Les inflammasomes sont des complexes protéiques intracellulaires qui ont un rôle majeur dans l'immunité innée. Leur activation conduit à la mort de la cellule dans un contexte hyperinflammatoire. Compte-tenu des effets potentiellement délétères, tissulaires et systémiques, les inflammasomes sont strictement régulés. A l'heure actuelle, la compréhension des mécanismes conduisant à leur activation et leur régulation reste partielle. Dans une première partie de cette thèse, nous avons utilisé une technique de biotinylation proximale (BioID) pour identifier les protéines interagissant avec l'inflammasome. Nous avons identifié 111 protéines dont la relation étroite avec l'inflammasome était vraisemblable. Parmi ces 111 protéines, 25% avaient d'ailleurs déjà été décrites comme des protéines interagissant avec le complexe. L'identification d'un adaptateur majeur de l'autophagie, p62/sequestosome-1 (p62), nous a conduit à focaliser notre attention sur son rôle dans la régulation de l'inflammasome. Nous avons d'abord démontré que l'interaction entre p62 et l'inflammasome existait, sur le plan biochimique. Par la suite, nous avons prouvé que p62 était un substrat du complexe et que l'activation de ce dernier entrainait le clivage de p62 au niveau d'un résidu aspartique en position 329. Enfin, nous avons caractérisé les conséquences fonctionnelles de ce clivage, en montrant que les fragments protéiques générés entrainaient une régulation positive ou négative du complexe. Nous avons alors émis l'hypothèse que p62 pourrait réguler l'inflammasome de manière différente selon le signal activateur. Dans une seconde partie, translationnelle, nous nous sommes intéressés aux conséquences des mutations dans la séquence de gènes codant les constituants de l'inflammasome ou des protéines régulatrices du complexe. Celles-ci sont à l'origine des maladies auto-inflammatoires monogéniques. Ces maladies sont caractérisées par des épisodes récurrents de fièvre associés variablement à d'autres symptômes systémiques. La plus fréquente est la fièvre méditerranéenne familiale (FMF), avec une prévalence estimée entre 1 et 5 pour 10 000 habitants en France. Les mutations du gène MEFV, codant la pyrine, sont à l'origine de la FMF. La pyrine peut induire la formation d'un inflammasome spécifique. Récemment, le mécanisme d'activation de l'inflammasome pyrine a été mieux caractérisé : certaines toxines (comme la toxine B du Clostridium difficile, TcdB) induisent l'activation de l'inflammasome pyrine. Nous avons utilisé ces nouvelles connaissances afin d'explorer les conséquences de l'activation de l'inflammasome pyrine par la TcdB dans les monocytes des patients atteints de FMF, comparés aux monocytes de donneurs sains. Nos résultats indiquent que ces mutations induisent un abaissement du seuil d'activation de l'inflammasome pyrine. Par ailleurs, les corrélations génotype/phénotype indiquent qu'il existe un effet de dosage génétique, en lien avec le nombre d'allèles mutés. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives pour les patients atteints de FMF, tant dans la compréhension de la physiopathologie que dans la possibilité de mise au point de tests fonctionnels pour le diagnostic de la maladie / Inflammasomes are intracellular multiprotein complexes that have a major role in innate immunity. Their activation leads to hyperinflammatory cell death. In view of potentially deleterious effects, the inflammasomes are strictly regulated. At present, the understanding of the mechanisms leading to their activation and regulation remains partial. In a first part of this thesis, we used a technique of proximity-dependent biotinylation (BioID) to identify the proteins interacting with the inflammasome. We identified 111 proteins with a close relationship to the inflammasome. Among these 111 proteins, 25% had already been described as proteins interacting with the complex. The identification of a major adaptor of autophagy, p62/sequestosome-1 (p62), led us to focus our attention on its role in the regulation of inflammasome. We first demonstrated that the interaction between p62 and inflammasome was real, at the biochemical level. Subsequently, we proved that p62 was a substrate of the complex and that the activation of the latter led to the cleavage of p62 at the aspartate 329. Finally, we characterized the functional consequences of this cleavage and showed that the protein fragments generated led to a positive or negative regulation of the complex. We thus hypothesized that p62 could regulate the inflammasome differently according to the activator signal. In a second translational part, we looked at the consequences of mutations in the sequence of genes coding components of the inflammasome or proteins regulating it. These are the cause of monogenic auto-inflammatory diseases. These diseases are characterized by recurrent episodes of fever associated with other systemic symptoms. The most frequent is Familial Mediterranean Fever (FMF), with prevalence estimated at between 1 and 5 per 10 000 inhabitants, in France. Mutations of the MEFV gene, encoding pyrin, cause FMF. Pyrine may trigger the formation of a specific inflammasome. Recently, the mechanism of activation of the pyrin inflammasome has been better characterized: toxins (such as toxin B of Clostridium difficile, TcdB) induce the activation of the pyrin inflammasome. We used this new knowledge to investigate the consequences of TcdB on pyrin inflammasome activation in monocytes from FMF patients compared to monocytes from healthy donors. Our results indicate that these mutations induce a decreased threshold of activation of the pyrin inflammasome. In addition, genotype / phenotype correlations indicate a gene-dosage effect, related to the number of mutated alleles. These results open new perspectives for patients with FMF, in understanding the pathophysiology of the diseass and in developing functional diagnostic tests

