Le système nerveux des invertébrés présente des caractéristiques fonctionnelles différentes de celles des vertébrés. Chez la sangsue Hirudo medicinalis, modèle d’étude privilégié en neurobiologie, une réparation efficace de la chaîne nerveuse est possible après lésion. Ce processus physiologique nécessite la mobilisation des cellules microgliales présentes au sein au système nerveux de la sangsue et rappelle certaines phases d’une réaction inflammatoire. Une recherche des effecteurs moléculaires impliqués dans ce recrutement cellulaire a été entreprise. Une protéine homologue au facteur du complément humain C1q, nommée HmC1q, a été caractérisée et a été montrée comme impliquée dans le phénomène d’accumulation précoce de la microglie. En effet, constitutivement exprimée au sein des neurones, HmC1q s’accumule directement au niveau de la lésion du connectif et a été démontrée capable d’augmenter le recrutement d’une sous-population de cellules microgliales en réponse à la lésion. HmC1q se comporte ainsi comme une cytokine à activité chimio-attractante. La production d’une forme recombinante en levure de type Pichia pastoris a permis ensuite de préciser les modalités d’action de ce nouveau facteur chimiotactique, fortement actif au sein du système nerveux de la sangsue. Les expériences de cytométrie en flux, d’immunopréciptation et de chimiotactisme réalisées avec un anticorps anti-gC1qR plaident pour l’existence d’une structure réceptrice homologue au gC1qR des vertébrés sur la sous-population réactive à HmC1q.Par ce travail, il a été mis en évidence, pour la première fois dans le SNC d’un invertébré, l’existence d'une « nouvelle cytokine » HmC1q, ayant une homologie avec la protéine C1q des vertébrés, mais également faisant partie de la vaste famille des cytokines C1q-TNF. Les résultats originaux obtenus suggèrent que HmC1q puisse avoir un rôle-clé dans le dialogue neurone-glie nécessaire au maintien de l’intégrité du système nerveux. / The nervous system of invertebrates has functional characteristics different from those of vertebrates. In the leech Hirudo medicinalis, a well-recognized model in neurobiology, the nerve cord repair might be effective after injury. This physiological process requires the mobilization of microglial cells present in the leech nervous system and seems to mimic some key-phases of an inflammatory reaction.A search of the effector molecules involved in this cell recruitment was undertaken. A protein homologous to human complement factor C1q, named HmC1q, was characterized and was shown to be involved in the early accumulation of microglia. Indeed, constitutively expressed in neurons, HmC1q is directly expressed on the cut end of the connective and, in response to the injury, has been shown to increase the recruitment of a subpopulation of microglial cells. Thus HmC1q behaves as a chemoattractant cytokine. The production of its recombinant form in the yeast Pichia pastoris enabled us to specify the molecular mechanisms by which this new chemoattractant, might be highly active in the leech nervous system. The experiments carried out by flow cytometry, immunopreciptation and in chemotaxis analysis that were performed with an anti-gC1qR, argue for the existence of an human homologous gC1qR-like receptor at the surface the reactive of microglial cell subpopulation reactive to HmC1q. By this work, it was shown, for the first time in the CNS of an invertebrate, the existence of a « new cytokine » HmC1q, homologous to the vertebrate protein C1q, but also belonging to the vast C1q-TNF cytokine family. Finally the present original results suggest that HmC1q may have a key role in neuron-glia dialogue that is essential to maintain the integrity of the nervous system.

