The genus Mycobacterium represents more than 120 species of bacteria including the pathogenic M. tuberculosis, the etiological agent of tuberculosis. The host mounts a robust inflammatory and cell-mediated response to contain the spread of pathogenic mycobacteria. While macrophages, dendritic cells (DCs) and neutrophils are known to facilitate early responses, the effector functions of CD4+ and CD8+ T cells are critical for containment of the mycobacteria. The type I T helper (Th1) subset of CD4+ T cell population orchestrates the protective immunity through cytokines like interferon (IFN)-γ, interleukin (IL)-12, IL-23 and tumor necrosis factor (TNF)-α However, it is known that despite such responses, host can only contain but not eradicate the infection. Additionally, infection of over one-third of the world’s population with pathogenic mycobacteria is a testimony of its success as a pathogen. Much of its success is attributed to the multiple evasion strategies employed such as inhibition of phagosome-lysosome fusion, secretion of reactive oxygen intermediates antagonistic proteins like superoxide dismutase and catalase, downregulation of antigen presentation to T cells, downregulation of the pro-inflammatory cytokines, skewing the immune balance toward the less effective Th2 responses, inhibition of autophagy, induction of regulatory T cells (Tregs) and immunosuppressive cytokines etc. Thus, an effective check on the infection would be possible if we understand the mechanisms underlying such evasion and survival strategies. In this perspective, evaluation of the host-pathogen interactions in terms of integration of key signaling centers, particularly that during mycobacteria-macrophage or mycobacteria-DC interactions, would underscore as a critical requisite to detail the immune responses and its regulation. This study addresses three such immune evasion and survival strategies employed by the mycobacteria; downregulation of IFN-γ-induced autophagy in macrophages, expansion of Tregs by modulating DC phenotype and finally epigenetic regulation of genes involved in foamy macrophage generation. Autophagy is one of the major immune mechanisms engaged to clear intracellular infectious agents. It contributes to both innate and adaptive immune responses to infections and plays an essential role in restricting intracellular pathogens and delivering pathogen-derived antigens for major histocompatibility complex class II presentation. Nonetheless, several pathogens, especially viruses such as herpes simplex virus, human immunodeficiency virus, influenza; and bacteria like Mycobacteria, Shigella and Listeria exhibit multiple mechanisms to evade autophagy. However, the identities and contributions of host signaling molecules and mechanisms by which pathogens modulate autophagy have not been explored in depth. Here, we demonstrate that M. bovis BCG, Shigella flexneri and Listeria monocytogenes but not Klebsiella pneumoniae, Staphylococcus aureus and Escherichia coli inhibit IFN-γ-induced autophagy in macrophages by evoking selective and robust activation of WNT and sonic hedgehog (SHH) pathways via mechanistic target of rapamycin (mTOR). Utilization of macrophages derived from mir155-null mice or by conventional siRNA or miRNA mimics emphasized the role for mTOR-responsive epigenetic modifications in the induction of microRNAs, miR-155 and miR-31 to fine-tune autophagy. Importantly, cellular levels of PP2A, a phosphatase, were regulated by miR-155 and miR-31. Diminished expression of PP2A led to inhibition of glycogen synthase kinase (GSK)-3β, a negative regulator and a nodal link that regulate WNT and SHH pathways. This facilitated the prolonged activation of WNT and SHH signaling pathways. Further, sustained WNT and SHH signaling effectuated the expression of anti-inflammatory lipoxygenases (ALOX5 and ALOX15), which in tandem inhibited IFN-γ-induced janus kinase (JAK)- signal transducer of activated (STAT) signaling and contributed to evasion of autophagy. Together, we have identified novel molecular mechanisms and host factors that are crucial to control autophagy and help the bacterial pathogens like mycobacteria to evade the host immune responses. Much of the protective immunity against mycobacterial infection is mediated by Th1 CD4+ T cells. However, suppressive T cell populations such as CD4+CD25+FoxP3+ Tregs or a less effective Th2 cells are exploited by mycobacteria to subvert the protective host immune response. In this perspective, the molecular mechanisms underlying mycobacteria-induced Treg expansion are unclear. Utilizing cues from the previous reports from others’ and our laboratory, we explored the role for host signaling pathways such as SHH, WNT and NOTCH1 signaling during mycobacteria-mediated DC maturation and Treg generation/expansion. We demonstrate that while inhibition of SHH signaling markedly reduced the ability of the infected DCs to expand Tregs, NOTCH1 signaling functioned to suppress M. bovis