Mon projet de thèse a consisté en l’identification et la caractérisation moléculaire et immunologique de patients présentant une susceptibilité accrue aux infections fongiques par Candida sp. dans le syndrome Mendélien de candidose cutanéo-muqueuse chronique (CCMC).La CCMC est caractérisée par des infections persistantes ou récurrentes de la peau, des ongles et des muqueuses par les champignons Candida, principalement C. albicans. Elle est fréquemment associée à d’autres infections opportunistes dans certaines immunodéficiences primaires ou acquises, ou bien elle peut être associée à un tableau auto-immun. La CCMC peut finalement être isolée (CCMCi) sans autre tableau clinique sévère: la plupart des cas rapportés sont sporadiques, mais il existe également des cas familiaux avec une hérédité mendélienne autosomique principalement dominante (AD) ou plus rarement récessive (AR).Basés sur les données de la littérature, qui démontrent un rôle majeur de l’immunité dépendante des IL-17s dans la résistance aux infections mucocutanées vis-à-vis de C. albicans et nos résultats récents, qui démontrent un défaut de cette immunité dans certaines immunodéficiences primaires associées à une CCMC [les syndromes AD-HIES et AR APS-1, ainsi que chez les patients déficients en CARD9, nous avons émis l’hypothèse que parmi les patients atteints de CCMCi, certains pourraient présenter un défaut génétique affectant spécifiquement l’immunité IL-17-dépendante. Au début de ma thèse, j’ai participé à l’identification des deux premières étiologies génétiques de la CCMCi : le défaut autosomique récessif (AR) complet en IL-17RA et autosomique dominant (AD) en IL-17F. Plus récemment, j’ai identifié la troisième et la plus fréquente étiologie génétique de la CCMC par l’identification de mutations gain de fonction dans le gène STAT1 suite à une approche explorant l’ensemble du génome (séquençage de l’ensemble des exons). Ces mutations engendrent une « hyper-réponse » aux interférons de type I et II et à l’IL-27 qui inhibent la différentiation des lymphocytes T sécréteurs d’IL-17, impliqués dans l’immunité mucocutanée vis-à-vis de C. albicans chez l’homme.En conclusion, nous avons identifié, en 2011, des trois premières étiologies génétiques de la CCMCi, avec les défauts AR en IL-17RA, AD en IL-17F et des mutations gain-de-fonction de STAT1, toutes associées à un défaut de l’immunité dépendante de l’IL-17. Des mutations gain-de-fonction de STAT1 représentent à ce jour la cause génétique la plus fréquente de la CCMCi avec au total 94 patients rapportés dans la littérature depuis 2011. Nous avons ainsi démontré que la CCMCi est une immunodéficience primaire, associée à un défaut de l’immunité réalisée par les IL-17s. Ces travaux ont des implications majeures dans le domaine immunologique avec la description et la caractérisation des mécanismes biologiques impliqués dans l’immunité protectrice spécifique de C. albicans et une meilleure compréhension des mécanismes physiopathologiques associés à une susceptibilité accrue aux infections fongiques, dans des conditions naturelles d’infection ; et dans le domaine médical, avec la possibilité de diagnostics moléculaires, un conseil génétique en cas de diagnostic positif, une meilleure prise en charge des patients. / My project consists in the molecular and immunological identification and characterization of patients with increased susceptibility to fungal infections with Candida sp. suffering from the Mendelian syndrome of chronic mucocutaneous candidiasis (CMC).CMC is characterized by persistent or recurrent infections of the skin, nails and mucosae by Candida fungi, especially C. albicans. CMC is frequently associated with other opportunistic infections in some acquired or primary immunodeficiencies, or can be associated with autoimmune disorders. Finally, CMC may be present as an isolated form (chronic mucocutaneous candidiasis disease or CMCD) without any other severe infectious or autoimmune clinical manifestation: most reported cases are sporadic, but there are also familial cases with autosomal dominant (AD) or recessive (AR) Mendelian inheritance.Based the literature, which demonstrated a major role of IL-17 cytokines in mucocutaneous immunity with C. albicans, and our recent results, which show an impairment of IL-17 immunity in some primary immunodeficiencies associated with CMC (AD-HIES syndrome, AR APS-1, and CARD9-deficient patients), we hypothesized that among CMCD patients, some might have a genetic defect affecting specifically the IL-17-dependent immunity.At the beginning of my PhD, I participated in the identification of the first two genetic etiologies of CMCD: complete AR IL-17RA and partial AD IL-17F deficiencies. More recently, I identified the third and most common genetic etiology of CMCD by identifying gain of function mutations in the STAT1 gene following an approach exploring the whole genome (sequencing of all exons). These mutations are responsible for a "hyper-response" to type I and II interferons and IL-27, which inhibit the differentiation of IL-17-producing T cells. Impaired IL-17 immunity results in reduced mucocutaneous defenses against C. albicans in humans. In conclusion, we have identified in 2011, the first three genetic etiologies of CMCD with AR IL-17RA and AD IL-17F deficiencies and gain-of-function STAT1 mutations, all associated with an impaired IL-17-dependent immunity. Gain-of-function STAT1 mutations represent the most frequent genetic cause of CMCD with a total of 94 patients reported in the literature since 2011. We have shown that CMCD is a primary immunodeficiency associated with inborn errors of IL-17 immunity. This work has important implications in the field of immunology with the description and characterization of the biological mechanisms involved in protective immunity specific to C. albicans and a better understanding of the pathophysiological mechanisms associated with increased susceptibility to fungal infections in natural conditions of infection, and in the medical field, with the possibility of molecular diagnostics, genetic counseling for a positive diagnosis, and a better follow-up of the patients.