Les glycosaminoglycanes (GAGs) sont des polysaccharides sulfatés qui participent à de nombreux processus physiologiques, via leurs interactions avec un large panel de médiateurs extracellulaires. Parmi ces facteurs, l’interleukine-4 (IL-4) joue un rôle central dans la polarisation M2 des macrophages. Bien que cette cytokine soit un ligand des GAGs, peu d’études ont été réalisées sur le rôle de ces interactions. Dans ce contexte, la première partie de ma thèse a porté sur le rôle des GAGs dans la polarisation M2 des macrophages. Nous avons montré que les activités de l’IL-4 sont dépendantes de sa fixation sur des GAGs 6-O-sulfatés. La sulfatation des GAGs est finement régulée par plusieurs familles d’enzymes, dont l’expression varie en fonction du type cellulaire et de l’environnement. Nous avons alors analysé les variations d’expression de ces enzymes de sulfatation au cours de la polarisation des macrophages. Nos résultats montrent qu’en fonction de leur phénotype, les macrophages expriment des GAGs différents, ce qui peut leur conférer des fonctions spécifiques. En effet, contrairement aux M1 pro-inflammatoires, les M2 sécrètent des facteurs de remodelage tissulaire et de tolérance immunitaire, ce qui peut favoriser la progression des tumeurs. Nous avons vérifié que les GAGs des M2 présentent le FGF-2 aux cellules cancéreuses, suggérant leur participation dans les mécanismes pro-tumoraux. Finalement, le dernier volet de ma thèse a porté sur le rôle des GAGs dans le cancer du sein. Nous avons confirmé que les GAGs sont de bons ligands pour les sélectines et qu’ils pourraient favoriser la promotion des métastases distantes. / Glycosaminoglycans (GAGs) are sulfated polysaccharides involved in many physiological processes, through their interactions with a wide range of extracellular mediators. Among these factors, interleukin-4 (IL-4) has a central role in the M2 polarization of macrophages. Although this cytokine is a ligand of GAGs, only a few studies have been performed on the physiological role of these interactions. In this context, the first part of my thesis focused on the role of GAGs in M2 macrophage polarization. We showed that the responses induced by IL-4 are dependent on the binding to 6-O-sulfated GAGs. The reactions of GAG sulfation are tightly regulated by several families of enzymes, for which the expression is dependent on cell type and environment. Then we analyzed changes in the expression of these sulfating enzymes during macrophage polarization. Our results showed that macrophages produced different GAGs based on their phenotype, which may give them specific functions. In contrast to pro-inflammatory M1 cells, M2 macrophages release factors involved in tissue remodeling and immune tolerance, which may enhance tumor progression. We verified that GAGs are capable of presenting FGF-2 to cancer cells, thus suggesting their involvement in pro-tumoral mechanisms. Finally, the role of GAGs in breast cancer was investigated in the last part of my thesis. Our results confirmed that GAGs are good ligands for selectins, so that they could promote distant metastasis.

La maladie d'Alzheimer (MA) est la maladie neurodégénérative complexe et multifactorielle la plus fréquente des démences des personnes âgées. Elle engendre des dérégulations du système immunitaire inné, provoquant une dégénérescence de l'environnement cérébral et des troubles cognitifs majeurs, tels que des changements de personnalité, de l'apathie et des problèmes de langage. Cette maladie est due, entre autres, à l'accumulation d'un peptide neurotoxique l'amyloïde bêta (Aβ) dans le parenchyme, et particulièrement dans les vaisseaux sanguins du cerveau. La protéine Aβ s'accumule au cours du temps en forme neurotoxique dû à des facteurs génétiques et environnementaux, formant ainsi des dépôts amyloïdes. Depuis quelques années, des études portant sur de nouvelles voies thérapeutiques ont été investiguées, en vue de retarder les symptômes voire potentiellement de guérir la maladie d'Alzheimer. Parmi elles, la modulation des cellules immunitaires innées est d'un grand intérêt, car elle offre un nouvel voie thérapeutique sécuritaire et efficace aux patients. Cette modulation est principalement périphérique, grâce à la conversion populationnelle monocytaire en un phénotype thérapeutique d'intérêt. Les expériences et résultats présentés dans ce mémoire de maîtrise ont pour but de caractériser les différences sexuelles de la voie thérapeutique du muramyl-dipeptide (MDP) dans la conversion monocytaire ciblant la MA. Différentes études ont indiqué le fort pouvoir immunomodulateur du MDP passé par le récepteur NOD2. Pour la caractérisation sur les souris APP[indice swe]/PS1, nous avons administré le MDP sur des souris de 3 à 6 mois pour évaluer le pouvoir thérapeutique préventif contre la formation des plaques