BCG-induced Treg expansion. Though SHH and NOTCH1 signaling did not regulate the DC maturation during infection in terms of the maturation markers CD1a, HLA-DR, CD40, CD83, CD80 and CD86, pro-inflammatory cytokines such as TNF-α, IL-2, IL-1β and IL-6 were moderately NOTCH1-responsive and suppressed by SHH signaling. Further, M. bovis BCG-induced SHH signaling and Treg expansion was mediated by the classical phosphoinositide 3-kinase (PI3K)-mTOR-nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells (NF-κB) cascade. Recent studies have attributed the role for programmed death ligand (PD-L)1 and cyclooxygenase (COX)-2-catalyzed prostaglandin (PG)E2 during expansion of Tregs. Experiments utilizing pharmacological inhibitors and conventional siRNAs indicated that both PD-L1 and COX-2/PGE2 were induced upon M. bovis BCG and M. tuberculosis infection in DCs and were regulated by SHH signaling. While SHH-responsive transcription factor, GLI1 arbitrated COX-2 expression, mycobacteria-stimulated SHH signaling was found to suppress miR-324 and miR-338, bonafide miRNAs that target PD-L1, to aid increased expression of PD-L1 and Treg expansion. This highlights the bi-functional role of SHH signaling during mycobacterial infection of DCs. Further, we found interesting cross-regulation of NOTCH and SHH pathway functions during M. bovis BCG infection of DCs. Inhibition of NOTCH1 signaling resulted in elevated expression of infection-induced PD-L1 whereas inhibition of SHH signaling showed increased transcripts of JAGGED2 (JAG2), a NOTCH1 ligand, and NOTCH intracellular domain (NICD), a marker for NOTCH activation. Thus, our results demonstrate that Mycobacterium directs a fine-balance of host signaling pathways and molecular regulators in DCs to determine the functional outcome of the immune responses including Tregs expansion that favours its survival. Foamy macrophages (FMs) are integral components of granulomas during mycobacterial pathogenesis. FMs are one of the morphotypes differentiated from macrophages characterized by the presence of lipid bodies (LBs)/droplets. The lipids provide nutrients to mycobacteria, leading to an enhanced ability to survive and replicate in host FMs. LBs are also known to regulate lipid metabolism, membrane trafficking, intracellular signaling and inflammatory mediator production. Interestingly, LBs are stores for various immune mediators including arachidonic acid, COX-2, ALOX5, ALOX15 and leukotrienes, underscoring the significance of FMs in the current study. However, molecular mechanisms that regulate intracellular lipid accumulation in FMs in the course of mycobacterial infection are not clear. Here, we analyzed the role for one of the histone modifications widely implicated in shaping the immune responses, Histone H3 lysine 27 trimethylation (H3K27me3), a known marker for gene silencing. While the trimethylation of H3K27 is catalyzed by EZH2, a component of Polycomb-repressive complex (PRC)2, Jumonji C (JmjC) domain protein (JMJD3) is a well-established H3K27me3 demethylase. Unlike M. smegmatis, infection of macrophages with M. tuberculosis or M. bovis BCG displayed JMJD3-dependent LB formation. Supporting this observation, the genes involved in lipid biosynthesis (Ascl1, Adrp, Psap) and uptake (Fat (CD36) and Msr1) were significantly upregulated with M. tuberculosis or M. bovis BCG infection of macrophages in a JMJD3- and TLR2-dependent manner. Abca1 and Abcg1, genes assisting in lipid export were downregulated or remained unchanged with M. tuberculosis or M. bovis BCG infection. Chromatin immunoprecipitation analysis revealed a reduced H3K27me3 mark on the promoters of the selected genes that were upregulated on mycobacterial infections. Corresponding, elevated recruitment of JMJD3 to these promoters was observed. Interestingly, NOTCH1 signaling-responsive MUSASHI (MSI), an evolutionarily conserved RNA-binding protein that inhibits translation of the mRNA, was found to positively regulate infection-induced JMJD3 expression. MSI targeted a transcriptional repressor of JMJD3, Msx2-interacting nuclear target protein (MINT/ SPEN), in the infected macrophages to aid in FM formation. Immunohistochemistry and immunofluorescence experiments utilizing in vivo murine granuloma model using M. bovis BCG substantiated these observations. Thus, our study has unveiled novel roles for JMJD3 and its regulators in epigenetic regulation of LB generation in FMs. Altogether, we have established significant roles for several new host factors and inhibitory, survival mechanisms employed by pathogenic mycobacteria. Emphasis on functions of miRNAs and epigenetic regulation in the study has underscored the importance of fine-tuning immune responses during mycobacterial pathogenesis to determine the cell-fate and shape the course of infection. Further understanding and evaluation of these molecular regulators bears potential importance in disease control by aiding the search for effective drugs and therapeutics.