L’invasion métastatique des tumeurs humaines est un mécanisme complexe qui repose sur l’acquisition de nouvelles fonctionnalités par les cellules tumorales. Les protéines ADAM et plus particulièrement la protéine ADAM9, grâce à leur domaine extracellulaire se composant d’une activité métalloprotéasique et disintégrine, possèdent des fonctions importantes et nécessaires au processus d’invasion. Cependant, les mécanismes de régulation de la protéine restent globalement méconnus dans la pathologie cancéreuse. L’objectif de ce travail a consisté à évaluer le rôle de l’expression d’ADAM9 dans les mécanismes d’agressivité tumorale tels que l’adhérence cellulaire, la migration cellulaire ou l’angiogénèse ainsi que l’étude des mécanismes de régulation de l’expression de cette protéine. Compte tenu du fait que le peroxyde d’hydrogène est connu pour induire l’expression d’ADAM9, les premiers travaux ont eu pour objectif d’établir le lien entre stress oxydant, ADAM9 et adhérence tumorale. L’exposition des cellules d’adénocarcinome pulmonaire au peroxyde d’hydrogène induit une augmentation dose dépendante de l’expression de la protéine ADAM9 transmembranaire et de sa forme sécrétée. Les études in vitro ont permis d’établir que les capacités d’adhérence et d’invasion tumorale induites par le stress oxydant sont principalement médiées par les deux isoformes de la protéine ADAM9. Par ailleurs, l’expression d’ADAM9 provoque un accroissement de la néo-angiogénèse par l’intermédiaire d’un accroissement non transcriptionel de la biosynthèse d’IL8. Cette cytokine proangiogénique va interagir avec le récepteur CXCR2 et va permettre la mise en place d’une néovascularisation in vitro. Le développement d’un modèle de xénogreffe de cellule d’adénocarcinome pulmonaire a permis de confirmer le rôle majeur d’ADAM9 dans les processus de dissémination métastatique et d’angiogénèse tumoraux. L’étude de la modulation pharmacologique d’ADAM9 a reposé sur deux stratégies pharmacologiques différentes : d’une part l’interaction directe avec les différentes isoformes d’ADAM9 au moyen d’un anticorps neutralisant et d’autre part une action sur les mécanismes de transduction cellulaire tels que la protéine SRC ou la protéine kinase C. Ce travail a permis de mieux comprendre l’implication de la protéine ADAM9 au cours du processus de cancérogenèse de part sa participation aux étapes majeures que sont la dissémination métastatique induite par le stress oxydant et l’angiogenèse / Tumor invasion is a complex mechanism that is based on the acquisition of tumor cells new functions. ADAM proteins, especially protein ADAM9, through their extracellular domain consisting of a disintegrin and metalloprotease activity, have important functions and processes necessary for invasion. However, the mechanisms regulating protein remain largely unknown in cancer pathology. The objective of this work was to evaluate the role of ADAM9 expression in tumor aggressiveness such as cell adhesion, cell migration and angiogenesis and to study the mechanisms regulating this protein expression. Given the fact that hydrogen peroxide is known to induce the expression of ADAM9 protein, the first work aimed to establish the relationship between oxidative stress, adhesion and tumor ADAM9 expression. Hydrogen peroxide induces a dose-dependent increase of both expression and activity of ADAM9 on adenocarcinoma pulmonary cells. Oxidative stress induced ADAM9 expression and activity are mainly supported by the secreted form of ADAM9 protein. In vitro studies have shown that capacity of adhesiveness and invasiveness induced by oxidative stress are mainly mediated by the two forms of ADAM9 protein. In addition, ADAM9 protein expression induces neoangiogenesis through increased production of interleukin 8. This proangiogenic cytokine that interacts with the CXCR2 receptor is able to stimulate neovascularization in vitro studies. Development of a lung adenocarcinoma xenograft model confirmed that ADAM9 protein have an important role on metastasis process and tumor angiogenesis. The study of pharmacological modulation of ADAM9 expression was based on two different pharmacological strategies: the first interacts with different isoforms of ADAM9 using a neutralizing antibody and the second strategy modulate cell transduction mechanism such as SRC protein or protein kinase C (PKC). This work aims to understand the involvement of ADAM9 protein during the process of carcinogenesis, such as tumor invasion induced by oxidative stress and neoangiogenesis