d'Aβ. Ainsi nous avons caractérisé davantage les modifications engendrer par le MDP sur les populations monocytaire sur des souris de type sauvage, et NOD2[exposant -/-]. Dans un second temps, sur les souris Alzheimer, l'administration de MDP a permis de retarder l'apparition des symptômes de la MA chez les deux sexes, avec une diminution de la charge d'amyloïde bêta, une conservation des facultés cognitives, de l'intégrité de la barrière hématoencéphalique (BHE), de la membrane basale (BM), avec un système de clairance stimulé pour une élimination périphérique adéquate. Cependant, les souris femelles démontrent des résultats différents. L'ensemble de ces données démontre que le MDP peut être utilisé comme moyen d'immunomodulation préventif capable de retarder les symptômes de la MA avant que celles-ci ne se développent. / Alzheimer's disease (AD) is the most common complex and multifactorial neurodegenerative disease in our society. It causes dysregulation of the innate immune system, resulting in degeneration of the brain environment and major cognitive problems, such as personality changes, apathy and language problems. This pathology is due, among other things, to the accumulation of a neurotoxic peptide, amyloid beta (Aβ), in the parenchyma and particularly in the blood vessels of the brain. In recent years, new therapeutic avenues have been investigated to delay symptoms and potentially cure Alzheimer's. Among them, the modulation of innate immune cells is of great interest because it offers a new hope to patients. This modulation is mainly peripheral through monocyte population conversion to a therapeutic phenotype of interest. The experiments and results presented in this master thesis aim to characterize the sex differences of the muramyl dipeptide (MDP) therapeutic pathway in AD-targeted monocyte conversion. Different studies have indicated the strong immunomodulatory power of MDP passed through the NOD2 receptor. We used the APP[subscript swe]/PS1 transgenic model mimicking the genetic form of Alzheimer's disease. For the characterization on APP[subscript swe]/PS1 mice, we administered MDP on these mice from 3 to 6 months to evaluate the preventive therapeutic effect against Aβ plaque formation. Thus, we have further characterized the changes caused by MDP on monocyte populations in healthy and NOD2[superscript -/-] mice. First, we were able to determine that the dose necessary to allow maximal monocyte conversion was 10mg/kg and that the administration named induction/priming (1 injection per day for 3 days) was necessary to start the monocyte stimulation and it is maintained at more than 5 days post-induction. In a second step, in Alzheimer mice, the administration of MDP delayed the onset of AD symptoms in both sexes, with a decrease in beta amyloid load, preservation of cognitive faculties, integrity of the blood-brain barrier (BBB), basal membrane (BM), an increase in phagocytosis and brain anti-inflammatory markers with a stimulated clearance system for an adequate peripheral elimination. However, female mice only showed a delay in AD symptoms, improved cognition, and BBB.

L'immunosuppression est fréquente chez les cancéreux et serait possiblement reliée à la dénutrition. Nous avons investigué s'il existait des relations entre la quantification des sous-populations leucocytaires du sang périphérique T11+ (T-matures), T4+ (T-inducteurs), T8+ (T-suppres- seurs), B1+ (lymphocytes B) et Mo2+ (monocytes), la réponse à la PHA et la dénutrition chez 16 cancéreux porteurs d'une néoplasie digestive. Nous avons trouvé des altérations significatives en nombre absolu/ml pour les cellules T11 + , T4+, B1+ et Mo2+ qui étaient plus importantes chez les cancéreux dénutris que chez les non-dénutris. La réponse à la PHA (SI) était aussi diminuée significativement chez les dénutris. L'analyse par régression linéaire des pourcentages des sous-populations avec SI a montré que seulement les cellules T4+ offraient une corrélation avec SI. Les résultats de cette étude suggèrent que le nombre absolu/ml des cellules T4+ est un indicateur sensible de la dénutrition chez les patients porteurs d'une néoplasie digestive. / Montréal Trigonix inc. 2018

La galectine-3 (Gal-3) appartient une famille de protéines liant les motifs p-galactosides grâce à un domaine conservé de reconnaissance des sucres. Cette lectine est impliquée à diverses étapes de l'immunité innée. Nous proposons que la Gal-3 démontre un potentiel pro-inflammatoire. L'injection de Gal-3 dans la poche d'air chez la souris a mené à un recrutement cellulaire important composé de neutrophiles, de macrophages et de quelques éosinophiles atteignant sont maximum à 6 h pour revenir à un niveau basai après une période de 24 h. Les cytokines sécrétées au niveau de la poche d'air ainsi que des fibroblastes incluaient le TNF-a, lTL-ip, 1TL-6, MIP-2, KC et MIP-la. La Gal-3 a aussi été en mesure d'activer la voie NF-kB in-vitro chez les fibroblastes. Cependant, la Gal-3 ne semble pas impliquée dans la phagocytose de pathogènes par les macrophages. En conclusion, la Gal-3 est pro-inflammatoire car elle active la voie NF-kB et cause le recrutement de neutrophiles sans leur être chimio-attractant

