La voie JAK / STAT est une voie majeure de signalisation intracellulaire, activée par plusieurs cytokines, y compris par les interférons (IFNs). Mon laboratoire a précédemment établi que l'endocytose et le trafic du récepteur de l’IFN alpha/beta (IFNAR) jusqu’à l'endosome précoce, joue un rôle clé dans l’activation de la voie de signalisation JAK/STAT et dans les activités antivirales et antiprolifératives induites par les IFNs de type I. Le récepteur de l’IFN de type I se compose de deux sous-unités: IFNAR1 et IFNAR2. Durant le trafic du récepteur vers l'endosome précoce, les deux sous-unités prennent des itinéraires différents - IFNAR1 est ubiquitiné et dégradé au lysosome tandis que IFNAR2 est recyclé vers la membrane plasmique. Les mécanismes moléculaires permettant un trafic différent des IFNAR1 et IFNAR2 restent mal compris.J’ai tout d’abord étudié le trafic intracellulaire des sous-unités IFNAR1 et IFNAR2 et j’ai pu montrer que les protéines Rab4 et Rab11 sont nécessaires au recyclage d’IFNAR2 à la membrane plasmique. Par la suite, j’ai identifié le complexe rétromère endosomal - VPS26A/VPS29/VPS35 comme un partenaire d’interaction avec IFNAR2 nécessaire pour son recyclage. En outre, j’ai montré que le complexe rétromère contrôle la séparation spatiotemporelle des sous-unités IFNAR1 et IFNAR2 au niveau de l'endosome précoce. En effet, la déplétion du complexe rétromère entraine une prolongation de l’association endosomale de deux sous-unités et une prolongation de la signalisation JAK/STAT induite par l’IFN tant pour la réponse précoce (phosphorylation de STAT1) que la réponse à plus long terme (expression des gènes stimulés par l'IFN). Des résultats en cours de publication par l’équipe montrent un rôle d’ESCRT-0 dans l’initiation de la signalisation JAK/STAT. J’ai montré que le rôle de la machinerie ESCRT dans ce processus est limité au complexe ESCRT-0. Les sous-complexes en aval d’ESCRT-0, bien que nécessaires à la dégradation d’IFNAR1, ne sont pas impliqués dans l’activation de la voie JAK/STAT.En conclusion, ces résultats nous ont permis d’établir un modèle dans lequel le retromère joue un rôle clef dans la régulation spatio-temporelle du tri endosomal d’IFNAR et de la signalisation JAK/STAT au niveau de l’endosome précoce. Après la séparation rétromère-dépendante des sous-unités du récepteur et la terminaison de la signalisation JAK/STAT, la dégradation lysosomale d’IFNAR1 est assurée par la machinerie ESCRT en aval d’ESCRT-0. / The JAK/STAT pathway is a major intracellular signaling pathway that is activated by several cytokines including interferons (IFNs). My laboratory has previously established that endocytosis and trafficking of the IFN alpha/beta receptor (IFNAR) to the early endosome is key for the activation of JAK/STAT signaling and for the antiviral and antiproliferative activities induced by type I IFNs. The functional type I IFN receptor - IFNAR - consists of two subunits: IFNAR1 and IFNAR2. Upon endocytosis to the early endosome, both subunits take different trafficking routes – IFNAR1 is ubiquitinated and degraded in the lysosome, whereas IFNAR2 recycles back to the plasma membrane. The molecular mechanisms behind the separation of IFNAR1 and IFNAR2, as well as their distinct trafficking routes remain poorly understood.First, I studied the intracellular trafficking of IFNAR1 and IFNAR2 subunits and showed the requirement for Rab4 and Rab11 in IFNAR2 recycling to the plasma membrane. Next, I identified the endosomal retromer complex – VPS26A/VPS29/VPS35 as an IFNAR2 interacting partner, required for IFNAR2 recycling. Additionally, I was able to show that retromer controls the spatiotemporal separation of IFNAR1 and IFNAR2 subunits at the early endosome. Indeed, retromer depletion resulted in prolonged endosomal association of both subunits and prolonged activation of IFN-induced JAK/STAT signaling, at both early (STAT1 phosphorylation) and longer time response (IFN-stimulated gene expression). Unpublished results of our team indicate the role of ESCRT-0 in initiation of the IFN-mediated JAK/STAT signaling. I found that role of the ESCRT machinery in this process is limited to the ESCRT-0. ESCRT subcomplexes downstream of ESCRT-0, although required for IFNAR1 degradation, are not involved in activation of the JAK/STAT pathway.In conclusion, these results permit us to draw a model in which the retromer is a key spatiotemporal regulator of IFNAR endosomal sorting and the JAK/STAT signaling at level of the early endosome. Once retromer-mediated subunits separation is accomplished and JAK/STAT signaling is terminated, ESRCT machinery downstream to ESCRT-0 mediates IFNAR1 lysosomal degradation.