L’interleukine-4, cytokine clef du système immunitaire, est l’une des composantesprincipales de la réponse humorale. Un variant d’épissage de l’IL-4 humaine, nommé IL-4δ2est caractérisé par une délétion de l’exon 2. L’expression d’isoformes de cytokines peut êtrespécifique d’un tissu, d’un stimulus ou d’un état pathologique. Un intérêt particulier leur estaccordé car leur présence ou leur niveau d’expression peut en faire des biomarqueurspotentiels de certains stades pathologiques. Ainsi, ce projet a été consacré à l’étude del’expression et de la fonctionnalité de l’IL-4δ2 dans le but de mieux caractériser son rôle ausein de la réponse immunitaire.Une étude cinétique des niveaux d’expression de l’interleukine-4 et de son variant,réalisée chez des donneurs sains, montre une expression de ces deux variants dépendante dudonneur. L’étude a été poursuivie pour déterminer le type cellulaire capable de produire l’IL-4δ2. Ainsi, l’IL-4δ2 ne semble pas être exprimée par les cellules CD4+ et CD8+ à l’inversedes granulocytes.La fonction agoniste ou antagoniste à l’IL-4, de l’isoforme δ2, sujette à controverse, ajustifié une exploration de sa fonctionnalité. Nous avons ainsi évalué la capacité de l’IL-4δ2 àactiver les voies de signalisation de l’IL-4. Une absence d’activation de mécanismescellulaires similaires à l’IL-4 nous suggère un potentiel rôle inhibiteur de ce variant.Au cours du travail sur l’IL-4δ2, un nouveau variant d’épissage de l’IL-4 a étédécouvert chez l’homme. Par épissage alternatif, un nouvel exon est retenu dans l’ARNm dece variant. L’étude de celui-ci nous a permis de proposer, pour cet ARNm, une dégradationpar le mécanisme de Nonsens-Mediated Decay (NMD). Cette découverte apporte un niveausupplémentaire dans la compréhension du système de régulation de l’IL-4.Ce sujet d’étude apporte de nouveaux éléments quant à l’expression et la fonction del’IL-4δ2. De plus, l’identification d’un nouveau variant d’épissage enrichit la connaissancesur la régulation de l’expression du gène de l’Il4. D’une façon générale, la prise en comptedes variants d’épissage des cytokines devrait permettre de mieux caractériser la réponseimmunitaire, essentielle dans un contexte de vaccinologie. / Interleukin-4 (IL-4) is a key cytokine driving the humoral component of the immunesystem. An alternative splice variant of human IL-4, deleted of the second exon and so calledIL-4δ2 has been described. The expression of alternative splice variants is known to be tissuespecific,dependent of a particular stimulus or a pathological state. Their potential asbiomarkers is of increasing interest. Thus, this project was dedicated to the functionality ofIL-4δ2, improving characterization of the immune response.A kinetic study on the expression levels of IL-4 and its spliced variant, conducted onhealthy donors has shown to be donor-specific. The determination of the cell type able toproduce IL-4δ2 indicated that, CD4+ and CD8+ cells were not expressing the isoform, incontrast to granulocytes.The controversial agonist or antagonist function of IL-4δ2 was discussed throughfunctionality. The ability of IL-4δ2 to induce the signaling pathways of IL-4 was evaluated.An absence of similar profile of activation to IL-4 suggests a potential inhibitory role of IL-4δ2.During the study on IL-4δ2, a new alternatively spliced variant of IL-4 was discoveredin humans. Upon splicing, a new exon is retained in this variant. Its functional outcome as asubstrate for Nonsens-Mediated Decay (NMD) allowed bringing a new insight in thecomprehension of IL-4 regulatory system.Our work brought novel elements in the expression and functionality of IL-4δ2.Moreover, the discovery of a new alternatively spliced variant enriched the knowledge on theregulation pathways of Il4 gene expression. A focus on alternatively spliced variants ofcytokines is likely to clarify the complex regulation of the immune system.