Les lymphocytes T (LT) sont des cellules essentielles du système immunitaire. Elles expriment à leur surface un récepteur, le TCR, qui a la capacité de reconnaître des peptides issus de la dégradation de protéines provenant d'agent infectieux associés aux molécules du complexe majeur d'histocompatibilité. Cette reconnaissance conduit à l'activation de signaux intracellulaires dans les LT propagés grâce à la coordination fine de molécules de signalisations cytosoliques ou membranaires qui agissent de concert pour entraîner des réponses cellulaires adaptées au type d'agent infectieux et permettre le développement d'une réponse immunitaire efficace. Au cours de ce travail de thèse, j'ai étudié deux protéines impliquées dans ces processus, CD5 et Themis1. Les protéines CD5 sont des co-récepteurs des LT capables d'inhiber la signalisation transmise par les TCR. Ils contribuent à réguler le répertoire des TCR en modulant finement les processus de sélection dans le thymus. Le rôle de ces co-récepteurs dans les LT périphériques et les mécanismes moléculaires par lesquels ils opèrent restent mal compris. Pour essayer d'élucider ces mécanismes, j'ai analysé l'interactome de CD5 dans les LT par spectrométrie de masse. J'ai montré que l'engagement des TCR entraîne le recrutement par CD5 d'un complexe moléculaire formé des protéines c-Cbl, Sts-2, SHIP, CIN85, CrkL et Pi3K. L'analyse de l'interactome de CD5 dans les LT c-cbl-/- suggère que c-CBL agit comme une protéine adaptatrice au sein de ce complexe qui relie CD5 aux autres protéines de signalisation. J'ai montré qu'une tyrosine, localisée en position 429 sur la région intracytoplasmique de CD5, était nécessaire à la formation de ce signalosome. L'analyse de la signalisation des TCR dans les LT provenant de souris contenant une mutation invalidante de la tyrosine 429 montre que ce complexe moléculaire régule négativement la phosphorylation de protéines telles que ZAP-70, SLP-76 et ERK et diminue la capacité des lymphocytes T à proliférer en réponse à l'engagement des TCR. CD5 réprime parallèlement l'activité des protéines Foxo1 en facilitant l'activation d'Akt et diminue ainsi la différentiation des LT naïfs en LT régulateurs (Treg) dans les organes lymphoïdes périphériques. Nos résultats suggèrent que CD5 pourrait faciliter le développement de réponses immunitaires efficaces en bloquant la différentiation de Treg dirigés contre des antigènes étrangers. La protéine Themis1 a été découverte récemment et joue un rôle essentiel dans le développement des LT en inhibant l'activité catalytique des tyrosines phosphatases SHP-1 et SHP-2. Les fonctions moléculaires et cellulaires régulées par Themis1 dans les LT périphériques sont inconnues. Au cours de ma thèse, j'ai étudié un nouveau modèle murin sélectivement déficient pour Themis1 dans les LT périphériques après leur développement dans le thymus. Des analyses in vitro montrent que Themis1 augmente les seuils de signalisation des TCR nécessaire pour activer les LT et réprime sélectivement la production d'IFNƴ dans des cellules polarisées Th1. In vivo, l'expression de Themis1 augmente la susceptibilité au développement d'Encephalomyélite Autoimmune Expérimental (EAE), un modèle murin de sclérose en plaques. Des résultats préliminaires obtenus dans ce modèle suggèrent de façon inattendue que Themis1 favorise la différentiation des LT encephalitogènes producteurs d'IFNƴet de GM-CSF. Themis1 pourrait agir in vivo en réprimant l'activité des co-récepteurs inhibiteurs tels que PD-1 et CTLA-4 qui recrutent des phosphatases à domaines SH2. / T-cells play a key role in immune responses. Each T-cell expresses a unique TCR (T-cell receptor) which specifically recognises a microbial-derived antigen presented by MHC molecules (major histocompatibility complex) on the surfaces of host cells. This interaction leads to the activation of T-cells via highly regulated intracellular signalling pathways using numerous membrane-bound and cytoplasmic proteins. These complex signals are responsible for the development of a customised immune response specifically directed against the invading pathogen. This thesis examines the role of two proteins involved in TCR signalling, CD5 and Themis1. CD5 proteins are TCR-associated co-receptors which exhibit inhibitory activity on TCR signalling. They modulate the variability of the TCR repertoire by finely regulating positive and negative selection in the thymus. However, their role in peripheral T-cells and the underlying