Toxoplasma gondii est un parasite répandu, ayant un impact médical et vétérinaire. Chez les hôtes intermédiaires, les tachyzoïtes et les bradyzoïtes sont responsables de la toxoplasmose aiguë (TA) et chronique (TC), respectivement. Sous la réponse immunitaire, la TA évolue en TC, se manifestant par des kystes latents dans le cerveau et les muscles squelettiques. De plus, une forte corrélation existe entre la TC et plusieurs neuropathologies et cancers. Chez les patients immunodéprimés, la TC peut être réactivée et conduire à une maladie potentiellement fatale. Les traitements actuels ciblent principalement les TA, et présentent plusieurs effets secondaires. Nous nous sommes concentrés sur la TC et la compréhension de ses mécanismes moléculaires. Nous avons d’abord étudié l’efficacité de l’imiquimod contre la TA et la TC. Au cours de la TA, l'imiquimod a entraîné le recrutement de cellules T dans le péritoine et la rate de souris traitées et a considérablement diminué le nombre de kystes cérébraux lors de l'établissement de la TC. Remarquablement, le gavage de souris avec les kystes cérébraux restants chez des souris traitées à l'imiquimod n'a pas pu induire de TC. Après l'établissement de la TC, nous avons démontré que l'imiquimod réduisait considérablement le nombre de kystes cérébraux chez les souris chroniquement infectées et augmentait les récepteurs Toll-Like 11 et 12, qui se lient à une protéine du tachyzoïte, la profiline. Parallèlement, l’expression de TLR-7 augmentait, probablement par son agoniste, l'imiquimod. L'imiquimod induit une interconversion, comme l'indiquent la diminution du taux de protéine P21 et l'augmentation du taux de protéine P30, exprimées exclusivement et respectivement chez les bradyzoïtes et les tachyzoïtes. Les voies en aval de TLR-11/12 ont été activées via la voie MyD88 de signalisation, entraînant une induction ultérieure de la réponse immunitaire. In vitro, l'imiquimod n’affecte pas la souche Toxoplasma dépourvue de profiline, suggérant un rôle via le complexe Profilin/TLR-11/12. Enfin, le traitement par l'imiquimod a régulé positivement les transcrits des ligands 9 (CXCL9) et 10 (CXCL10), connus pour induire le recrutement de lymphocytes T dans des foyers réactivés du Toxoplasme afin d'éliminer l'infection.Ensuite, nous nous sommes concentrés sur les mécanismes moléculaires impliqués dans la TA et particulièrement dans la TC. Nous avons caractérisé P18, un membre de la superfamille SRS. Lorsque nous avons supprimé P18, la virulence était atténuée au cours de la TA, dû à un échappement plus rapide des tachyzoïtes du péritoine de souris, parallèle à un recrutement significatif de cellules dendritiques. De manière concomitante, moins de tachyzoïtes étaient détectés dans la rate, tandis que plus de parasites ont atteint le cerveau de souris infectées. L’élimination de P18 a augmenté le nombre de kystes de bradyzoïtes in vitro et dans le cerveau de souris infectées. Une expression induite de cytokines, notamment CXCL9 et 10, a également été observée. L’immunosuppression de souris KO P18 infectées a retardé la réactivation. L’infection orale de souris immunodéficientes ayant des macrophages fonctionnels a montré un prolongement de survie, contrairement aux souris n’ayant pas de macrophage, soulignant un rôle de l'IFN-g dans l’interconversion. Collectivement, ces données confirment le rôle de P18 dans la modulation de la réponse immunitaire, facilitant le passage des tachyzoïtes dans le cerveau et favorisant la formation de kystes. P18 joue également un rôle central dans la réactivation et la dissémination de parasites de manière dépendante de l'IFN-g. Dans l'ensemble, nous avons montré le potentiel thérapeutique prometteur de l'imiquimod contre la toxoplasmose et caractérisé le rôle de P18 dans l'immunomodulation afin de contrôler la dissémination et l'interconversion. Notre étude ouvre la voie à de nouvelles approches thérapeutiques contre la toxoplasmose, sa persistance et sa réactivation. / Toxoplasma gondii is a prevalent parasite of medical and veterinary impact. In intermediate hosts, tachyzoïtes and bradyzoïtes are responsible for acute and chronic toxoplasmosis (AT and CT), respectively. In immunocompetent patients, AT evolves, due to the host immunity, into a persistent CT, which manifests as latent tissue cysts in the brain and skeletal muscles. CT correlates with several neuro-pathologies and cancers. In immunocompromised patients, CT may reactivate and poses a life threatening condition. Current treatments primarily target AT, are limited to general anti-parasitic/anti-bacterial drugs, and associate with several limitations. Here, we focused on targeting CT and understanding its molecular mechanisms. First, we explored the efficacy of Imiquimod against AT and CT. During AT, Imiquimod led to recruitment of T cells to peritoneum and spleen of treated mice and significantly decreased the number of brain cysts upon establishment of CT. Remarkably, gavage of mice with the remaining brain cysts from Imiquimod treated mice, failed to induce CT. Post-establishment of CT, we demonstrated that Imiquimod sharply reduced the number of brain cysts in chronically infected mice, and significantly increased Toll-Like Receptors 11 and 12. These TLRs are usually expressed by dendritic cells and