L’objectif de notre travail a été de caractériser le rôle de l’IL-6 dans la différenciation des lymphocytes Tfh et des lymphocytes Th2. Les lymphocytes Tfh ont pour fonction d’aider les lymphocytes B à produire des anticorps indispensables pour nous protéger contre divers pathogènes. Les lymphocytes Th2, quant à eux, sont spécialisés dans l’élimination de parasites extracellulaires tels que les helminthes.<p>Dans un premier temps, nous avons voulu identifier les gènes dont l’expression est induite par l’IL-6, avec comme objectif une meilleure compréhension des mécanismes permettant aux lymphocytes T de se différencier en cellules Tfh.<p>Au cours de notre travail, nous avons identifié le facteur de transcription, MyoR (Myogenic Repressor) comme étant exprimé au sein des lymphocytes T helper et dont l’expression est induite par l’IL-6. Nos observations expérimentales ont démontré que le facteur MyoR n’est pas indispensable pour la différenciation des lymphocytes Tfh, ni pour leur fonction. Cependant, l’expression de l’ARNm codant pour MyoR pourrait être utilisée comme un biomarqueur des cellules Tfh in vitro ou in vivo.<p>Nous avons ensuite caractérisé la réponse immune induite in vivo par des cellules présentatrices d’antigènes issues de souris déficientes pour l’IL-6. Cette approche nous a permis de mettre en évidence le rôle immunosuppresseur de l’IL-6 sur le développement des réponses de type Th2. En effet, nous avons montré que l’injection de BMDCs (Bone Marrow derived dendritic cells) IL-6-/- dans des souris receveuses de type sauvage induisent une réponse Th2 augmentée in vivo.<p>Nos résultats suggèrent que l’inhibition de la réponse Th2 par l’IL-6 in vivo et in vitro pourrait impliquer la présence d’un ou de plusieurs miRNAs.<p>Cette inhibition pourrait être un mécanisme de rétrocontrôle afin d’éviter une exacerbation de la réponse immune Th2. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Au cours de ce travail, nous nous sommes attachés à étudier certaines réponses cellulaires secondaires à l’activation des récepteurs purinergiques P2X dans deux modèles différents, les macrophages péritonéaux et les cellules des glandes sous-maxillaires. Ces cellules contribuent à notre immunité innée, soit tournée vers l’intérieur (macrophages), soit vers l’extérieur (glandes sous-maxillaires).<p><p>Nous avons dans un premier temps confirmé par Western blot et par des dosages de la concentration intracellulaire de calcium ([Ca2+]i) que les deux types de cellules étudiés expriment des récepteurs P2X4 et P2X7 fonctionnels.<p><p>Nous nous sommes alors concentrés sur deux réponses impliquées dans la protection de l’hôte contre les agressions et l’élimination de pathogènes :la production d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) ainsi que la sécrétion de la cytokine pro-inflammatoire interleukine-1beta (IL-1beta). Nos résultats montrent que la production de ROS en réponse à l’ATP extracellulaire est secondaire à l’activation d’une NADPH oxydase dans les deux types de cellules. Cette réponse est médiée par les récepteurs P2X7 ainsi que, dans les macrophages, par d’autres récepteurs purinergiques comme par exemple les récepteurs P2X4 et des récepteurs P2Y. Dans les glandes exocrines, contrairement aux macrophages, la protéine kinase C ainsi que ERK1/2 interviennent dans l’activation de la NADPH oxydase. <p><p>Par la suite nous avons comparé la régulation de l’expression et de la sécrétion d’IL-1beta par les macrophages et les glandes sous-maxillaires. Nous avons observé que l’IL-1beta est présente dans la salive collectée chez des souris injectées par de la pilocarpine. Des analyses par ELISA, RT-PCR et Western blot montrent que la cytokine est exprimée de manière constitutive par les cellules acineuses et ductales des glandes sous-maxillaires, à un niveau plus élevé que dans les macrophages. Contrairement aux cellules phagocytaires, l’expression de la cytokine dans les cellules des glandes salivaires n’est pas augmentée suite à la stimulation par des lipopolysaccharides. De même, dans ces cellules l’ATP n’a pas provoqué la sécrétion d’IL-1beta malgré l’efflux de K+ secondaire à l’activation des récepteurs P2X7. <p><p>Dans une dernière série d’expériences nous avons évalué les effets du peptide antimicrobien CRAMP sur les macrophages murins. Le CRAMP a inhibé toutes les réponses secondaires à l’activation des récepteurs P2X7 (ouverture du canal cationique, formation de pore, production de ROS, libération d’IL-1beta, d’acide oléique et de lactate déshydrogénase). L’inhibition par le CRAMP de l’augmentation de la [Ca2+]i en réponse à l’ATP n’était pas médiée par les récepteurs aux peptides formylés car les agonistes de ces récepteurs n’ont pas bloqué cette augmentation. Le CRAMP n’a pas eu d’effet sur l’augmentation de la [Ca2+]i secondaire à l’activation des récepteurs P2X4 par une combinaison d’ATP et d’ivermectine.<p><p>Nos expériences ont révélé que les récepteurs P2X7 sont couplés à diverses voies de signalisation dans les macrophages et dans les glandes exocrines. Les voies activées diffèrent en fonction du type de cellules. Nous avons également conclu que les peptides antimicrobiens de la famille de cathélicidines ne sont pas des agonistes universels des récepteurs P2X7.