Ces résultats corrèlent avec le rythme de réponse des lymphocytes T CD8 à la vaccination. Dans un dernier temps, nous avons confirmé que le rythme de réponse des lymphocytes T CD8 à la présentation antigénique agissait de manière précoce dans l’activation de ces cellules. Pour cela nous avons irradié des souris de type sauvage et nous les avons ensuite reconstituées avec une moelle osseuse contenant 1% de précurseurs de cellules OT-I (lymphocytes T CD8 spécifiques au complexe KbOVA, exprimant la chaîne du TCR V5. Après vaccination de ces souris en milieu de jour subjectif (circadian time (CT) 6) ou en milieu de nuit subjective (CT18), nous avons observé un rythme de la réponse des lymphocytes CD8 pour différents marqueurs impliqués dans la réponse précoce des lymphocytes T CD8, telles que CD69, CD5, IRF4, et la phosphorylation de S6 (marqueur de l’activité de mTOR) et de AKT. L’ensemble des recherches de mon doctorat ont permis de mettre en évidence un tout nouveau mécanisme impliquant les horloges circadiennes dans la réponse des lymphocytes T CD8 en réponse à une vaccination. Une meilleure compréhension du fonctionnement des horloges circadiennes dans la réponse immunitaire permettra de mettre en place des nouveaux traitements personnalisés en fonction du type d’infection et du type de maladie, délivré à un certain moment de la journée dans le but d’améliorer l’efficacité tout en réduisant les effets secondaires. / Circadian rhythms control various aspects of the physiology in mammals. Among these processes, circadian clocks control the innate and the adaptive immune responses. Since few decades, numerous studies started to uncover the role of the circadian system in the immune response. However, the circadian control of the adaptive immune response remains poorly studied. My PhD work focused on the circadian control of the CD8 T cell response to vaccination by dendritic cells. Erin E. Fortier et al. published in The Journal of Immunology that wild type mice vaccinated with antigen presenting cells loaded with the OVA peptide present a day/night variation of the CD8 T cell response after a vaccination done during the middle of the day (zeitgeber time (ZT) 6) compared to a vaccination done during the middle of the night (ZT18)1. Indeed, the proportion of CD8 KbOVA+ cells and the proportion of CD8 CD44hi IFN+ T cells were higher during the middle of the day than the middle of the night. However, this work showed a diurnal but not a circadian rhythm, that remained to be confirmed. The first part of my PhD research confirmed a role of the circadian system in the rhythm of the CD8 T cell response to vaccination. We showed a contribution of the dendritic cell clock as well as an essential role of the CD8 T cell clock. Moreover, this rhythm impacts the ability to control an infectious challenge as shown by a circadian variation in bacterial load (Listeria monocytogenes) in wild type but not in mice lacking clock in mature CD8 T cells. The second part of my research focused on the analysis of the transcriptome of CD8 T cells from naive mice collected every 4 hours over 48 hours. We showed that CD8 T cells are more prone to be activated during the day and at the opposite are more prone to be inhibited during the night. These results are correlated with the rhythm of the CD8 T cell response to vaccination. Finally, during the third part of my PhD, we confirmed that the rhythm of the CD8 T cell response to antigen presentation was acting at the early stage of the CD8 T cell activation. We used wild type mice reconstituted with bone marrow cells containing 1% of OT-I precursor cells (CD8 T cells restricted for the KbOVA complex, expressing the receptor chain of the TCR for the OVA peptide, V5) and vaccinate these mice during the middle of the subjective day (CT6) or during the middle of the subjective night (CT18). At the early stage of the CD8 T cell response to vaccination, we showed a higher expression of several activation markers after a vaccination done during the middle of the day than during the middle of the night, such as CD5, CD69, IRF4 and the phosphorylation of S6 (marker of the mTOR activity) and AKT. Altogether, my PhD work highlights a new mechanism involving the circadian system in the control of the immune response. A better understanding of how circadian clocks act on the immune response will allow implementing new treatment strategies in order to increase their efficacy as well as to decrease side effects.