monocytes, and bind a tachyzoïte actin-binding protein, profilin. Concomitantly, TLR-7 was upregulated, likely by its agonist Imiquimod. Imiquimod induced interconversion as documented by the decreased protein levels of P21, and increased protein levels of P30, exclusively expressed in bradyzoïtes and tachyzoïtes respectively. Pathways downstream from TLR-11/12 were activated, through MyD88 dependent TLR signaling, which resulted in subsequent immune response induction. In vitro, Toxoplasma strain lacking profilin, does not respond to Imiquimod, suggesting a role through Profilin/TLR-11/12. Finally, Imiquimod treatment upregulated the transcript expression levels of Chemokine (C-X-C motif) ligand 9 (CXCL9) and 10 (CXCL10), known to induce T cell recruitment to reactivated Toxoplasma foci to clear the infection.Then, we focused on molecular mechanisms involved in AT and notably CT. We characterized P18, a Surface-Antigen 1 (SAG-1) Related Sequence (SRS) superfamily member. When we deleted P18, the virulence was attenuated during AT. Indeed, P18 depletion led to a faster clearance of the parasites from the peritoneum of mice, paralleled by a substantial recruitment of dendritic cells, presumably a vehicle for tachyzoïte dissemination. Concomitantly, a lower number of tachyzoïtes was detected in the spleens while a higher number of parasites reached the brains of infected mice. P18 depletion increased the number of bradyzoïte cysts, in vitro and in the brains of infected mice. An induced expression of cytokines/chemokines, including CXCL9 and 10 was also observed. Immunosuppression of infected mice with KO P18, delayed reactivation. Oral infection of Severe Combined Immunodeficiency (SCID) (with IFN-g secreting macrophages), and NOD/Shi-scid/IL-2Rgnull (NSG) mice (lacking IFN-g), showed a significant prolonged survival in infected SCID but not NSG mice. This underlines a role for IFN-g in the conversion from bradyzoïtes to tachyzoïtes. Collectively, these data support a role of P18 in orchestrating the immune response, which ultimately facilitates tachyzoïte trafficking to the brain and favors cyst formation. P18 plays also a central role in parasite reactivation and dissemination in an IFN-g dependent fashion.Altogether, we showed the promising therapeutic potential of Imiquimod against toxoplasmosis and characterized P18 role in immunomodulation to control dissemination and interconversion. Our study paves the path towards new therapeutic approaches against toxoplasmosis. It tackled key questions pertaining to establishment, maintenance and reactivation of CT and should result in a comprehensive solution to this endemic disease.

L’existence d’un partage des tâches a été démontrée au sein de nombreux systèmes biologiques et ce notamment en immunologie où il a été décrit dans le contexte de différentes sous-populations d’un même type cellulaire. Les cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDC) jouent un rôle clé lors des infections virales. Les pDCs ont la capacité de sécréter de grandes quantités d’interférons de type I et de se différencier en cellules dendritiques matures capables d’activer une réponse immunitaire adaptative. Il a été proposé que ces fonctions innées et adaptatives soient séquentiellement induites après activation virale. Au cours de ma thèse, je me suis intéressée à ces deux fonctions principales des pDC et je suis arrivée à la description de différentes sous-populations de pDC activées : PD-L1+CD80- (P1), PD-L1+CD80+ (P2) and PD-L1-CD80+ (P3), démontrant qu’il existe un partage des tâches entre ces sous-types. P1 produit spécifiquement de l’IFN-α, indiquant une spécialisation en immunité innée, et promeut une réponse tolérogénique des cellules T CD4. Inversement, P3 induit une forte activation des cellules T CD4 naïves et une polarisation de type Th2, démontrant une spécialisation fonctionnelle dans l’immunité adaptative. P2 possède un profil fonctionnel intermédiaire. Plutôt qu’un lien séquentiel, nos résultats indiquent une exclusion réciproque des fonctions innées et adaptatives entre ces différents sous-types de pDC / Under microbial stimulation plasmacytoid pre-dendritic cells (pDC) secrete large amounts of type I interferon (IFN) and differentiate into mature dendritic cells capable of activating T cells. These innate and adaptive functions are thought to be induced sequentially in pDC through triggering of the IRF-7 and NFkB pathways, respectively. We found that viral activation of pDC induced their differentiation into three phenotypically distinct subsets: PD-L1+CD80- (P1), PD-L1+CD80+ (P2) and PD-L1-CD80+ (P3). P1 specifically produced IFN-α, indicating a specialization in innate immunity, while promoting weak activation and high IL-10 expression in CD4 T cells. Conversely, P3 showed increased expression of surface costimulatory molecules, improved migratory capacity, strong naïve CD4 T cell activation, and induction of Th2 differentiation. P2 had an intermediate functional profile. No conversion could be induced between subsets. We identified P1 in psoriatic skin, and blood from active lupus patients. Our results indicate reciprocal exclusion, rather than sequential link, of innate and adaptive pDC functions, with important implications in immune regulation and immunopathology.