<p><p><p><p><p> / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Des progrès majeurs dans l'espérance et la qualité de vie ont étéenregistrés dans la lutte contre le VIH et le SIDA avec l'introduction des traitementsantirétroviraux combinés. De nos jours, cette thérapie réduit nettementla charge virale après quelques semaines de traitement chez la plupart des patients.Ceci conduit généralement à une reconstitution satisfaisante du nombrede cellules CD4+, mais ce n'est pas toujours le cas. Cette thèse est focaliséesur les patients ayant une réponse immunitaire insuffisante malgré une chargevirale indétectable, après au moins 6 mois de thérapie antirétrovirale combinée.A ce moment, l'Interleukine 7 (une cytokine secrétée par la moelle épinièreet le thymus) est une thérapie prometteuse pour restaurer le système immunitairedans une telle situation. Pendant ce travail de thèse, nous avons contribuéà l'analyse des études INSPIRE 2 & 3, ou 107 patients présentant une faibleréponse immunitaire ont reçu des cycles (3 injections) répétés de r-hIL-7 (Inter-leukine 7 recombinée humaine).Nous avons utilisé des modèles dynamiques basés sur des systèmes d'équationsdifférentielles pour analyser l'effet de la r-hIL-7 exogène sur les cellules CD4+lors des trois études INSPIRE. Un modèle mathématique, avec un modèle àeffets mixtes appliqué sur les paramètres biologiques et un \modèle pour les observations"forment la structure de notre travail. Une estimation par maximumde vraisemblance basée sur une méthode de type Newton est combinée avec uneestimation du maximum a posteriori dans un contexte semi-Bayésien / Fight against HIV and AIDS has shown major improvements inlife expectancy and quality of life of HIV-infected people since the introductionof the cART. Today, viral load dramatically decreases a few weeks after startingantiretroviral therapy, and it becomes undetectable after 6 months for most ofpatients. This usually leads to an adequate reconstitution of CD4+T cells pool,but this is not necessarily always true. This thesis is focalised on these \lowimmunological responder" patients, who have not reached acceptable levels ofCD4+ T cells count despite undetectable viral load 6 months after having startedthe cART therapy.Today, Interleukin 7 (a cytokine naturally secreted in the bone marrow andthe thymus) is considered as one of the rare potential solution to boost the immunesystem in this situation. During this thesis work, we have collaborated toanalyze data from the INSPIRE 2 & 3 trials, where repeated cycles (3 subcutaneousinjections) of recombinant human Interleukin 7 have been administeredto a total of 107 of these \low responder patients".We have used dynamical models based on systems of ordinary differentialequations to study the ffect of the exogenous Interleukin 7 on CD4+ T cellsthrough the three INSPIRE studies. A mathematical model together with amixed effects model applied on the biological parameters of the ODE systemand a \model for the observations" make up the structure of our work. Amaximum likelihood approach based on an adaptation of a Newton-like methodis combined with a maximum a posteriori estimation in a semi-Bayesian context.

Le développement de la réponse immunitaire innée de l’hôte au cours des infections respiratoires nécessite la mise en place rapide d'un réseau moléculaire et cellulaire relativement complexe ayant pour but de contrôler la croissance microbienne ainsi que permettre son éradication. Dans certaines circonstances, et malgré l’existence de vaccins et d'antibiotiques efficaces, l’infection par Streptococcus pneumoniae peut aboutir à des pathologies graves telles qu'une pneumonie, une méningite et/ou une septicémie. Ainsi, à l'heure actuelle, les maladies associées au pneumocoque sont encore loin d'être sous contrôle. Dans ce contexte, une meilleure compréhension de la réponse immunitaire innée de l’hôte contre ce pathogène est nécessaire.Mes travaux de thèse ont permis pour la première fois de mettre en évidence la fonctionnalité et la relevance biologique de l’inflammasome NLRP3 au sein des neutrophiles pulmonaires in vivo dans un modèle d’infection respiratoire par S. pneumoniae.Ainsi, de façon inattendue, les neutrophiles jouent un rôle accessoire original à des temps précoces de l’infection via leur capacité à produire de l’IL-1β. Cette synthèse protéique est possible grâce à la combinaison de 2 signaux à la fois dérivés de l’hôte (TNF-α des macrophages alvéolaires) et de la bactérie (toxine). Ces deux signaux permettent l’assemblage et l’activation de l’inflammasome NLRP3 neutrophilique. D’un point de vue translationnel, nous avons été capables de démontrer un mécanisme similaire avec des neutrophiles humains.Cette production d’IL-1β par les neutrophiles participe à l’activation des lymphocytes T γδ producteurs d’IL-17; une cytokine essentielle dans le contrôle de l’infection bactérienne via sa capacité à induire rapidement le recrutement d’une deuxième vague de neutrophiles participant directement à l’élimination et la clairance bactérienne.Sur la base de ces travaux fondamentaux, nous avons émis l’hypothèse qu’une augmentation du pool de cellules innées sécrétrices d’IL-17A pourrait avoir un effet bénéfique sur le contrôle d’une infection respiratoire à pneumocoque. Ainsi via l’administration prophylactique et locale d’IL-7, nous avons été capables d’augmenter la fréquence et le nombre de lymphocytes innés producteurs d’IL-17A résultant en un meilleur contrôle de la charge bactérienne pathogène associée à une augmentation du