Les cellules dendritiques sont les sentinelles du système immunitaire. Elles sont disséminées dans la plupart des tissus et organes et sont capables de détecter la présence de pathogènes. La perception des signaux de danger se fait notamment grâce à la présence de récepteurs de la famille Toll (TLRs). Deux voies de signalisation, qui reposent sur l'activation des molécules adaptatrices MyD88 ou TRIF, peuvent être induites par l’engagement de ces récepteurs par leur ligand. Ces voies de signalisation mènent à l’activation de différents facteurs de transcription nécessaires à la production de cytokines telles que les membres de la famille de l’interleukine-12 (IL-12).<p>La famille de l’IL-12 comprend quatre cytokines hétérodimériques: l’IL-12 (p35/p40), l’IL-23 (p19/p40), l’IL-27 (p28/EBI3) et l’IL-35 (p35/EBI3). Chacune de ces cytokines possède des fonctions bien définies et parfois complexes qui sont essentielles pour l’établissement des réponses immunes innées et adaptatives mais également pour l'atténuation de ces réponses limitant ainsi les effets délétères causés à l'organisme par des réponses immunes excessives. La régulation transcriptionnelle de ces cytokines est complexe puisque la présence des deux sous-unités est indispensable à leur production par la cellule.<p>Dans le cadre de ce travail, nous avons étudié l'implication de facteurs de transcription de la famille des IRFs dans l’induction des gènes codant pour les sous-unités qui composent les cytokines de la famille de l'IL-12 en réponse à l’engagement des différents TLRs. Le facteur de transcription IRF3 activé en aval de la voie TRIF dépendante joue un rôle crucial dans la production des IFNs de type I et des réponses antivirales. Nos résultats indiquent que ce facteur est également directement impliqué dans l'activation des gènes codant pour les sous-unités p35 et p28. Par contre, ce facteur ne participe pas au contrôle de l'expression de l'IL-12/23p40, l’IL-23p19 et d'EBI3. Nos observations indiquent qu’IRF3 coopère avec d'autres membres de la famille des IRFs. En effet, IRF1 permet l'expression optimale des sous-unités p35 et p28 alors qu'IRF9 joue un rôle essentiel dans le contrôle de l'expression de la p28, deux facteurs activés par la boucle autocrine des IFNs de type I. Nos résultats indiquent donc qu’en réponse aux ligands TLRs, l'expression des différentes sous-unités qui composent les cytokines de la famille de l'IL-12 est régulée de manière différentielle et complexe. Les facteurs de transcription de la famille des IRFs, de par leur implication dans le contrôle de l’expression de certaines de ces sous-unités, participent à la balance entre ces différentes cytokines.<p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Depuis leur découverte en 1973 par Steinman et Cohn, le rôle des cellules dendritiques dans l’initiation des réponses immunitaires a largement été documenté. En effet, les cellules dendritiques constituent les cellules présentatrices d’antigènes professionnelles capables de détecter des molécules microbiennes et inflammatoires afin d’activer le système immunitaire. Outre leur implication dans l’induction des réponses immunes, de plus en plus d’études suggèrent que les cellules dendritiques interviennent dans le contrôle des réponses immunitaires via la sécrétion de cytokines anti-inflammatoires et/ou l’activation ou l’induction de lymphocytes T régulateurs. Ceux-ci incluent les cellules T régulatrices issues naturellement du thymus et les cellules T régulatrices induites en périphérie. <p><p>Des résultats obtenus au sein de notre laboratoire ont mis en évidence l’importance des cellules T régulatrices dans le contrôle des réponses de type Th1 induites à l’aide de cellules dendritiques matures chargées avec des antigènes étrangers. Nous avons, dès lors, étudié le rôle du récepteur CTLA-4 exprimé constitutivement à la surface des cellules T régulatrices dans le contrôle des réponses immunitaires induites à l’aide de cellules dendritiques matures et dans un modèle d’inflammation intestinale. L’injection d’anticorps anti-CTLA-4 induit in vitro et in vivo une inhibition de la production d’IFNγ et protège les souris de la colite pro-Th1 induite par l’instillation de TNBS. Cette protection corrèle étroitement avec l’induction de lymphocytes T régulateurs exprimant fortement la molécule ICOS et sécrétant de l’interleukine 10. De plus, nos résultats suggèrent que l’interleukine 10 et l’indoléamine 2, 3 dioxygénase seraient impliquées dans la fonction régulatrice des lymphocytes T ICOShigh. <p><p>Nous avons également analysé les mécanismes impliqués dans le contrôle des réponses de type Th1 par les lymphocytes T régulateurs naturels. Nos résultats suggèrent une régulation différente des réponses Th1 en présence et en absence de cette population régulatrice. En effet, les réponses Th1 sont dépendantes de l’interleukine 12 en présence de lymphocytes T régulateurs naturels, alors qu’en leur absence, la molécule CD70 est requise. <p><p>En conclusion, nos résultats suggèrent que les lymphocytes T régulateurs naturels et induits contrôlent les réponses immunes de type Th1. Au cours de ce travail, nous avons mis en évidence des stratégies distinctes par lesquelles ces deux populations régulatrices contrôlent la réponse immune. Ces résultats complètent la compréhension des mécanismes de régulation du système immunitaire et ouvrent de nouvelles perspectives d’approche immunothérapeutique.