Le réovirus de mammifères est un virus oncolytique à l’étude pour sa capacité à infecter et détruire préférentiellement les cellules cancéreuses. Les liens entre le potentiel oncolytique du réovirus et son induction des voies de signalisation de l’interféron méritent des éclaircissements. Encore à ce jour, les déterminants viraux et les composantes cellulaires impliqués dans la réponse interféron lors de l’infection par ce virus demeurent à être mieux caractérisés. Des virus mutants ont préalablement été générés à partir d’un virus fortement inducteur d’interféron (T3DK) dans le fond génétique d’un virus faiblement inducteur d’interféron (T3DS) afin d’étudier les effets de certains polymorphismes. Cependant, les mécanismes de ces déterminants viraux et comment leurs polymorphismes les modifient pour amplifier ou restreindre l’induction d’interféron sont encore incertains. Notre approche a permis de révéler que les protéines μ2 et λ1 du réovirus modulent les événements précoces menant à la reconnaissance virale et à la réponse interféron. Nous avons découvert que le phénotype d’induction d’interféron sous l’effet de μ2, λ1 ou μ2 et λ1 provenant de T3DK était corrélé entre les niveaux protéiques et transcriptionnels. De plus, la présence simultanée de μ2 et λ1 (de T3DK) avait un effet synergique provoquant des niveaux d’interféron plus qu’additifs par rapport à la présence de μ2 ou de λ1 seuls. D’autre part, la transfection d’ARN extrait tôt de cellules infectées (mais pas celle d’ARN extrait tardivement) provoque une induction d’interféron qui suit cette même tendance. Par conséquent, les résultats démontrent que plusieurs protéines du réovirus pourraient s’acquitter de rôles multiples qui convergent vers la modulation de la réponse interféron. Cela laisse paraître les rôles envisageables de μ2 et λ1 dans le désassemblage, la participation à l’exposition du génome viral et/ou dans la contribution au sein du complexe de transcription viral. L’analyse comparative de virus mutants conçus par génétique inverse et qui sont à même de contrôler la réponse interféron semble une piste intéressante pour mieux appréhender les implications des polymorphismes dont ils sont porteurs. Cette approche pourrait fournir une meilleure compréhension du réovirus et être utile dans la perspective d’optimisation du potentiel oncolytique du réovirus. / The mammalian reovirus is an oncolytic virus under study for its ability to preferentially infect and destroy cancer cells. The links between the oncolytic potential of reovirus and its induction of interferon signaling pathways require clarification. Still to this day, the viral determinants and cellular components involved in the interferon response upon infection with this virus remain to be better characterized. Mutant viruses were previously generated from a high interferon-inducing virus (T3DK) in the genetic background of a low interferon-inducing virus, (T3DS) to study the effect of certain polymorphisms. However, the mechanisms of these viral determinants and how their polymorphism modify them to amplify or limit interferon induction are still unclear. Our approach revealed that the μ2 and λ1 proteins modulate early events leading to viral recognition and interferon response. We found that the phenotype of interferon induction under the effect of μ2, λ1 or μ2 and λ1 from T3DK showed a correlation between protein and transcriptional levels. Furthermore, the simultaneous presence of μ2 and λ1 (from T3DK) had a synergistic effect causing more than additive interferon levels compared with the presence of μ2 or λ1 alone. On the other hand, transfection of RNA extracted from early-infected cells (but not RNA extracted from late-infected cells) caused interferon induction following this same trend. Therefore, the results demonstrate that several proteins from reovirus could have multiple roles that converge to modulate the interferon response. This suggests potential roles for μ2 and λ1 in disassembly, participation in viral genome exposure, and/or contribution within the viral transcription complex. The comparative analysis of mutant viruses engineered by reverse genetics, and which are able to modulate the interferon response, would be an interesting avenue to better understand the implications of the polymorphisms they carry. This approach could provide a better understanding of the reovirus and be useful in the perspective of optimizing the oncolytic potential of this virus.

Le virus de l’hépatite C (VHC) est un virus à ARN simple brin positif (ssARN) qui se replique dans le foie. Deux cents millions de personnes sont infectées par le virus dans le monde et environ 80% d’entre elles progresseront vers un stade chronique de l’infection. Les thérapies anti-virales actuelles comme l’interféron (IFN) ou la ribavirin sont de plus en plus utilisées mais ne sont efficaces que dans la moitié des individus traités et sont souvent accompagnées d’une toxicité ou d’effets secondaires indésirables. Le système immunitaire inné est essentiel au contrôle des infections virales. Les réponses immunitaires innées sont activées suite à la reconnaissance par les Pathogen Recognition Receptors (PRRs), de motifs macromoléculaires dérivés du virus appelés Pathogen-Associated Molecular Patterns (PAMPs). Bien que l'activation du système immunitaire par l'ARN ou les protéines du VHC ait été largement étudiée, très peu de choses sont actuellement connues concernant la détection du virus par le système immunitaire inné. Et même si l’on peut très rapidement déceler des réponses immunes in vivo après infection par le VHC, l’augmentation progressive et continue de la charge virale met en évidence une incapacité du système immunitaire à contrôler l’infection virale. Une meilleure compréhension des mécanismes d’activation du système immunitaire par le VHC semble, par conséquent, essentielle au développement de stratégies antivirales plus efficaces. Dans le présent travail nous montrons, dans un modèle de cellule primaire, que le génome ARN du VHC contient des séquences riches en GU capables de stimuler spécifiquement les récepteurs de type Toll (TLR) 7 et 8. Cette stimulation a pour conséquence la maturation des cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDCs), le production d’interféron de type I (IFN) ainsi que l’induction de chémokines