L’asthme est une maladie multifactorielle hétérogène qui engendre une inflammation pulmonaire associée à une variété de manifestations cliniques, dont des difficultés respiratoires graves. Globalement, l’asthme touche environ une personne sur 6 et présente actuellement un sérieux problème de santé publique. Bien que de nombreux traitements soient disponibles pour soulager les symptômes de la maladie, aucun traitement curatif n’est actuellement disponible. La compréhension des mécanismes qui régissent l’état inflammatoire au cours de la maladie est primordiale à la découverte de nouvelles cibles thérapeutiques efficaces. Les cellules dendritiques captent les allergènes dans les poumons et migrent vers les ganglions drainants pour les présenter aux cellules T et engendrer la réponse inflammatoire pathogénique chez les asthmatiques. Nous avons contribué à l’avancement des connaissances mécanistiques de l’asthme en identifiant chez la souris la sous-population de cellules dendritiques responsable de l’initiation et du maintien de la réponse inflammatoire locale et systémique associée à l’asthme. En effet, nous avons démontré que le SIRPα, récepteur extracellulaire impliqué dans la régulation de la réponse immune, est sélectivement exprimé à la surface des cellules dendritiques immunogéniques. L’interruption de la liaison entre le SIRPα et son ligand, le CD47, interfère avec la migration des cellules dendritiques SIRPα+ et renverse la réponse inflammatoire allergique. Ce mécanisme constitue une avenue thérapeutique prometteuse. D’ailleurs, les molécules de fusion CD47-Fc et SIRPα-Fc se sont avérées efficaces pour inhiber l’asthme allergique dans le modèle murin. Nous avons également démontré l’implication des cellules dendritiques SIRPα dans un modèle d’inflammation pulmonaire sévère. L’administration répétée de ces cellules, localement par la voie intra-trachéale et systémiquement par la voie intra-veineuse, mène au développement d’une réponse inflammatoire mixte, de type Th2-Th17, similaire à celle observée chez les patients atteints d’asthme sévère. La présence de cellules T exprimant à la fois l’IL-17, l’IL-4, l’IL-13 et le GATA3 a été mise en évidence pour la première fois in vitro et in vivo dans les poumons et les ganglions médiastinaux grâce à ce modèle. Nos expériences suggèrent que ces cellules Th2-Th17 exploitent la plasticité des cellules T et sont générées à partir de la conversion de cellules Th17 qui acquièrent un phénotype Th2, et non l’inverse. Ces résultats approfondissent la compréhension des mécanismes impliqués dans l’initiation et le maintien de l’asthme allergique et non allergique, en plus d’ouvrir la voie à l’élaboration d’un traitement spécifique pour les patients asthmatiques, particulièrement ceux pour qui aucun traitement efficace n’est actuellement disponible. / Asthma is a heterogeneous multifactorial disease resulting in airway inflammation associated with a variety of clinical manifestations, which include severe breathing difficulties. Asthma affects approximately one out of six people and is currently a serious public health problem. As of now, many treatments are available to relieve the symptoms of the disease, but no definitive cure is available. Understanding the mechanisms that regulate the inflammatory condition during the disease is essential to the discovery of effective new therapeutic targets. Dendritic cells capture allergens in the lungs, migrate to the draining lymph nodes where they activate cognate T cells, which cause the pathogenic inflammatory response. My work help defined and deepened the mechanistic understanding of asthma by identifying the subpopulation of dendritic cells responsible for the initiation and maintenance of local and systemic inflammatory response. We demonstrated that SIRPα is selectively expressed on the surface of immunogenic dendritic cells. Indeed, the interruption of the ligation between SIRPα and its ligand, CD47, interferes with the migration of SIRPα+ dendritic cells and reverses the allergic inflammatory response. This mechanism is a promising new therapeutic avenue. Moreover, we showed that the soluble fusion molecules CD47-Fc and SIRPα-Fc are potent inhibitors of the allergic asthma in a mouse model. In addition, we demonstrated the involvement of SIRPα+ dendritic cells in a model of severe airway inflammation induced upon local and systemic repeated administration of those cells. Either treatment led to the development of a mixed Th2-Th17 inflammation, a phenotype recently described in patients with severe asthma. This model allowed us to show the presence of T cells expressing at once IL-17, IL-4, IL-13 and GATA3 in vitro and in vivo in the lungs and in the mediastinal lymph nodes. Our results suggest that these Th2-Th17 cells are generated from the conversion of Th17 cells acquiring a Th2 phenotype, and not the other way around, a hallmark of Th17 cells plasticity. These results deepen the understanding of the mechanisms involved in the initiation and maintenance of allergic and non-allergic asthma. Besides, we open a way to the development of a specific treatment for asthmatic patients, particularly those for whom no effective treatment is currently available.