molecular mechanisms by which they act is poorly understood. To answer this question, the CD5 interactome in peripheral T-cells was determined by mass spectrometry. Analysis of the interactome shows that, upon TCR engagement, CD5 recruits several proteins in a molecular complex referred to hereafter as "CD5 signalosome", namely: c-Cbl, Sts-2, SHIP, CIN85, CrkL and Pi3K. The same interactome analysis in c-Cbl deficient T-cells proves that c-Cbl acts as an adaptor necessary for the interaction between CD5 and the other proteins of the CD5 signalosome. These data have also demonstrated the necessity of a specific tyrosine for signalosome recruitment, located in position 429 within the intracytoplasmic domain of CD5. Analysis of TCR signalling in T-cells harbouring an invalidating Tyr429 mutation reveals that the CD5 signalosome downregulates phosphorylation of key proteins such as ZAP-70, ERK1/2 and SLP-76 and decreases T-cell auto-amplification upon stimulation. In parallel, CD5 also inhibits activity of Foxo1 protein by facilitating Akt recruitment, thereby reducing regulatory T-cell (Treg) generation in secondary lymphoid organs. Altogether, our data suggest that the CD5 co-receptor could promote a specifically adapted immune response against exogenous antigens by limitation of Treg differentiation. In 2009, our team identified a previously unknown signalling protein called Themis1 (THymocyte-Express Molecule Important for Selection) that is essential for T-cell development. The role of Themis1 has been extensively studied in thymocytes and recent data show that Themis enhances TCR signalling by selective inhibition of SHP-1 and SPH-2 phosphatases in these cells. However, its role in peripheral T-cells remains elusive. To study the post-thymic role of Themis1, we generated a new mouse model selectively deficient for Themis1 in peripheral T-cells but not in thymocytes. My in vitro analyses show that Themis1 enhances the TCR signalling threshold necessary to activate T-cells and selectively represses IFNƴ production in Th1 polarised T-cells. In vivo, Themis1 expression increases susceptibility to experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE, multiple Sclerosis mouse model). Surprisingly, preliminary results obtained in the same mouse model also suggest that Themis1 enhances differentiation of encephalitogenic T-cells producing IFNƴ and GM-CSF. We therefore hypothesise that Themis1 could act in vivo by repressing the activity of co-inhibitory receptors such as PD-1 or CTLA-4 by recruiting SH2 domain-containing phosphatases.

La myasthénie (Myasthenia Gravis) est une maladie neuromusculaire impliquant des auto-anticorps dirigés majoritairement contre le récepteur à l’acétylcholine (RACh) et entrainant une fatigabilité musculaire. Ces auto-anticorps pathogènes sont produits principalement par le thymus qui présente une hyperplasie caractérisée par le développement de centres germinatifs ectopiques. De récentes études ont démontré la surexpression de chimiokines dans le thymus des patients et la présence anormale de vaisseaux sanguins de type HEV (cellules endothéliales à paroi haute). L’objectif de ma thèse a été de mieux comprendre les mécanismes physio-pathologiques conduisant à l’hyperplasie thymique en étudiant le rôle des chimiokines dans la myasthénie.Nous avons tout d’abord démontré que le nombre de HEV thymiques est proportionnel au degré d’hyperplasie suggérant leur implication directe dans le recrutement des cellules périphériques. En analysant les chimiokines exprimées sur ces HEV, nous observons l’expression sélective de SDF-1/CXCL12. En parallèle, la présence de lymphocytes B, de cellules dendritiques myéloïdes ou plasmacytoïdes et de monocytes/macrophages exprimant le récepteur au SDF-1, CXCR4, a été observée au niveau des HEV. En périphérie, nous montrons une diminution de l’expression de CXCR4 ainsi que du nombre de mDC et de monocytes dans le sang des patients suggérant le recrutement de ces cellules dans le thymus.Le thymus des patients myasthéniques est aussi caractérisé par une surexpression de la chimiokine CXCL13 par les cellules épithéliales thymiques. Pour mieux comprendre les mécanismes conduisant à l’hyperplasie thymique, nous avons développé un modèle de souris transgéniques avec surexpression thymique de CXCL13. Dans le thymus de ces souris, nous observons une surexpression de CXCL13 et une augmentation de nombre de lymphocytes B, notamment pour les souris jeunes. Nous étudions maintenant si l’immunisation de ces souris avec du RACh purifié induit une myasthénie expérimentale associée à une hyperplasie thymique ; un nouveau modèle animal de la maladie qui se rapprocherait mieux de la pathologie humaine.Dans la myasthénie, le thymus est aussi caractérisé par une signature inflammatoire, avec notamment une surexpression d’interféron de type I (IFN-I). Nous démontrons que le Poly(I:C), une molécule mimant les effets des ARN double-brin, induit spécifiquement la surexpression du RACh-α par les cellules épithéliales thymiques humaines via la libération d’IFN-I. L’IFN-I entraine aussi la surexpression des chimiokines CXCL13 et CCL21 comme dans le thymus des patients myasthéniques. Chez des souris C57Bl6, mais pas chez des souris KO pour le récepteur à l’IFN-I, des injections de Poly(I:C) entrainent des modifications thymiques avec une surexpression spécifique de RACh-α, d’IFN-I et de chimiokines. En périphérie, ces injections entrainent l’apparition dans le sérum d’anticorps contre le RACh-α spécifiques de la myasthénie.L’ensemble de ces résultats suggère que dans le thymus des patients myasthéniques, le développement anormal de HEV exprimant du SDF-1 et la surexpression de CXCL13 joueraient un rôle central dans le recrutement de cellules périphériques. Ces cellules, une fois dans l’environnement inflammatoire caractéristique du thymus myasthénique, pourraient alors développer une réaction auto-immune contre le RACh. De nouvelles molécules thérapeutiques contrôlant l’expression de ces chimiokines ou l’angiogenèse pourraient diminuer le développement de l’hyperplasie thymique et éviteraient la thymectomie ou l’utilisation des glucocorticoïdes par les patients atteints de myasthénie. / Autoimmune myasthenia gravis (MG) is a muscular disease mediated by autoantibodies, mainly directed against the acetylcholine receptor (AChR). The pathogenic antibodies are especially produced in the thymus, which is often characterized by a hyperplasia with germinal centers. Recent studies demonstrated the overexpression of chemokines and the abnormal development of high endothelial venules (HEV) in the MG thymus. The aim of my thesis was to better understand the mechanisms that lead to thymic hyperplasia in MG by analyzing the role of chemokines in peripheral cell recruitment. We demonstrated that the number of HEVs correlated with the degree of hyperplasia suggesting a direct link between HEVs and peripheral cell recruitment. To define its mechanism of action, we examined which chemokines were expressed on thymic HEVs. We uniquely detected SDF-1 and observed that B cells, myeloid dendritic cells (mDCs), plasmacytoid DCs and monocytes/macrophages that expressed the SDF-1 receptor CXCR4 localized inside and around thymic HEV. In parallel we observed a decreased CXCR4 expression and a decreased number of mDCs and also monocytes in the periphery suggesting their recruitment to the MG thymus. As the MG thymus was recently characterized by the overexpression of CXCL13 in thymic epithelial cells (TECs), we investigated its contribution to thymic hyperplasia. We therefore generated a transgenic mouse model overexpressing in medullary TECs CXCL13 under the control of keratin 5. We demonstrated that transgenic K5-CXCL13 mice specifically overexpressed CXCL13 in the thymus, while no other tested chemokines were upregulated. Preliminary results showed that elevated levels of CXCL13 resulted in an increased number of B cells in the thymus of transgenic mice, which localized preferentially in loose aggregates in medullary areas. We are presently investigating if immunization with purified AChR induces experimental MG with thymic hyperplasia in these mice. Myasthenic mice with a hyperplastic thymus could present a new animal model for MG with a phenotype that is closer to the human disease than the current MG model. As the hyperplastic MG thymus displays the hallmarks of a viral signature, we investigated the effect of pathogen-associated molecules on thymic changes associated with MG. We demonstrated that dsRNA signaling induced by Poly(I:C) specifically triggers the overexpression of α-AChR in human TECs through the release of IFN-I. We also observed that IFN-I was able to upregulate CXCL13 and CCL21, similarly to what is observed in the MG thymus. In addition, Poly(I:C) injections in wildtype mice, but not in IFN-I receptor KO mice, specifically increase thymic expression of α-AChR and, in parallel, CXCL13 and CCL21 expression. In periphery, Poly(I:C) even induced an anti-AChR autoimmune response characterized by a significant production of serum anti-AChR antibodies and a specific proliferation of B cells. Overall the results obtained in the course of my PhD showed that the abnormal development of SDF-1-expressing HEVs and the CXCL13 overexpression play a central role in the recruitment of peripheral cells to the MG thymus. Once these cells have arrived in the inflammatory environment, which is characteristic for MG, they could develop an autoimmune reaction against AChR. New therapeutic molecules that control chemokine expression and angiogenic processes could diminish the development of thymic hyperplasia and avoid thymectomy or the use of corticoids.