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L’immunothérapie anticancéreuse est basée sur la capacité du système immunitaire à reconnaître les cellules tumorales comme étrangères et à les éliminer. Les stratégies immunothérapeutiques abordées dans ce travail, incluent l’activation du système immunitaire par l’expression de facteurs immunomodulateurs (l’interleukine-2) via l’utilisation d’un vecteur dérivé du parvovirus MVM, ou par présentation des antigènes tumoraux par la machinerie des cellules dendritiques (DC), via la génération d’hybrides entre DC et cellules tumorales (TC).<p>L’intérêt majeur du parvovirus autonome MVM en tant que vecteur pour la thérapie génique du cancer vient de son expression préférentielle dans les cellules transformées (oncotropisme) et de son aptitude à lyser celles-ci (oncolyse). Les vecteurs générés au laboratoire conservent l’unité de transcription NS et expriment l’IL2 humaine sous contrôle du promoteur P38, à la place des protéines de capside. Malgré les améliorations apportées à la production de vecteurs recombinants, la faible concentration des stocks reste un problème. Il a été montré que, de nombreux virus sont mieux produits en conditions de faible tension en oxygène (hypoxie). Nous avons tenté d’améliorer les titres des vecteurs en les produisant sous faible tension d’oxygène mais sans y parvenir (annexe 1). Dans un modèle in vivo utilisant la lignée de mélanome K-1735 dans des souris immunocompétentes, des cellules tumorales infectées in vitro avant leur implantation en sous-cutané ont montré un effet anti-tumoral du vecteur MVM/IL2 (annexe 2). Afin de mettre en évidence l’apport de l’oncolyse parvovirale dans l’activité anti-tumorale, nous avons mis au point des expériences, dans le même modèle de tumeur, visant à comparer l’efficacité du vecteur MVM/IL2 à celle d’autres vecteurs, Ad/IL2 et Rétrovirus/IL2, ne possédant pas d’activité oncolytique. Dans le but de mettre en évidence une éventuelle réponse immune in vivo, nous avons utilisé le modèle de tumeur TC-1 mais ce modèle s’est montré moins sensible à l’effet du vecteur MVM/IL2 et nous n’avons pas pu démontrer d’activation de cellules cytotoxiques spécifiques de la tumeur.<p>Il a été proposé d’utiliser des hybrides entre DC/TC pour la vaccination anti-tumorale pour optimaliser la présentation des antigènes tumoraux. Une lignée cellulaire exprimant la protéine fusogène du virus de la leucémie du Gibbon (GaLV-FMG, Gibbon ape leukemia virus) a été dérivée de la lignée cellulaire CHO (cellules ovariennes de hamster chinois) au laboratoire. Cette lignée CHO-FMG, utilisée comme partenaire intermédiaire, a permis la fusion entre cellules tumorales et dendritiques (annexe 3). Nous avons montré que l’expression transitoire après infection par un vecteur AAV-FMG ou après transfection transitoire ne génère pas un pourcentage significatif d’hybrides. En effet, le niveau d’expression ainsi que le pourcentage de cellules transduites exprimant FMG s’est révélé trop faible. Ceci a mis en valeur l’efficacité de la lignée stable CHO-FMG comme intermédiaire de la fusion. De plus, nous avons intégré dans la lignée fusogène, le gène de l’interleukine-2, qui devrait permettre d’augmenter l’efficacité de l’induction de la réponse immune. <p>\ / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La première étape de la réponse immune est réalisée par des cellules "sentinelles": les cellules dendritiques (DC). Elles ont à la fois un rôle de surveillance de l’organisme et une capacité unique à alerter les lymphocytes T naïfs. Leur efficacité à présenter des antigènes rencontrés en périphérie à des lymphocytes résidant dans les organes lymphoïdes résulte d’une spécialisation de fonction au cours du temps. A l’état immature, elles capturent et apprêtent les antigènes protéiques au niveau de divers organes, mais ont une faible capacité stimulatrice. Par contre, à l’état mature, elles perdent la capacité de capturer des antigènes, acquièrent celle de sensibiliser des lymphocytes T et migrent vers les organes lymphoïdes. <p>Cependant, des DC immatures sont présentes dans les organes lymphoïdes en contact avec les cellules T laissant supposer qu’elles pourraient jouer d’autres rôles que celui de sentinelles. <p><p>L’immunisation de souris par injection de DC immatures ou matures nous a permis de mettre en évidence un rôle potentiel des DC immatures. Ces dernières induisent en effet une prolifération des cellules T CD4 et leur