Les travaux antérieurs du laboratoire ont démontré le rôle du CD47 dans la fonction des cellules dendritiques ainsi que dans l’induction des lymphocytes T régulateurs (Tregs) chez l’humain in vitro. Notre premier objectif était de déterminer le rôle de CD47 sur la fonction des DCs in vivo. Nos travaux démontrent que le CD47 contrôle sélectivement la migration des DCs au travers des vaisseaux lymphatiques et des barrières cellulaires endothéliales in vivo sans interférer avec celle des lymphocytes T et B. Des expériences de migration compétitive et d’ immunisation active avec des DCs myéloïdes démontrent que la migration des DCs est dépendante de l’expression du CD47 sur les DCs et non sur les cellules endothéliales. Ce défaut de migration est corrélé avec l’absence de DCs spléniques dans la zone marginale chez nos souris CD47-/-. Notre second objectif était de déterminer le rôle de CD47 dans l’homéostasie et la fonction des Tregs. Nous démontrons que l’expression du CD47 contrôle sélectivement l’homéostasie d’une sous-population de Tregs CD103+ à l’état de base. La proportion de cellules activées/mémoires (CD44hi CD62Llo ) Foxp3+ CD103+ augmente rapidement au cours du vieillissement chez nos souris CD47-/- comparée aux souris CD47+/+ du même âge, tandis que le pourcentage de cellules (CD44loCD62Lhi) Foxp3+ CD103- reste comparable entre les deux souches de souris. En conclusion, le CD47 inhibe la prolifération excessive des Tregs CD103+ empêchant ainsi l’accumulation de ces cellules en absence d’inflammation. Les DCs et les Tregs sont étroitement régulées de manière reciproque. Cette régulation croisée contribue au maintien d’un équilibre entre l’immunité protectrice et la tolérance. La perspective de nos travaux est d’approfondir nos connaissances sur le rôle du CD47 et de ses ligands dans la régulation des DCs par les Tregs et vice et versa. Les DCs et les Tregs étant impliqués dans la pathogenèse de multiples maladies telles que le cancer, les maladies infectieuses et les maladies auto-immunes. Par conséquent, nos études pourraient ouvrir des portes à de nouvelles stratégies thérapeutiques. / Previous work in the laboratory have demonstrated the role of CD47 in the function of dendritic cells and in the induction of regulatory T cells in humans. Here, we show that the ubiquitous self-marker CD47 selectively regulates DC, but not T and B cell trafficking across lymphatic vessels and endothelial barriers in vivo. Competitive DC migration assays and active immunization with myeloid DCs demonstrate that CD47 expression is required on DCs but not on the endothelium and not vice and versa for efficient DC trafficking and T-cell responses. This migratory defect correlates with the quasi-disappearance of splenic marginal zone DCs in non manipulated CD47-deficient mice. Our data reveal that CD47 on DCs is a critical factor in controlling migration and efficient initiation of the immune response. Mutual or reciprocal regulation exists between DCs and Tregs. For instance, DCs efficiently induce Tregs in vivo. We here examine how CD47 deficiency that selectively decrease myeloid DCs impact on Treg homeostasis. We here show that CD47 expression, selectively regulated CD103+Foxp3+ Treg homeostasis. The proportion of effector/memory-like (CD44highCD62Llow) CD103+ Foxp3+ Tregs rapidly augmented with age in CD47-deficient mice (CD47-/-) as compared with age-matched control littermates. Yet, the percentage of quiescent (CD44lowCD62Lhigh) CD103-Foxp3+ Tregs remained stable. Thus, sustained CD47 expression throughout life is critical to avoid an excessive expansion of CD103+ Tregs that may overwhelmingly inhibit Ag specific T cell responses. DCs and Tregs are closely regulated to maintain the balance between protective immunity and tolerance. When that balance is broken, several diseases such as cancer, infectious diseases and autoimmune diseases may develop. Our ultimate goal is to understand how CD47 regulates DCs and Tregs function. Manipulation of the two cells types may open to the door to unexplored therapeutic avenues.