recrutement neutrophilique. A ce stade, ces résultats encourageants, nous pousse à mieux comprendre les mécanismes moléculaires et cellulaires associés à cet effet dans l’éventualité de proposer à terme une nouvelle approche thérapeutique dans le contrôle des infections respiratoires pulmonaires basée sur la manipulation de la biologie de l’IL-7. / The mounting of an appropriate host innate immune response in the lungs requires the rapid establishment of a complex cellular and molecular networking that allows the containment and clearance of pathogens during respiratory infections. Both neutrophils and γδT cells are central players in the host response during mucosal infections. Using a model of invasive pneumococcal disease, we illustrated a role for Interleukin-17A in controlling neutrophil recruitment, bacterial loads and survival. Following Streptococcus pneumoniae infection, we defined pulmonary γδT cells, especially the lung resident Vγ6Vδ1+ subset, as the primary source of IL-17A in an IL-23/IL- 1β-dependent manner. Using gene-targeted mice, we demonstrated that γδT cells largely contributed to neutrophilia and to the control of the pathology. Furthermore, we now defined a second and unexpected early role for neutrophils as accessory cells in γδT17 cell activation through IL-1β secretion. Neutrophil-derived IL-1β was dependent on NLRP3 inflammasome activity and required alveolar macrophage-secreted TNF-α for priming and bacterial pneumolysin for NLRP3- dependent caspase-1 activation. This report thus brings to light the sequential molecular/cellular events leading to γδT17 cell activation and highlights the existence of a biologically relevant and fully functional NLRP3 inflammasome in pulmonary neutrophils that regulates a key immune axis in the development of protective innate response to respiratory bacterial infection.Based on these observations, we hypothesized that an increase in the pool of IL-17A-producing innate-like T lymphocytes might play a protective role during pneumococcal infection. As recently suggested, we demonstrated that intranasal IL-7/M25 complex administration into naïve mice allowed the expansion of the cellular pool of innate immune cells presenting a Th17-like phenotype in the lungs especially T cells. Moreover, we showed during S. pneumoniae infection that prophylactic IL-7/M25 treatment increased the capacity of Vγ6Vδ1+ T cells to produce IL-17A. Interestingly, this phenotype led to higher neutrophil recruitment and a better control of bacterial burden in the lungs as well as systemic dissemination. Thus, we report a critical role of IL-7 in creating an IL-17-enriched microenvironment which improves the early development of host innate immune response to respiratory bacterial infection. This observation might pave the way to the development of future innovative cytokine/cell-based strategies against Streptococcus pneumoniae.

Chez les patients atteints de cancer, les cellules néoplasiques échappent au contrôle du système immunitaire en raison de leur faible immunogénicité et d'une capacité exacerbée à moduler le micro-environnement. Nous décrivons ici les effets de ce micro-environnement tumoral sur la différenciation locale et systémique des monocytes et l'impact de la présence de Macrophages-Associés aux Tumeurs (TAM) CD163+ sur la survie des patientes atteintes de cancer du sein. Par une analyse de cytométrie en flux, nous décrivons un composition hétérogène des sous-types de TAM CD163low et CD163high, où nous avons observé l'association entre une fréquence élevée de TAM CD163high et une faible infiltration des lymphocytes T CD3+. Par immunohistochimie sur une analyse rétrospective (±12 ans), nous avons démontré une forte corrélation entre la fréquence élevée de TAM CD163+ et un risque accru de progression pour les patientes (log-rank *p<0.05, n=238). In vitro, les monocytes CD14+ conditionnés par le micro-environnement tumoral présentent une différenciation biaisée en faveur des MΦ CD163highCD86lowIL-10high, que non seulement ne stimulent pas la prolifération des lymphocytes T CD4+ naïfs, mais inhibent fortement l'expansion et la production d'IFN-γ et de TNF-α par les lymphocytes T CD4+ préalablement activé. Cette différenciation de MΦ en M2-like (CD163highIL-10high) est associée à des quantités élevées de TGF-β, M-CSF et VEGF dans le micro-environnement tumoral. Par ailleurs, les monocytes circulants des patientes atteintes de cancer du sein présentent un profil cytokinique immunosuppresseur et sont biaisés vers une différenciation en MΦ et Mo-DCs qui présentant des capacités suppressives / In cancer patients, the neoplastic cells escape from the immune control because of their low immunogenicity and their exacerbated capacity to modulate the microenvironment. Here we describe the local and systemic effects of the tumor microenvironment on monocyte differentiation and the impact of the presence of Tmor Associated Macrophages (TAM) CD163+ on the survival of breast cancer patients. By flow cytometry analysis, we describe a heterogeneous composition of CD163low and CD163high TAM subtypes, where we observed the association between high frequency of CD163high TAM infiltration and low CD3+ T lymphocytes presence. By immunohistochemistry on a retrospective analysis (±12 years), we have shown a strong correlation between high frequency CD163+ TAM and an increased risk of progression for