différenciation en cellules de mémoire en absence de réponse primaire effectrice (absence d’IFN-& / Doctorat en sciences, Spécialisation biologie moléculaire / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La contribution des DCs dans l’initiation et la perpétuation des maladies auto-immunes est bien établie. Chez la souris Non Obèse Diabétique (NOD), modèle spontané du diabète de type 1 (DT1), plusieurs travaux ont rapportés des anomalies phénotypiques et fonctionnelles des DCs. Les DCs sont parmi les premières cellules qui infiltrent les ilots pancréatiques, produisent des quantités excessives de cytokines pro-inflammatoires et contribuent à l’activation des lymphocytes T auto-réactifs (Teff). Cette capacité accrue des DCs à activer les Teffs est régulée par plusieurs voies de signalisation intracellulaire. STAT5 est parmi les facteurs de transcription critiques dans la régulation des gènes associés au développement, la maturation et les fonctions des DCs. La prédisposition au DT1 chez la NOD est déterminée par plusieurs régions de susceptibilités au diabète (idd1-20). De façon intéressante, le gène Stat5b est localisé dans la région de susceptibilité idd4 chez la souris NOD suggérant son implication dans le développement du diabète. En effet des études récentes ont identifiés un dysfonctionnement dans la voie de signalisation JAK-STAT5 chez les souris NOD, y compris la présence d’une mutation (L327M) au niveau du domaine de liaison à l’ADN de Stat5b qui altère sa liaison à l’ADN. Par ailleurs, les études réalisées dans notre laboratoire ont montré que le conditionnement des DCs au GM-CSF ou à la TSLP, qui activent la voie de signalisation Jak-Stat5, constitue une voie potentielle d’immunothérapie chez la souris NOD. Ces données suggèrent un rôle central de Stat5b dans la régulation des fonctions tolérogènes des cellules du système immunitaire. Nous avons généré un modèle de souris NOD transgéniques (NOD.CD11cStat5b-CA) exprimant de façon constitutive la forme active de STAT5B de la souris C57BL/6 spécifiquement dans les DCs. Nos résultats ont montré que ces souris transgéniques ont développées une protection totale contre le diabète auto-immun. Cette résistance au diabète à long terme est associe à l’acquisition des fonctions tolérogènes par les Stat5b-CA.DCs qui se manifestent par un phénotype mature tolérogène, marquées par une forte expression de molécules immunorégulatrices (PD-L1 et PD-L2) et une grande production de cytokines anti-inflammatoire (TGF-β) et une baisse significative de la production de cytokines pro-inflammatoires (IL-12p70, TNF-α et d’IL-23). Par ailleurs, nous avons mis en évidence le rôle de STAT5B dans la régulation à la hausse d’IRF4 et l’implication du complexe STAT5B/EZH2 dans le contrôle de la régulation à la baisse d’IRF8. En effet, cette régulation différentielle de l’expression des gènes Irf4 et Irf8 est accompagnée du développement d’une sous population CD11c+ CD11b+ DCs. Nos études ont démontré que le potentiel tolérogène des Stat5b-CA.DCs à rétablir et à maintenir la tolérance périphérique du système immunitaire vis-à-vis des auto-antigènes est associe à leur grande capacité d’induire la conversion et l’expansion des Tregs ainsi que la différentiation de deux populations cellulaires régulatrices Th2 et Tc2. Nous avons aussi démontré in vivo qu’une injection intraveineuse unique de Stat5-CA.DCs (spléniques ou générés de la moelle osseuse) ou de Tregs des souris transgéniques NOD.CD11cStat5b-CA a induit une protection totale contre le diabète chez les souris NOD receveuses. Notre étude apporte donc une évidence claire que la correction du défaut de la voie de signalisation Jak-Stat5b au sein des DC chez la souris NOD induit une protection à long terme contre le diabète. Finalement, cette voie de signalisation peut constituer une cible thérapeutique éventuelle non seulement dans le contexte du diabète de type 1 mais également dans d’autres maladies auto-immunes. / The contribution of DCs in the initiation and progression of autoimmune diseases is well established. Several studies have reported that phenotypic and functional abnormalities of DCs, in Non Obese Diabetic (NOD), contribute to spontaneous type 1 diabetes (T1D) development. DCs are among the first cells that infiltrate the pancreatic islets, produce excessive amounts of pro-inflammatory cytokines, and contribute to the activation of T effector cells (Teff). This increased ability of DCs to activate Teff is regulated by several intracellular signaling pathways. STAT5 is among the critical transcription factors in the regulation of genes associated with the development, maturation and functions of DCs. The predisposition to T1D in NOD is determined by several regions of susceptibility to diabetes (idd1-20). Interestingly, the Stat5b gene is located in the idd4 susceptibility region in NOD mice suggesting its involvement in the development of diabetes. Recent studies have identified a