Les réactions immunitaires de la peau sont initiées par les cellules dendritiques cutanées (dendritic cells, DCs). L'effet potentiellement sensibilisateur d'un composé peut être prédit in vitro en utilisant des monocytes humains différenciés en DCs (MonoDCs). Cependant, ces modèles simplistes restent imprécis car l'activation des DCs cutanés par les sensibilisateurs peut être déclenchée ou modulée par des interactions microenvironnementales avec de multiples types de cellules non immunitaires. Notre objectif est de développer une peau immunocompétente qui combinera des MonoDCs avec tous les éléments structurels et fonctionnels de la peau, c'est-à-dire une barrière épidermique posée sur un derme contenant une pseudo-vascularisation et des neurones nociceptifs. Une matrice de collagène a été ensemencée avec des fibroblastes et des cellules endothéliales, puis avec des précurseurs de fibres nerveuses dérivées soit de l'iPSC humaine, soit de la DRG embryonnaire murins. Enfin, nous avons introduit les MonoDC et les kératinocytes. Nous avons observé que les neurones différenciés in situ innervent l'épiderme comme observé habituellement dans la peau humaine normale. De plus, les neurones dérivées d’iPSCs, expriment neuropeptides et canaux calcique spécifiques des fibres nociceptives. Enfin, les Mono-DC intégrés au modèle restent stable pendant toute la durée nécessaire à la formation de l’épiderme et peuvent être stimulé. Le modèle sera utilisé pour prédire le potentiel irritant des composés chimiques et l'impact de l’innervation nociceptive sur l'activation des DCs. / Immune reactions in the skin are initiated by the cutaneous dendritic cells (DCs). The potential sensitizing effect of a compound can be predicted in vitro using human monocytes differentiated into DCs (Mono-DCs). However, these simplistic models remain inaccurate because the activation of cutaneous DCs by sensitizers may be triggered or modulated by microenvironmental interactions with multiple types of non-immune cells. Our goal is to develop an immunocompetent human tissue-engineered skin that will combine DCs with all structural and functional element of the skin, i.e. an epidermal barrier laid upon a dermis containing a pseudo-vascularization and nociceptive neurons. Collagen matrix was seeded with fibroblasts and endothelial cells, then with precursors of nerve fibers derived from either human iPSC or murine embryonic DRG. Finally, we introduced Mono-DCs and keratinocytes. We observed that in situ differentiated neurons grow axons towards the epidermis as usually observed in normal human skin. What's more, the neurons derive from iPSC, express neuropeptides and calcium channel as normal nociceptive fibers. Moreover, Mono-DCs settled as expected beneath the epidermis and remained sessile to stimulation for several weeks. The model will be used to predict the irritant potential of chemical compounds, and the impact of nerves on DC activation.

Les acides nucléiques sont des activateurs puissants des réponses immunitaires innées. Pour lutter contre les infections, les organismes multicellulaires ont développé de multiples façons de détecter les agents pathogènes. L'une d'entre elles est la reconnaissance de l'ADN dans le cytoplasme. La présence d'ADN dans le cytoplasme est généralement liée à des infections par des bactéries ou des virus comme le VIH. La GMP-AMP synthase cyclique (cGAS) est un capteur cytosolique essentiel de l'ADN chez les mammifères. Lors de la reconnaissance de l'ADN, cGAS synthétise le petit second messager cyclique GMP-AMP (cGAMP), qui active les voies de signalisation de l’immunité innée. De plus, cGAS joue un rôle central en réponse aux microbes et au développement de maladies auto-immunes comme les interféronopathies. Cette thèse examine le rôle de cGAS en réponse aux virus et à l’ADN du soi. En explorant la réponse médiée par cGAS en présence du VIH, nous avons constaté que dans les cellules produisant du virus, le cGAMP synthétisé par cGAS est contenu dans des particules virales et des vésicules extracellulaires. Les particules virales délivrent efficacement cGAMP aux cellules cibles et activent une réponse antivirale puissante. Le transfert de cGAMP nécessite une activité catalytique de cGAS et une fusion des particules virales avec les cellules cibles. Nous avons également montré que dans le contexte d'une infection, les virus à ADN tels que MVA et mCMV peuvent conditionner cGAMP. Par conséquent, le transfert de cGAMP médié par une infection virale est un mécanisme de défense généralisé du système immunitaire inné. Nous avons également étudié l'activation du cGAS par l'ADN en se concentrant sur l'ADN de la chromatine nucléaire. Dans les cellules eucaryotes, l'ADN est compartimenté dans deux organelles: le noyau et les mitochondries. La compartimentation nucléaire de l'ADN peut être transitoirement perdue lors de la rupture de l'enveloppe nucléaire pendant la division cellulaire et lors des ruptures d'enveloppes nucléaires dans les cellules dendritiques migrantes (DC). Nous avons constaté que la rupture de l'enveloppe nucléaire ou la perte de l'intégrité de l'enveloppe nucléaire entraînent