patients (log-rank *p<0.05, n= 238). In vitro, CD14+ monocytes conditioned by tumor microenvironment exhibit a biased differentiation towards a CD163highCD86lowIL-10high macrophages (MΦ) phenotype, that not only failed to stimulate the proliferation of naive CD4+ T cells, but strongly inhibited the expansion and the production of IFN-γ and TNF-α by activated-CD4+ T cells. This differentiation into M2-like MΦ (CD163highIL-10high) is associated with high levels of TGF-β, M-CSF and VEGF found in the tumor microenvironment. Furthermore, circulating monocytes of breast cancer patients produced an immunosuppressive cytokine profile and are biased towards the differentiation into MΦ and Mo-DCs that show suppressive capacities / O desenvolvimento do câncer é normalmente associado a desvios no sistema imune, principalmente devido a sua falha em perceber, reconhecer e eliminar células neoplásicas de maneira eficiente. Nesse contexto, duas Células Apresentadoras de Antígenos (APCs), Células Dendríticas (DCs) e Macrófagos (MΦ), têm um papel crucial na identificação de alterações nos tecidos e na estimulação da imunidade adaptativa antitumoral. No entanto, fatores derivados de tumores modulam essas APCs, impedindo a iniciação das respostas imunes e culminando no estabelecimento do câncer. Investigamos aqui como o microambiente tumoral poderia modular a diferenciação de monócitos em APCs in vitro e de modo sistêmico. Nossos dados revelaram que em cânceres de mama e ovário, Macrófagos-Associados a Tumores (TAMs) são a subpopulação mais frequente em leucócitos CD45+MHCII+, e são encontrados em uma frequência variável de TAMs CD163low ou TAMs CD163high. O último, (TAMs CD163high) expressaram maiores níveis de PD-L1 e elevada produção de IL-10 sob a ativação de LPS. Além disso, a análise retrospectiva por imunohistoquímica revelou uma forte correlação entre a presença de TAMs CD163+ e uma baixa taxa de sobrevida em pacientes com câncer de mama. Ainda, a alta frequência de TAMs CD163high foi correlacionada com um baixo infiltrado de células T CD3+. Monócitos saudáveis condicionados por sobrenadantes de tumores de mama tiveram sua diferenciação in vitro direcionada para um fenótipo CD163highIL-10high, células capazes de suprimir a expansão de células T naive CD4+ e a produção de IFN- γ e TNF-α via IL-10. Esse fenótipo adquirido por monócitos condicionados foi associado à presença de altos níveis de CCL22, M-CSF, TGF-β1, TGF-β3, e VEGF no microambiente tumoral. Interessantemente, avaliando os efeitos sistêmicos dos tumores, monócitos circulantes de pacientes com câncer de mama falharam em diferenciar-se em M1- MΦ na presença de GM-CSF/IFN-γ e mantiveram um fenótipo alterado CD163+/-IL-10+TNF-α+

Avec environ 49 000 nouvelles femmes touchées chaque année, le cancer du sein est le plus répandu des cancers féminins. Le dépistage du cancer du sein, ainsi que l'amélioration des traitements ont fait diminuer la mortalité mais il reste encore le plus meurtrier des cancers féminins en France. Le cancer du sein étant une maladie hétérogène, individualiser les traitements des patientes est désormais l'un des objectifs premiers des praticiens. C'est autour de cet objectif commun que se sont articulés les 2 projets de ce travail de thèse. D'une part, pour l'étude clinique, j'ai établi une base de données sur la stratégie néoadjuvante des cancers du sein opérables, regroupant 318 patientes traitées à l'institut Jean Godinot. Cette base nous permet de comparer nos résultats à ceux de la littérature, de mettre en avant l'intérêt de la chimiothérapie néoadjuvante pour déterminer de nouveaux facteurs pronostics, et de valider l'évaluation des résidus tumoraux dans le sein et les ganglions par l'index RDBN. D'autre part, l'étude expérimentale nous a permis d'améliorer nos connaissances sur les mécanismes moléculaires d'échappement tumoral. Nous avons ainsi démontré le rôle pro-tumoral de l'IL-17A mais aussi de l'IL-17E, ces deux cytokines pouvant être présentes dans le microenvironnement tumoral, et mis en évidence leur implication dans la dérégulation du cycle cellulaire à travers la génération des LMW-E et l'acquisition d'un mécanisme de chimiorésistance. / With around 49 000 new affected women each year, breast cancer is the most common of feminine cancers. Breast cancer screening, and treatments improvements make mortality decreased but it stays the most murderous of feminine cancers in France.Breast cancer being a heterogeneous disease, individualizing patients' treatments is now one of first goals of practitioner. It is around of this common aim that my 2 thesis projects are turned on.On the one side, for clinical study, I designed a database on the neoadjuvant strategy of operable breast cancers, assembling 318 patients treated at Jean Godinot institute. This database allow us to compare our results with literature ones, to highlight the interest of neoadjuvant chemotherapy to determine new prognostic factors, and to validate evaluation of residual disease in breast and nodes by RDBN index.On the other side experimental study allowed us to improve our knowledge on molecular mechanisms of tumor escape. We demonstrated pro-tumoral role of IL-17A but also of IL-17E, these two cytokines can be presents in tumoral microenvironment, and evidenced their implication in cell cycle dysregulation through generation of LMW-E and acquisition of chemoristance mechanisms.