et cytokines inflammatoires par les différentes types de cellules présentatrices d’antigènes (APCs). Les cytokines produites après stimulation de monocytes ou de pDCs par ces séquences ssARN virales, inhibent la production du virus de façon dépendante de l’IFN. En revanche, les cytokines produites après stimulation de cellules dendritiques myéloïdes (mDCs) ou de macrophages par ces mêmes séquences n’ont pas d’effet inhibiteur sur la production virale car les séquences ssARN virales n’induisent pas la production d’IFN par ces cellules. Les cytokines produites après stimulation des TLR 7/8 ont également pour effet de diminuer, de façon indépendante de l’IFN, l’expression du récepteur au VHC (CD81) sur la lignée cellulaire Huh7.5, ce qui pourrait avoir pour conséquence de restreindre l’infection par le VHC. Quoiqu’il en soit, même si les récepteurs au VHC comme le CD81 sont largement exprimés à la surface de différentes sous populations lymphocytaires, les DCs et les monocytes ne répondent pas aux VHC, Nos résultats indiquent que seuls les macrophages sont capables de reconnaître le VHC et de produire des cytokines inflammatoires en réponse à ce dernier. La reconnaissance du VHC par les macrophages est liée à l’expression membranaire de DC-SIGN et l’engagement des TLR 7/8 qui en résulte. Comme d’autres agonistes du TLR 7/8, le VHC stimule la production de cytokines inflammatoires (TNF-α, IL-8, IL-6 et IL-1b) mais n’induit pas la production d’interféron-beta par les macrophages. De manière attendue, la production de cytokines par des macrophages stimulés par les ligands du TLR 7/8 ou les séquences ssARN virales n’inhibent pas la réplication virale. Nos résultats mettent en évidence la capacité des séquences ssARN dérivées du VHC à stimuler les TLR 7/8 dans différentes populations de DC et à initier une réponse immunitaire innée qui aboutit à la suppression de la réplication virale de façon dépendante de l’IFN. Quoiqu’il en soit, le VHC est capable d’échapper à sa reconnaissance par les monocytes et les DCs qui ont le potentiel pour produire de l’IFN et inhiber la réplication virale après engagement des TLR 7/8. Les macrophages possèdent quant à eux la capacité de reconnaître le VHC grâce en partie à l’expression de DC-SIGN à leur surface, mais n’inhibent pas la réplication du virus car ils ne produisent pas d’IFN. L’échappement du VHC aux défenses antivirales pourrait ainsi expliquer l’échec du système immunitaire inné à contrôler l’infection par le VHC. De plus, la production de cytokines inflammatoires observée après stimulation in vitro des macrophages par le VHC suggère leur potentielle contribution dans l’inflammation que l’on retrouve chez les individus infectés par le VHC. / Hepatitis C virus (HCV), a positive single stranded RNA (ssRNA) virus that replicates in the liver, infects 200 million people worldwide, with approximately 80% of infected individuals ultimately suffering from chronic HCV infection. Antiviral therapies, including interferon and ribavirin, have improved considerably in recent years, but are effective in only about one-half of those treated, and are associated with significant side effects and toxicity. Innate immune defenses are essential to control viral infection; the innate response is activated through recognition of viral macromolecular motifs known as pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) that are recognized by a multitude of Pathogen recognition receptors (PRRs). Although immune activation induced by HCV RNA or proteins has been extensively studied, the detection of HCV by the innate immune system remains poorly understood. Despite activation of the immune response early after HCV infection in vivo, the persistent increase inpatient HCV viral load suggests the failure of the immune response to control HCV infection. A better understanding of the mechanisms of immune activation induced by HCV is crucial for development of effective strategies for HCV treatment. Here we demonstrate in primary cell models that the HCV genome contained GU-rich RNA sequences that specifically trigger Toll-like receptors (TLR) 7/8, resulting in maturation of plasmacytoid dendritic cells (pDCs) and production of type I interferon (IFN), induction of inflammatory cytokines and chemokines in different antigen presenting cells (APCs). Cytokines produced by monocytes and pDCs upon stimulation of HCV-derived ssRNA inhibited HCV production in an IFN-dependent manner, whereas cytokines produced by myeloid DCs (mDCs) and macrophages had no inhibitory effect on virus production, due to a defect in IFN induction by HCV ssRNA in these cells. TLR7/8 stimulated cytokines also down-regulated the expression of the HCV receptor CD81 on Huh7.5 in an IFN-independent manner that may restrict HCV infection. However, although HCV receptors like CD81 were widely expressed on different subsets of lymphocytes, DCs and monocytes did not respond to HCV particles, and our data indicates that only macrophages sense HCV and produce inflammatory cytokines. The recognition of HCV by macrophages is related to the expression of DC-SIGN on macrophages, and results in TLR7/8 engagement. Similar to a TLR7/8 agonist, HCV stimulation induces inflammatory cytokine production (TNF-α, IL-8, IL-6 and IL-1b) by macrophages but does not stimulate interferon-beta production in macrophages, Congruously, TLR7/8 and HCV RNA mediated cytokine production in macrophages did not inhibit HCV replication. Our results reveal that HCV RNA has the potential to trigger TLR7/8 in DC populations, and initiate an innate immune response against HCV infection that leads to an IFN-dependent suppression of viral replication. However, HCV is able to escape detection by monocytes and DCs, which produce type I IFN and suppress HCV replication when TLR7/8 is engaged. Macrophages possess the capacity to detect HCV, in part because of surface expression of DC-SIGN. In turn, macrophages produce inflammatory cytokines that nevertheless fail to inhibit HCV replication due to lack of IFN-beta production. Evasion of antiviral defense by HCV may explain the failure of innate immunity in control of HCV infection. Moreover, inflammatory cytokine production by macrophages upon HCV stimulation in vitro suggests that activation of macrophages may contribute to inflammation in HCV infected individuals.