Les espèces de la famille des Mycobacteriaceae sont caractérisées par une enveloppe bactérienne épaisse, riche en lipides, de structures uniques, connus pour être d'importants immunomodulateurs. Les mycobactéries sont majoritairement non pathogènes et sont rapidement éliminées par le système immunitaire de l'hôte. Cependant, certaines espèces causent des pathologies graves pour l'homme. Parmi ces espèces, M. tuberculosis, agent étiologique de la tuberculose ou M. abscessus, pathogène opportuniste responsable de mycobactérioses chez les patients immunodéprimés, sont capables d'échapper aux mécanismes fondamentaux du système immunitaire afin de se maintenir au sein des macrophages. Parmi ces mécanismes, l'autophagie, processus cellulaire de dégradation de composants cytoplasmiques par les lysosomes, est impliquée dans l'immunité anti-mycobactérienne en limitant la multiplication intracellulaire des mycobactéries. Les mécanismes moléculaires de l'activation de l'autophagie dans un contexte d'infection à mycobactérie et les mécanismes d'inhibition du processus mis en place par les mycobactéries pathogènes ou opportunistes sont partiellement caractérisés. Ainsi les objectifs principaux de ma thèse furent de (i) caractériser la réponse autophagique des macrophages suite à l'infection par trois espèces de mycobactéries, M. smegmatis (non pathogène), M. abscessus (opportuniste) et M. tuberculosis (pathogène) ; et (ii) de déterminer le rôle de deux facteurs de virulence lipidiques, les dimycocérosates de phthiocérols (DIM) et les sulfolipides (SL) dans la modulation du processus autophagique. Les résultats de ce travail de thèse ont permis (i) de caractériser un nouvel mécanisme d'induction de l'autophagie, ne reposant pas sur l'ubiquitination préalable de la mycobactérie et impliquant l'activation de la voie de signalisation des TLRs et, (ii) grâce à l'utilisation de différents mutants, de montrer que les lipides DIM, SL de M. tuberculosis et les glycopeptidolipides (GPL) de M. abscessus sont impliqués dans la limitation du processus autophagique au sein des macrophages. Ce travail de thèse met en évidence de nouveaux facteurs cellulaires et mycobactériens impliqués dans la régulation du processus autophagique, facteurs qui pourraient être des cibles potentielles dans le développement de vaccin ou de thérapies basées sur les défenses de l'hôte. / Mycobacteria are a large family of bacteria characterized by an atypical cell envelope rich in exotic lipids and glycoconjugates. Although most members of the mycobacteria family are non-pathogenic, a few members such as M. tuberculosis or M. abscessus are pathogenic or opportunistic for humankind. These mycobacteria cause diseases such as Tuberculosis or a wide array of infections in immunocompromised patients, and are able to escape fundamental mechanisms of macrophage innate immune responses. Amongst these mechanisms, autophagy, which is the selective engulfment of cytoplasmic components and degradation by lysosomes, contributes to anti-mycobacterial immunity by limiting the intracellular growth of mycobacteria. The molecular mechanism behind anti-mycobacterial autophagy and the strategies employed by pathogenic or opportunistic mycobacteria to limit this process have yet to be fully uncovered. My thesis project aimed to (i) decipher the autophagic response in macrophages induced by three species of mycobacteria: a non-pathogenic M.smegmatis, an opportunistic M.abcessus and a pathogenic M.tuberculosis and (ii) to determine the role of two lipidic virulence factors, phthiocerols of dimycocerosates (DIM) and sulfolipids (SL) in the modulation of the autophagy process to advantage the mycobacteria. This work has (i) characterized a novel induction mechanism of autophagy, which does not rely on the ubiquitination of the mycobacteria and implicates the activation of TLR signaling, and (ii) has shown that M. tuberculosis lipids DIM and SL and M abscessus glycopeptidolipid (GPL) are involved in the limitation of the autophagy process inside macrophages. Overall, this work provides novel regulation mechanisms of autophagy pathway during macrophage encounter with mycobacteria species, mechanisms that could be potential targets in the development of host-based therapy or vaccine against mycobacterial infections.