dysfunction in the Jak-Stat5 signaling pathway in NOD mice, including the presence of a mutation (L327M) at the DNA-binding domain of Stat5b which alters its binding to DNA. Furthermore, previous studies from our laboratory have shown that the GM-CSF- or TSLP-conditioned DCs, which activate the Jak-Stat5 signaling pathway, is a potential pathway for immunotherapy in NOD mice. These data suggest a central role for Stat5b in the regulation of tolerogenic functions of the immune cells. Here, we generated a transgenic NOD mouse model (NOD.CD11cStat5b-CA) that constitutively express the active form of STAT5B from the C57BL/6 mouse specifically in DCs. Our results showed that these transgenic mice are completely protected against autoimmune diabetes. This long-term diabetes protection is associated with the acquisition of tolerogenic functions by Stat5b-CA.DCs, that exhibit a mature tolerogenic phenotype, overexpression of immunoregulatory molecules (PD-L1 and PD-L2) and produce anti-inflammatory cytokines (TGF-β) and a significantly decrease their production of pro-inflammatory cytokines (IL-12p70, TNF-α and IL-23). Moreover, we have highlighted the role of STAT5B in the upregulation of IRF4 and also the involvement of the STAT5B/ EZH2 complex in downregulation of IRF8. This differential regulation of the Irf4 and Irf8 genes expression is accompanied by promoting the development of CD11c+CD11b+ DC subset. Furthermore, we demonstrated that the tolerogenic Stat5b-CA.DCs were able to restore and maintain peripheral immune tolerance to autoantigens, which is associated with their high ability to induce conversion and expansion Tregs and to promote Th2 and Tc2 immune deviation. We also demonstrated that a single intravenous injection of Stat5-CA.DCs (splenic or bone marrow derived dendritic cells) or Tregs from transgenic mice NOD.CD11cStat5b-CA halted ongoing diabetes in recipient NOD mice. Thus, our study provides clear evidence that the correction of the Jak-Stat5b signaling pathway defect in DC of NOD mice induces long-term protection against diabetes suggesting that signaling pathway can be a potential therapeutic target not only in the context of type 1 diabetes but also in other autoimmune diseases.

L’immunothérapie basée dans l’utilisation des cellules NK pour le traitement de différents types de cancers humains est une stratégie très prometteuse. Les cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDC) activées permettent de stimuler les cellules NK pour augmenter leurs propriétés anti-tumorales. Les cellules NK activées par les pDC sont capables de développer in vitro et in vivo une forte réponse cytotoxique contre différentes lignées de leucémie lymphoblastiques pre-B. En revanche, les faibles quantités de pDC obtenues à partir du sang périphérique limitent leur l’utilisation en clinique. L’expansion et la différenciation des pDC in vitro à partir des progéniteurs hématopoïétiques CD34, permet d’obtenir des pDC humaines en grande quantité. Récemment il a été démontré que l’utilisation des antagonistes du récepteur de l’aryl hydroxycarbone (AhR) augmente le nombre des pDC générées in vitro. Cependant, la capacité à activer les cellules NK des pDC différenciées in vitro en présence d’antagonistes de l’AhR n’a pas encore été étudiée. Dans cette étude, nous montrons que les pDC obtenues in vitro ont une expression de molécules d’activation et une sécrétion de IFN plus faibles que celles des pDC du sang périphérique, mais que leur capacité à stimuler des cellules NK est similaire. Ces résultats ouvrent donc la voie à l’utilisation des pDC générées in vitro comme agent immuno-therapeutique visant à stimuler les fonctions anti-tumorales des cellules NK. / NK cells immunotherapy is a promising treatment for different human cancers. An effective approach to stimulate NK cells has been the use of activated plasmacytoid dendritic cells (pDC). NK cell activated by pDC develops a strong cytotoxic response against pre-B acute lymphoblastic leukemia (ALL) cell lines in vitro and in vivo. However, the use of pDC in the clinic has limitations because of its low frequency. One suitable strategy is the differentiation of CD34+ progenitors using different cytokines and chemokines. Recently, it has been demonstrated that antagonists of aryl hydroxyl receptor (AhR) increase the number of pDC obtained after culture of CD34+ cells. Nevertheless, the ability of these in vitro differentiated pDC to induce NK cells activation has not been well documented. In this study, it was showed that activated in vitro differentiated pDC present different characteristics than adult pDC, like a lower expression of activation markers and IFNalpha secretion, but their capacity to stimulate NK cells was similar to that observed in adult pDC. In addition, NK cells activated by in vitro differentiated pDC showed a strong cytotoxicity against the pre-B ALL cell line REH suggesting its effectiveness to treat ALL patients.