Les cytokines jouent un rôle fondamental dans la régulation des processus biologiques via la cascade de signalisation JAK-STAT. Les « Suppressors of Cytokine Signalling » (SOCS), protéines intracellulaires, inhibent la voie JAK-STAT. Plusieurs études supportent leur implication dans des maladies immunitaires, mais peu d’informations sont disponibles sur leur expression par les lymphocytes T humains. Nous postulons que les cytokines Interféron-β(IFN-β) et Interleukine-27 (IL-27), dotées d’un potentiel immuno-régulateur, ont des rôles bénéfiques via l’induction des SOCS. L’impact de l’IFN-β et l’IL-27 sur l’expression des SOCS-1 et SOCS-3 par des cellules T CD8 et CD4 humaines a été étudié en utilisant des cellules sanguines de donneurs sains. L’expression de ces régulateurs a été évaluée aux niveaux de l’ARNm par qRT-PCR et protéique par immunocytochimie. Les SOCS-1 et SOCS-3 ont été rapidement induits en ARNm dans les deux types cellulaires en réponse à l’IFN-β ou l’IL-27 et une augmentation de l’expression a été confirmée au niveau protéique. Afin de mimer les thérapies à base d’IFN-β, les cellules T ont été exposées chroniquement à l’IFN-β. Après chaque ajout de cytokine les cellules T ont augmenté l’expression du SOCS-1, sans moduler le SOCS-3. L’IL-27 a induit les SOCS-1 et SOCS-3 préférentiellement dans les cellules T CD8 ; ceci corrèle avec des résultats du laboratoire démontrant une plus petite expression des récepteurs à l’IL-27 par les lymphocytes T CD4 que les CD8. Notre projet a permis d’élucider l’expression des SOCS dans deux populations de cellules T et de clarifier les mécanismes d’actions de l’IFN-β et l’IL-27. / Cytokines regulate fundamental biological processes via the JAK-STAT signaling pathway. Suppressors of Cytokine Signaling proteins (SOCS), intracellular proteins, inhibit the JAK-STAT pathway. Emerging evidence supports the involvement of SOCS in diseases of the immune system but no data is available regarding their expression in human T cells. We postulate that the cytokines Interferon-β (IFN-β) and Interleukin-27 (IL-27), both potential immuno-regulators, have beneficial roles through the induction of SOCS proteins. The impact of IFN-β and IL-27 on the SOCS-1 and SOCS-3 expression by human CD4 and CD8 T cells was assessed using peripheral blood mononuclear cells from healthy donors. We evaluated the expression of SOCS-1 and SOCS-3 at the mRNA level by qRTPCR and at the protein level by immunocytochemistry. A rapid increase of SOCS-1 and SOCS-3 mRNA levels was observed upon cytokine addition, and such upregulation was confirmed at the protein level. To mimic patients under IFN-β treatment, both T cell subsets were chronically exposed to IFN-β. We observed an increase of SOCS-1 after each stimulation but not for SOCS-3. IL-27 stimulation increased SOCS-1 and SOCS-3 mRNA levels in CD8 T cells but only slightly in CD4 T cells; these observations correlate with previous observations in our laboratory showing less IL-27 receptors on CD4 T cells than CD8 counterparts. Our project determined the distinct expression of SOCS proteins in different human T cells subsets. This study could highlight the mechanism of action of cytokines such as IFN-β and IL-27.

Les fièvres hémorragiques à virus Lassa (LASV) et Ebola (EBOV) représentent un important problème de santé publique en Afrique. Les réponses immunes et la pathogenèse associées à ces maladies sont peu connues. Les cellules NK ont un rôle important dans la réponse immune innée par leurs propriétés cytotoxiques, mais également dans l’induction des réponses adaptatives par leur production de cytokines et leurs interactions avec les cellules dendritiques (DC) et les macrophages. Ce projet s’attache à comprendre le rôle des cellules NK dans le contrôle de la réplication virale et dans l’induction des réponses immunitaires au cours de ces infections. Un modèle in vitro de coculture de cellules NK humaines avec des DC et macrophages autologues a été développé. L’activation des cellules NK et leurs fonctions ont été analysées après l’infection par LASV et EBOV. Par ailleurs, les réponses des cellules NK en réponse à LASV ont été comparées avec celles induites lors de l’infection par le virus Mopeia (MOPV), très proche de LASV mais non pathogène pour l’homme. Les macrophages, mais pas les DC, infectés par LASV ou MOPV induisent l’activation et l’augmentation des capacités cytotoxiques des cellules NK. Toutefois, les cellules NK ne sont pas capables de lyser les cellules infectées et ne produisent pas d’IFN-γ. Les cellules NK s’activent et sont capables de lyser les cellules infectées en présence de macrophages mais également de DC infectés par des LASV mutants. Cependant, les IFN de type I sécrétés en grande quantité en réponse à ces virus ne sont pas impliqués dans l’activation des cellules NK. L’infection par EBOV n’induit qu’une très faible activation des cellules NK en présence de DC ou macrophages et ne conduit pas à la sécrétion de cytokines, ni à la modification du potentiel cytotoxique.Ces résultats permettent d’améliorer la compréhension des réponses immunes et des mécanismes de pathogenèse mis en place lors des fièvres hémorragiques Lassa et Ebola. / The hemorrhagic fevers caused by Lassa (LASV) and Ebola (EBOV) viruses are important problems of public health in Africa. The immune responses and the pathogenesis associated with these diseases are unknown. NK cells are at the crossroads between the innate and adaptive immune responses through their abilities to secrete cytokines and kill the infected cells. The interactions between NK cells and dendritic cells (DC) or macrophages potentiate the immune responses. This project aims to understand the role of NK cells in the control of viral replication and in the induction of immune responses during LASV and EBOV infection.An in vitro model of coculture of human NK cells with autologous DC or macrophages has been set up. Cell activation, cytokine production, proliferation and NK cell-mediated killing were analyzed after the infection with LASV or EBOV. In addition, NK cell functions in response to LASV were compared with those induced during Mopeia virus (MOPV) infection, closely related to LASV but not pathogenic for humans.Here, we show that LASV- or MOPV-infected macrophages, but not DC, induce the activation of NK cells and the increase of their cytotoxic capacity. This process involves cell contact and type I IFN. However, these cells are neither able to kill the infected cells nor produce IFN-γ. NK cells are activated and are able to kill the infected cells when stimulated by mutated LASV-infected macrophages and DC. Surprisingly, the type I IFN which are secreted in high amounts in response to these viruses are not involved in NK cell activation. EBOV infection does not lead to NK cell activation in the presence of DC. EBOV-infected macrophages induce low NK cell activation without cytokine production or cytotoxicity.These results allow to better understand the immune responses and the mechanisms of pathogenesis associated with Lassa and Ebola hemorrhagic fevers.