un recrutement de cGAS sur l'ADN nucléaire. Nous avons également montré que les DC présentent un pool nucléaire de cGAS à l'état basal. La rupture de l'enveloppe nucléaire pendant le cycle cellulaire conduit au recrutement de cGAS à l'ADN nucléaire. En jouant sur la localisation cGAS, nous avons montré que le cGAS est peu actif lorsqu'il se trouve dans le noyau et la transfection d'ADN exogène permet son activité enzymatique complète. L'expression du cGAS localisé dans le noyau des DC a conduit à la maturation des DC et à la production d'interféron de type I (IFN). La région N-terminale de cGAS régule la distribution nucléaire / cytoplasmique de cGAS dans les cellules en interphases et nous avons établi que les lamines A / C sont requises pour l'accès de cGAS à l'ADN nucléaire dans les DC migrantes. De façon inattendue, nous montrons que cGAS n'est pas activé lors de la rupture de l'enveloppe nucléaire. Enfin, nous identifions l'hétérochromatine pericentromérique comme étant l'ADN de liaison préférentielle pour le cGAS nucléaire exprimé dans les DC. Au total, notre étude montre que le noyau agit comme un site intracellulaire immunitaire privilégié pour l'activation de cGAS. Collectivement, nous avons montré une pertinence de l'activation de cGAS lors d'une infection virale et découvert un mécanisme « cheval de Troie » de l'incorporation de cGAMP dans la progénie virale. Nous avons également décrit des mécanismes, encore à définir, qui limitent les réponses à l'ADN de la chromatine dans le noyau. À mesure que les preuves augmentent sur la prise en charge de cGAS en réponse à des agents pathogènes, dans des maladies auto-immunes, en réponse aux dommages causés par l'ADN et dans le développement de la sénescence cellulaire, (...) / Nucleic acids are potent activators of innate immune responses. To control infections, multicellular organisms have developed multiple ways to detect pathogens. One of these is the recognition of DNA in the cytoplasm. Presence of DNA in the cytoplasm is usually linked to infections by bacteria or viruses, such as HIV. Cyclic GMP-AMP synthase (cGAS) is an essential cytosolic sensor for DNA in mammals. Upon DNA recognition, cGAS synthetizes the small second messenger cyclic GMP-AMP (cGAMP), which activates innate immune signaling pathways. cGAS plays a pivotal role in response to microbes and in the development of autoimmune diseases such as interferonopathies. This thesis investigate the role of cGAS in response to viruses and to self DNA. By exploring the cGAS-mediated response to HIV, we found that in cells producing virus, cGAS-synthesized cGAMP is packaged in viral particles and extracellular vesicles. Viral particles efficiently deliver cGAMP to target cells and activate a potent antiviral response. The transfer of cGAMP requires cGAS catalytic activity and fusion of the viral particles with the target cells. We also showed that in the context of an infection, DNA viruses such as MVA and mCMV can package cGAMP. Therefore viral mediated cGAMP transfer is a generalized defense mechanism of the innate immune system. We further investigated cGAS activation by DNA focusing our attention on nuclear chromatin DNA. In eukaryotic cells, DNA is compartmentalized in two organelles: the nucleus and the mitochondrion. Nuclear compartmentalization of DNA can be transiently lost upon nuclear envelope breakdown during cell division and upon nuclear envelope ruptures in migrating dendritic cells (DCs). We found that nuclear envelope breakdown or loss of nuclear envelope integrity leads to cGAS recruitment on the nuclear DNA. We also showed that DCs present with a nuclear pool of cGAS at steady state. Nuclear envelope breakdown during cell cycle leads to cGAS recruitment to the nuclear DNA. By manipulating cGAS localization, we showed that cGAS is poorly active when in the nucleus, and that providing exogenous DNA unmasked its full enzymatic activity. Expression of nuclear localized-cGAS in DCs leads to DCs maturation and Type I interferon (IFN) production. The N-terminal region of cGAS regulates cGAS nuclear/cytoplasmic distribution in interphase cells and we established Lamin A/C as required for cGAS accessibility to nuclear DNA in migrating DCs. Unexpectedly, we show that cGAS is not activated upon nuclear envelope rupture. Finally, we identify the pericentromeric heterochromatin as the preferential binding DNA for expressed nuclear cGAS in DCs. Altogether, our study shows the nucleus to act as an intracellular immune-privileged site for the activation of cGAS. Collectively, we have shown relevance of cGAS activation upon viral infection and uncovered a Trojan horse mechanism of cGAMP incorporation in the viral progeny. We have also described yet to be defined regulatory mechanisms that limit responses towards chromatin DNA in the nucleus. As evidence grows for cGAS involvement in response to pathogens, in autoimmune diseases, in response to DNA damage and in the development of cell senescence, fully understanding the mechanisms of distinction between self and pathogen related DNA by the sensor will be important to develop effective means to regulate the pathway.