Les cellules dendritiques plasmacytoïdes sont les productrices majeures d’IFN de type I dans l’organisme humain. Durant les infections virales chroniques, telles que l’infection par le Virus de l’Hépatite C, les pDCs sont fonctionnellement altérées. L’efficacité dans plus de 50% des cas du traitement par IFN-α, utilisé jusqu’à récemment, suggère que la modulation de la fonction des pDCs serait une cible intéressante pour le traitement HCV. Les pDCs reconnaissent l’ARN du HCV par les récepteurs Toll-like, et disposent de plus d’un set de récepteurs dits régulateurs qui régulent la production d’IFN-I. L’activation de ces RR inhibe la production d’IFN-I par les pDCs stimulées par les agonistes de TLR7/9. Nous montrons ici que la glycoprotéine d’enveloppe E2 du HCV est un nouveau ligand des RR BDCA2 et DCIR des pDCs, et que cette liaison est responsable de l’inhibition d’IFN-I via l’activation de la voie de signalisation BCR-like. Nous avons ensuite voulu restaurer la production d’IFN-I dans les pDCs en ciblant les kinases décrites de la voie BCR-like, Syk et Mek. En inhibant Syk, l’IFN-I n’a été que partiellement restauré par les concentrations subliminales de l’inhibiteur; les concentrations élevées de cet inhibiteur ont bloqué la production d’IFN-I, suggérant l’implication de Syk dans la voie TLR7/9 comme montré pour l’activation des TLR dans les macrophages. En inhibant MEK, la restauration d’IFN-I est efficace. Les mécanismes de cette restauration sont explorés. Le ciblage pharmacologique de la signalisation BCR-like constituerait une nouvelle approche intéressante pour étudier les mécanismes de modulation de l’activation des pDCs dans les conditions physiopathologiques. / Plasmacytoid dendritic cells are major producers of type I IFN in human organism. During chronic viral infections, such as Hepatitis C Virus infection, pDCs are functionally impaired. More than 50% efficiency of IFN-α treatment, until recently used, suggested that modulation of pDC function could be an important target for HCV treatment. pDCs recognize HCV RNA by Toll-like receptors, and dispose of a set of so-called regulatory receptors that regulate IFN-I production. Crosslinking of these RR such as BDCA-2 and ILT7 has been shown to inhibit IFN-I production by pDCs stimulated with TLR7/9 agonists. In this work we show that HCV envelope glycoprotein E2 is a novel ligand of pDC RR, BDCA-2 and DCIR, and that this binding is responsible for IFN-I inhibition via the activation of the BCR-like pathway. Then we assayed to restore IFN-I in pDCs with crosslinked RR by targeting well-known kinases of BCR-like pathway, Syk and Mek. When inhibiting Syk, IFN-I was only partially restored by subliminal concentrations of Syk inhibitor; high concentrations of Syk inhibitor effectively blocked IFN-I production, suggesting involvement of Syk in the TLR7/9 pathway as it was already demonstrated in TLR activation in macrophages. When inhibiting MEK, the restoration of type I IFN was effective. The underlying mechanisms leading to the restoration are further explored. Pharmacological targeting of BCR-like signaling may constitute an attractive new approach to study mechanisms of modulation of pDC activation in pathophysiological conditions.

In most casting applications, dendritic microstructure morphology is not desired because it leads to poor mechanical properties. Forced convection causing sufficient shearing in the mushy zone of the partially solidified melt is one of the means to suppress this dendritic growth. The dendrites formed at the solid-liquid interface are detached and carried away due to strong fluid flow to form slurry. This slurry, consisting of rosette or globular particles, provides less resistance to flow even at a high solid fraction and can easily fill the die-cavity. The stated principle is the basis of a new manufacturing technology called “semi-solid forming” (SSF), in which metal alloys are cast in the semi-solid state. This technique has numerous advantages over other existing commercial casting processes, such as reduction of macrosegregation, reduction of porosity and low forming efforts. Among all currently available methods available for large scale production of semisolid slurry, the cooling slope is considered to be a simple but effective method because of its simple design and easy control of process parameters, low equipment and running costs, high production efficiency and reduced inhomogeneity. With this perspective, the primary objective of the present research is to investigate, both experimentally and numerically, convective heat transfer and solidification on a cooling slope, in addition to the study of final microstructure of the cast billets. Some key process parameters are identified, namely pouring temperature, slope angle, slope length, and slope cooling rate. A systematic scaling analysis is performed in order to understand the relative importance of the parameters in influencing the final properties of the slurry and microstructure after solidification. A major part of the present work deals with the development of an experimental set up with careful consideration of the range of process parameters involved by treating the cooling slope as a heat exchanger. Subsequently, a comprehensive numerical model is developed to predict the flow, heat transfer, species concentration solid fraction distribution of aluminum alloy melt while flowing down the cooling slope. The model uses a variable viscosity relation for slurry. The metal-air interface at the top during the melt flow is tracked using a volume of fluid (VOF) method. Solidification is modeled using an enthalpy based approach and a volume averaged technique. The mushy region is modeled as a multi-layered porous medium consisting of fixed columnar dendrites and mobile equiaxed or fragmented grains. In addition, the solidification model also incorporates a fragmentation criterion and solid phase movement. The effects of key process parameters on flow behavior involving velocity distribution, temperature distribution, solid fractions at the slope exit, and macrosegregation, are studied numerically and experimentally for aluminium alloy A356. The resulting microstructures of the cast billets obtained from the experiments are studied and characterized. Finally the experimental results are linked to the model predictions for establishing the relations involving interdependence of the stated key process parameters in determining the quality of the final cast products. This study is aimed towards providing the necessary guidelines for designing a cooling slope and optimizing the process parameters for desirable quality of the solidified product.