Le travail présenté porte sur le développement d’une nouvelle technologie innovante, nommée PAT Friday®, visant à produire des protéines recombinantes au sein des sécrétions extracellulaires de plantes carnivores génétiquement modifiées. Deux objectifs ont été fixés : Réaliser la preuve de concept de la technologie sur le modèle expérimental Drosera rotundifolia, en transformant la plante avec des gènes marqueurs et humains afin de mettre en évidence la présence des protéines recombinantes dans la glu ; et développer, après évaluation, la technologie sur un modèle potentiellement industrialisable, Nepenthes alata. Les résultats ont indiqué la présence des deux protéines marqueurs GFP et GUS dans les tissus et dans la glu de Drosera rotundifolia transformées. Les plantes ont également été transformées génétiquement avec les gènes humains de l’interféron gamma et du facteur intrinsèque. Les protéines recombinantes humaines ont été mises en évidence au sein des tissus végétaux. Le potentiel industriel du modèle Nepenthes alata a ensuite été étudié : 10 à 15 kg de protéines totales par hectare et par an peuvent être produits, grâce notamment à des récoltes successives non destructrices, et la possibilité de contrôler l’activité des protéases digestives naturelles. L’élaboration d’un protocole de régénération de la plante a été entreprise par embryogénèse somatique et organogénèse indirecte, en vue de sa transformation génétique. La technologie PAT Friday®, avec des étapes simplifiées d’extraction et de purification des protéines d’intérêt produites dans le liquide digestif, offre de nouvelles perspectives dans le domaine des protéines thérapeutiques produites à partir de plantes / The present work focuses on the development of a new innovating technology, called PAT Friday®, aiming at producing recombinant proteins into the extra-foliar fluid of modified carnivorous plants. Two objectives were assigned to this work : 1- to realize a proof of concept of the technology on the experimental model Drosera rotundifolia, transformed with marker and human genes, to confirm the occurence of the recombinant proteins into glu ; and 2 - to evaluate and develop, the technology on the model Nepenthes alata, more adapted to industrial scaling-up. The results indicate the presence of two marker proteins GUS and GFP inside the tissues and into the glu of modified Drosera rotundifolia plants. The same plant species has also been transformed with human gamma interferon and intrinsic factor genes. The corresponding human recombinant proteins have been detected into the plant tissues. Potential industrial scaling-up has been studied with the species Nepenthes alata. The results show a potential productivity of 10 to 15 kg of total proteins per hectare per year, thanks to non-destructive repeated harvests, and possibility to efficiently control the natural proteinase activity. The elaboration of a regeneration protocol has been undertaken through indirect organogenesis and somatic embryogenesis, with a view to transform genetically this plant. PAT Friday® technology, with simplified extraction and purification methods of the proteins of interest targeted into the liquid secretions, opens new perspectives in the field of therapeutical proteins produced in plants

Cette thèse, consacrée aux myopathies inflammatoires, démontre le rôle dans les maladies auto-immunes des Toll-like récepteurs (TLRs), véritable passerelle entre immunité innée et adaptative, et plus spécifiquement dans le muscle, le rôle fondamental de la cellule musculaire elle-même. Après une présentation globale des myopathies inflammatoires et des différents aspects immunopathologiques, la réponse immunitaire adaptative est abordée en rapportant notamment dans le muscle des myopathies inflammatoires une accumulation de cellules dendritiques matures, et la présence des lymphocytes Th1 et Th17, avec un profil prépondérant Th1. L’implication de l’immunité innée est démontrée in vivo par l’expression musculaire des TLR3 et 7, et des C-type lectin récepteurs, spécifique des myopathies inflammatoires. In vitro, l’activation de la voie TLR3 induit la production par les cellules musculaires d’IL6, de la βchémokine CCL20, contribuant au recrutement et à la différentiation des cellules dendritiques et lymphocytes T, et de l’IFNβ qui participe à la surexpression des antigènes HLA de classe I. Les mécanismes de régulation impliquent une balance cytokinique Th1 et Th17. Finalement, l’importance des précurseurs musculaires immatures est soulignée. Contrairement au tissu musculaire normal, une surexpression des antigènes HLA de classe I, des TLRs, des auto-antigènes et de l’IFNβ, par les précurseurs musculaires immatures, est caractéristique des myopathies inflammatoires. Le rôle central de ces cellules musculaires immatures à potentiel de régénération pourrait expliquer un défaut de réparation associé au processus auto-immun de destruction musculaire. / This thesis, devoted to the inflammatory myopathies, is demonstrating the potential role in autoimmune disorders of Toll-like receptors (TLRs), gateway between innate and adaptive immune system, and more specifically in muscular diseases the fundamental role of muscle cell it-self. After the presentation of the general clinical features and the immunopathology of inflammatory myopathies, the adaptive immune response is the subject of the second part,demonstrating the abnormal accumulation of mature dendritic cells in myositis muscle, and the presence of Th1 and Th17 cells with a predominant Th1 profile. Innate immune system is next investigated, demonstrating the overexpression of TLR3 and 7 and of C-type lectin receptors characteristic of inflammatory myopathies. In vitro, stimulation of the TLR3 pathway in human myoblasts induces the production of IL6 and of the βchemokine CCL20, which in turn participate to the differentiation and the migration of T cells and dendritic cells, and of IFNβ which contributes to HLA class I up-regulation. The expression of TLR3 is differentially regulated by Th1 and Th17 cytokines. Finally, this work strongly implicates immature myoblast precursors in the pathogenesis of inflammatory myopathies. In contrast to normal muscle tissue, myositis tissue is characterized by the overexpression of HLA class I antigens, TLR3 and TLR7, myositis autoantigens, and IFNβ, all observed in immature myoblast precursors. By focusing damage onto those cells accomplishing repair, a feedforward loop of tissue damage is induced and could explain the defective repair in muscle in addition to the autoimmune attack.