Il est connu depuis de nombreuses années que le métabolisme des cellules cancéreuses diffère de celui des cellules saines. La Restriction Calorique (RC) est connue pour prolonger la durée de vie et pour limiter l’oncogenèse. Ainsi, il a été montré que la RC et ses mimétiques comme le 2-deoxyglucose (2DG) augmentent l’efficacité de la chimiothérapie et peuvent aussi induire une immunité anti-tumorale. J’ai pu montrer qu’en régulant le métabolisme via la restriction calorique (ou des mimétiques) nous pouvions moduler l’expression de la protéine anti-apoptotique Mcl-1. Ainsi nous avons établi in vivo et in vitro que la RC restaure la sensibilité des cellules de lymphome à l’apoptose induite par un inhibiteur de Bcl-2/XL, l’ABT-737. Nous avons aussi établi que ces effets sont indépendants de la protéine p53 et/ou des « protéines BH3-only ». La deuxième partie de mon travail a été d’élucider les mécanismes moléculaires mis en place lors de la Chimiothérapie Hyperthermique Intra péritonéale (CHIP) pouvant expliquer les effets bénéfiques observés chez les patients atteints d’une carcinose péritonéale (CP). Une partie de ces bénéfices sont dus à la mise en place d’une immunité anti-tumorale. En utilisant des modèles in vivo et in vitro j’ai mis en évidence l’implication de la protéine du choc thermique 90 (Hsp90) dans l’effet observé. Ainsi, l’inhibition spécifique de la Hsp90 réverse les effets protecteurs de la CHIP, soulignant l’importance de cette protéine dans notre modèle d’immunité anti-tumorale. / The link between cell metabolism and cancer at the cellular level has long been known. Caloric restriction (CR) is known to prolong lifespan and to protect from cancer incidence. The molecular mechanisms involved in these benefic effects have been evaluated and may offer new opportunities for therapeutic intervention. Moreover, CR and CR-mimetics such as 2-deoxyglucose (2DG) has been shown to enhance chemotherapy efficiency and to induce an anti-cancer immune response. During the period of my PhD I demonstrated how the modulation of metabolism through caloric restriction or through its mimetics could significantly reduce the expression of the anti-apoptotic protein Mcl-1 and sensitize lymphoma-bearing mice to apoptosis induced by a Bcl-2/XL inhibitor, ABT-737. We have demonstrated that CR can control Mcl-1 translation and sensitize cells to ABT-737-induced death regardless of the presence or absence of p53 and/or of the main “BH3-only proteins”. Then, I focused on deciphering the molecular mechanisms allowing the Hyper-thermic Intra-Peritoneal Chemotherapy (HIPEC) to be beneficial to patients suffering from peritoneal carcinomatosis. Part of the protective effect was mediated through the induction of an efficient anti-cancer immune response. Next, I showed the involvement of heat shock proteins 90 (Hsp90) in the observed effect. Indeed, when Hsp90 was blocked we lost the protection induced by the HIPEC-treated cells, therefore underling the role of Hsp90 in this HIPEC-dependent induction of anti-cancer immune response.

Chez le porc, les trois gènes du CMH de classe I non classiques (gènes SLA-Ib) SLA-6, -7 et -8 sont peu étudiés alors que ce sont des candidats majeurs comme homologues fonctionnels des gènes humains HLA-E, -F et -G qui font l'objet de travaux soutenus de par leur rôle dans la tolérance fœto-maternelle lors de la grossesse chez la femme notamment. Notre objectif a consisté à analyser le polymorphisme, la transcription et l'expression des protéines de ces trois gènes d'intérêt. Nous avons montré que les trois gènes sont transcrits dans une large gamme de tissus, avec une expression prépondérante dans les tissus lymphoïdes, le système digestif et les poumons. Les trois gènes expriment des transcrits qui codent pour des protéines de pleine longueur dont la traduction et la prédiction de conformation sont compatibles avec la présentation de peptides à la surface cellulaire. Les gènes SLA-6 et -7 expriment des transcrits alternatifs qui pourraient coder pour des isoformes solubles, alors qu'un unique transcrit a été trouvé pour le gène SLA-8. Un épissage alternatif dans la région 3' non codante en aval du codon de terminaison a également été identifié pour SLA-7, suggérant l'existence de mécanismes de régulation post-transcriptionnelle pour ce gène. Les analyses de polymorphisme ont confirmé des variations nucléotidiques limitées mais mis en évidence une variation du nombre de copies du gène SLA-7 selon les animaux. Des analyses sont encore en cours pour caractériser la spécificité d'anticorps monoclonaux dirigés contre les molécules SLA-Ib dans des expériences de transfections transitoires en cultures de cellules. Nos résultats sont une contribution importante à la caractérisation des gènes SLA-Ib chez le porc et permettront de poursuivre avec des approches plus fonctionnelles visant l'analyse de leurs possibles fonctions dans des mécanismes liés à l'immuno-tolérance.