Les Cellules Dendritiques sont un groupe hétérogène de cellules présentatrices d’antigènes, importantes pour le contrôle des réponses innées et adaptatives. Les Cellules Dendritiques Plasmacytoïdes (pCD) en représentent une population unique, aux caractéristiques phénotypiques et fonctionnelles particulières, notamment par leur capacité à produire de grande quantité d’Interféron de type I (IFN). Cette signature IFN marque la physiopathologie du Lupus Erythémateux Systémique (LES), maladie auto-immune systémique. Les mécanismes à l’origine de cette production excessive d’IFN par les pCD restent incomplètement élucidés. Nous montrons, dans notre étude, chez l’homme comme dans un modèle murin que les plaquettes, activées dans le LES, participent à la production d’IFN via le CD40L. Cette production en excès d’IFN, a pour conséquence une maturation et activation d’autres Cellules Dendritiques (CD) entrainant l’activation inappropriée des lymphocytes T. Chez le sujet sain, cette activation inappropriée du système immunitaire adaptatif doit être strictement contrôlée afin d’assurer l’homéostasie du système immunitaire. Il a été montré précédemment que de nombreux lymphocytes aux caractéristiques phénotypiques de type mémoire-effecteur (TEM) peuplent les tissus périphériques, notamment le tissu cutané. Ces TEM sont capables de s’activer et proliférer localement en réponse à un stimulus. Les Cellules de Langerhans (LC) sont des cellules dendritiques résidant au niveau cutané dans l’épiderme. Leur fonction est à ce jour l’objet d’une controverse entre une fonction immuno-stimulante (modèle humain) et une fonction immuno-régulatrice (modèle murin). Nous démontrons dans cette étude que les LC, à l’état basal, chez l’homme, induisent la prolifération de Lymphocytes T régulateurs (Treg) au niveau cutané, capables de bloquer la stimulation inappropriée des TEM cutanés. Cependant en présence d’un stimulus infectieux, les LC induisent préférentiellement la prolifération des TEM en limitant celle des Treg. Les LC semblent être à la fois immuno-régulatrices ou stimulantes en fonction du contexte biologique auquel elles sont confrontées. / Dendritic Cell (DC) are a heterogeneous group of antigen-presenting leukocytes that are important in activation of both the innate and adaptative arms of the immune system. Plasmacytoid Dendritic Cells (pDC) represent a unique population, characterized by their ability to produce large amounts of type I Interferon (IFN). This « IFN signature » is a prominent feature of Systemic Lupus disease (SLE). Mechanisms leading to the excessive production of type I IFN remain largely unknown. Here, in our present study, we demonstrate that platelets are activated in SLE patients by circulating immune complexes and represent a major reservoir of CD40L. Activated platelets potentiate the production of type I IFN by pCD through a CD40L/CD40 interaction. Excessive production of type I IFN by pCD leads to DC activation and maturation and inappropriate activation of auto-reactive T cells.Under steady state condition, inappropriate activation of the immune system must be tightly controlled. It has been previously shown that normal adult human skin contains a large number of resident T cells (TRM) expressing the phenotype of Effector Memory T cells (TEM). These TEMTRM are specific for antigens previously encountered through skin and can be activated and proliferate under specific stimulation. Langerhans Cells (LC) are a group of skin resident DC living in epidermis. There is currently substantial controversy regarding the physiologic role of LC with regard to immunoregulation versus immunostimulation. Here we show that under steady state condition, LC induce the proliferation of a small subset of TRM. These proliferating TRM express the phenotype of TREG and are functional. However this stimulation of TREG could be reversed in the presence of foreign antigen in a dose-dependant fashion, as the addition of a pathogen to LC and TRM led to diminished TREG proliferation and increased TEM proliferation. These findings establish a novel immunological role for LC in human skin, allowing for the constitutive maintenance of tolerance, while also permitting the stimulation of resident immune memory in response to infectious challenge