Le virus T-lymphotrope humain de type 1 (HTLV-1) est l’agent étiologique de deux principales pathologies : la leucémie/lymphome à cellules T de l’adulte (ATLL) et la paraparésie spastique tropicale/myélopathie associée à HTLV-1 (HAM/TSP). Ces deux maladies sont caractérisées par des phénotypes immunitaires opposés, puisque l’ATLL est associée à une immunosuppression et l’HAM/TSP à une réponse pro-inflammatoire. Les mécanismes qui déterminent l’évolution de l’infection chronique vers l’une ou l’autre de ces maladies sont peu connus. L’interféron de type 1 (IFN-I) a une fonction ambiguë dans l’organisme. Si cette cytokine contribue à la réponse immunitaire précoce, elle est également associée au développement de pathogenèses pour des infections virales persistantes. Les cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDCs) ont la particularité de produire de grandes quantités d’IFN-I après la reconnaissance de cellules infectées par des virus. Nous avons montré que ceci était également vrai pour HTLV-1, puisque le contact entre une cellule infectée par HTLV-1 et la pDC est nécessaire à la production d’IFN-I. Cette production est induite par la particularité de HTLV-1 à s’accumuler en surface des cellules infectées, au sein d’une structure préalablement définie sous le terme de biofilm viral. La nature de la matrice extracellulaire dans laquelle est accumulée le virus régule la réponse IFN-I par les pDCs, la présence de l’antigène Galβ(1-3)GalNAc désialylé à la surface des cellules infectées contribuant à réduire cette réponse IFN-I. Nous avons également observé que des cellules infectées par le virus HTLV-2, virus phylogénétique proche de HTLV-1 mais peu pathogène, tendent à induire une plus faible production d’IFN-I, mais une meilleure maturation des pDCs. Nous avons enfin montré que la fréquence des pDCs dans le sang et leur capacité à répondre à un stimulus est similaire chez des patients HAM/TSP, des porteurs asymptomatiques et des individus sains. Ces résultats contrastent avec des études antérieures qui montrent une diminution de la fréquence des pDCs chez les patients ATLL et une diminution de leur activité chez les individus infectés. Le nombre et la fonction des pDCs pourraient ainsi contribuer à l’orientation de la pathogenèse vers l’ATLL ou l’HAM/TSP. / HTLV-1 (Human T-lymphotropic virus type 1) is the etiological agent of two main diseases: the adult T-cell leukemia/lymphoma (ATLL) and the HTLV-1 associated myelopathy/tropical spastic paraparesis, which are characterized by different immune phenotypes. While the ATLL is linked to an immunosuppressive state, the HAM/TSP is linked to a pro-inflammatory state in patients. The mechanisms contributing to the development of these two diseases in the HTLV-1 infected individuals are poorly understood. Type I interferon (IFN-I) has ambivalent functions in the organism. While this cytokine is an effector of early immune responses, several studies have reported a negative impact of this cytokine during chronic infections. The plasmacytoid dendritic cells (pDCs) are the main producers of IFN-I in vivo, and can produce high amounts of this cytokine after the recognition of virally infected cells. We have shown that pDCs are able to recognize HTLV-1-infected cells, thus leading to the production of IFN-I. pDCs’ triggering is mediated by the accumulated viral particles at the surface of the infected cells, within a carbohydrate-rich structure, previously described as the viral biofilm. The nature of the extracellular matrix itself seems to regulate IFN-I production by pDCs, since the exposition of an asialylated Galβ(1-3)GalNAc glycan at the surface of the HTLV-infected cells reduces the IFN-I production. We also observed that HTLV-2 (a close relative of HTLV-1)-infected cells, in contrast to HTLV-1-infected cells, tend to induce a lower production of IFN-I after being recognized by the pDCs but a greater maturation of the latter. Finally, we have shown that pDCs’ frequency in the blood and their ability to produce IFN-α after an ex vivo stimulation is equivalent in healthy donors, asymptomatic HTLV-1 carriers and HAM/TSP patients. This result contrasts with previous studies which demonstrated that blood circulating pDCs’ frequency is reduced in ATLL patients and that pDCs from HTLV-1 infected individuals have a reduced ability to produce IFN-α after stimulation. Thus, dysregulation of the frequency and functionality of pDCs could contribute to the development of one disease or the other.