Plusieurs méthodes de capture antigénique ont été décrites dans l’intestin grêle, surtout en cas d’infection: échantillonnage direct par les cellules dendritiques (DC), capture par les macrophages qui délivrent ensuite l’antigène aux DC du stroma, passage des antigènes à travers les cellules caliciformes. Des travaux antérieurs in vitro dans le laboratoire ont montré l’importance de la myosine IIA dans la coordination de la migration des DC avec la capture et de l’apprêtement antigénique. L’objectif de ma thèse était de combiner plusieurs méthodes d’imagerie telle que la microscopie intravitale, la microscopie confocale ex vivo et l’immunofluorescence sur tissus à la cytométrie en flux pour déterminer l’impact de la myosine IIA sur la capture antigénique in vivo. Cette étude montre que les DC patrouillent en permanence dans l’épithélium de l’intestin grêle, y compris hors conditions infectieuses. Elles sont recrutées dans la lamina propria (LP) et pénètrent dans l’épithélium par transmigration à travers la membrane basale qui sépare ces deux compartiments. La myosine IIA est indispensable à la transmigration de CD103+CD11b+DC. Ces événements de transmigration surviennent plus fréquemment dans les parties proximales de l’intestin grêle, duodénum and jéjunum, que dans l’iléon. Chez les souris adultes, ces DC ne sont pas recrutées sous l’influence du microbiote mais sont sensibles au rétinal, un métabolite de la vitamine A qu’elles transforment en une molécule active l’acide trans-rétinoïque (AtRA). D’après notre analyse transcriptomique, les DC intra-épithéliales constituent une population homogène dont le profil est distinct de celui de leurs homologues de la LP. Elles sont enrichies en ARN des voies liées à l’apprêtement antigénique, l’autophagie et les lysosomes. Ces résultats suggèrent qu’elles ont une fonction différente des CD103+CD11b+DC de la LP: elles n’agissent pas sur la prolifération ni la différenciation des lymphocytes T mais contrôlent spécifiquement l’effectif des lymphocytes intra-épithéliaux CD8+αβ. Ces découvertes reflètent l’importance de l’épithélium comme première ligne de défense contre les pathogènes. Elles soulèvent également de nouvelles questions concernant la régulation de la réponse immune dans l’épithélium et les interactions mutuelles entre la lumière intestinale, l’épithélium et le stroma des villosités. / Several routes for antigen capture have been described in the small intestine, mainly upon pathogenic infection: direct sampling by Dendritic Cells (DCs), sampling by macrophages that deliver antigens to DCs in the stroma, antigenic passage through goblet cells. Previous in vitro work in the lab showed that myosin IIA is essential to coordinate antigen uptake and processing with DC migration. The objective of my thesis was to combine several imaging methods including intravital microscopy, ex vivo confocal microscopy and immunofluorescence on gut tissue to flow cytometry in order to unravel the impact of myosin IIA on DC physiology in vivo. My work shows that CD103+CD11b+ DCs, which are unique to the gut, constantly patrol the epithelium of the small intestine at steady state: they are recruited from the lamina propria (LP) and penetrate into the epithelium by transmigrating through the basal membrane that separates these two compartments. DC transmigration requires myosin IIA in vivo. Remarkably, we found that DC transmigration into the epithelium occurs mainly in the upper parts of the small intestine, the duodenum and the jejunum, but is not observed in the ileum. DC transmigration does not require the gut microbiota but relies on retinal, a vitamin A metabolite of that they convert into its active form all-trans retinoic acid (AtRA). Strikingly, single cell RNA-seq showed that intra-epithelial CD103+CD11b+ DCs constitute a homogenous cell population with a distinct transcriptomic signature from their LP counterpart. They are enriched with RNA related to antigen presentation, autophagy and lysosome pathways. Our results further suggest that these cells have a different function from LP CD103+CD11b+ DCs, as they do not significantly impact proliferation or differentiation of T helper lymphocytes but control the CD8+αβ intraepithelial lymphocytes (IELs) pool. These findings highlight the importance of the epithelial tissue as a first line of defense against pathogens in the upper parts of the small intestine. They also raise new questions about the regulation of the immune response in the epithelium and the mutual influences between lumen, epithelium and intestinal lamina propria.