Des travaux antérieurs de l’équipe ont démontré l’impact majeur de la lymphopénie (<1Giga/L), détectée avant tout traitement, sur la survie globale des patients atteints d’un cancer solide en phase métastatique, soulignant ainsi l’importance du système immunitaire dans le contrôle de la progression tumorale. Au cours de mon projet de thèse, j’ai analysé l’apport de la diversité combinatoire de la chaine β du TCR, autre indicateur de la qualité du système immunitaire, en tant que marqueur pronostique chez des patientes atteintes de cancer du sein en phase métastatique. J’ai pu montrer qu’un score combinant la diversité des TCR et le nombre de lymphocytes (score NDL) est un facteur indépendant de mauvais pronostic en analyse multivariée. Ce score permet l’identification d’une sous population de patientes à risque qui présente à la fois une lymphopénie et une faible diversité (< 33%) combinatoire du TCR et pour laquelle une très forte réduction de la médiane de survie est observée. Nous avons également réalisé une étude plus approfondie de l’impact des sous-populations de lymphocytes et des cytokines plasmatiques produites. En parallèle, j’ai été amené à développer des tests de biologie moléculaire pour améliorer l’étude de la diversité du répertoire des TCR au niveau génomique. Ces travaux nous ouvrent la voie vers de nouvelles stratégies thérapeutiques qui intégreraient les perturbations du système immunitaire. En effet, suite à ces résultats, un essai clinique basé sur l’administration d’IL-7, cytokine permettant l’expansion des cellules T avant ou pendant la chimiothérapie vient d’être activé au Centre Léon Bérard / Previous work of the team demonstrated the major impact of lymphopenia (<1Giga/L), detected before treatment, on overall survival of patients with solid metastatic cancer, highlighting the importance of immune system in controlling tumor progression. During my thesis project, I analyzed the contribution of the combinatorial diversity of the TCR β chain, another indicator of the quality of the immune system, as a prognostic marker in patients with metastatic breast cancer. I was able to show that a score combining the diversity of TCR and the number of lymphocytes (score NDL) is an independent factor of poor prognostic in multivariate analysis. This score allows identification of a subpopulation of patients at risk who has both a lymphopenia and a low combinatorial diversity (<33%) of TCR and for which a reduction in the median survival was observed. We also made further study of the impact of subpopulations of lymphocytes and plasma cytokines. In parallel, I developed molecular tests to improve the study of TCR repertoire diversity at the genomic level. This work opens the door to new therapeutic strategies that would consider immune system dysfunctions. Indeed, following these results, a clinical trial based on the administration of IL-7 cytokine for the expansion of T cells before or during chemotherapy has been activated at the Centre Léon Bérard

Les cellules dendritiques (CD) et l'interleukine-7 (IL-7) sont deux facteurs essentiels au développement et à l'homéostasie des lymphocytes T. Une anomalie de la production ou de la signalisation de l’IL-7 est associée à un défaut de la thymopoïèse en plus d’une profonde lymphopénie. Parallèlement, la déficience des CD, entraine une rupture de la tolérance au soi menant au développement de maladies auto-immunes et une altération de l’homéostasie des Lymphocyte T. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes intéressés globalement à la contribution de l’IL-7 et des CD dans la reconstitution et l'homéostasie des lymphocytes dans deux contextes thérapeutiques différents. Premièrement, il a été démontré que le traitement avec l'imatinib (médicament utilisé pour traiter la leucémie myéloïde chronique (LMC)) induisait une diminution du nombre de lymphocytes T chez les patients atteints de LMC. À partir de notre étude in vitro sur des cellules mononuclées du sang périphérique (peripheral blood mononuclear cells) (PBMC) humaines cultivées en présence d’imatinib avant d’être stimuler par l’IL-7 à différentes concentrations, nous avons mis en évidence une perturbation de la signalisation de l’IL-7 dans les lymphocytes T suite à une interférence avec l’imatinib. À l’aide de notre modèle murin traité à l’imatinib, nous avons également montré in vivo, une altération de l’homéostasie des lymphocyte T. La modulation négative de l’homéostasie des LT par l’imatinib est également accompagnée d’une diminution dramatique de la proportion des CD, ce qui pourrait également faire décliner le pool des lymphocyte T. Deuxièmement, dans un contexte de greffe de moelle osseuse (MO) syngénique, nous avons analysé la contribution de l’IL-7 produite par les CD, dans la thymopoïèse et l’homéostasie des lymphocyte T. Pour évaluer la contribution de l’IL-7 produite par les cellules hématopoïétiques dans la reconstitution et l’homéostasie lymphocytaire T, nous avons généré des chimères de MO avec une production d’IL-7 exclusivement limitée aux cellules stromales, par greffe de MO IL-7-/- dans des souris Rag -/-. Les souris Rag -/- transplantées avec des cellules de MO IL-7 - /- développent une maladie auto-immune systémique létale à 4-5 semaines post greffe. Nos résultats suggèrent fortement une contribution cruciale de l’IL-7 produite par les CSH (Cellules Souches Hématopoïétiques) dans la reconstitution immunitaire après greffe de MO. L’ensemble de nos travaux contribue à élargir la compréhension de la biologie de l'axe IL-7/ IL-7Rα et des CD dans le développement et l’homéostasie des lymphocytes T. / Dendritic cells (DCs) and interleukin-7 (IL-7) are two factors essential for the development and homeostasis of T lymphocytes. An abnormality in the production or signaling of IL-7 is associated with a defective thymopoiesis and severe lymphopenia. DCs deficiency leads to a breakdown in self-tolerance leading to the development of autoimmune diseases and impaired T cells homeostasis. In this thesis, we have focused on the contribution of IL-7 and DCs in the reconstitution and homeostasis of lymphocytes in two different therapeutic contexts. Firstly, imatinib (drug used to treat chronic myeloid leukemia (CML)) has been shown to induce a decrease of T lymphocytes number in patients with CML. From our in vitro study on human peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) cultured in the presence of imatinib before stimulation by IL-7 at different concentrations, we demonstrated a disruption of IL-7 signaling in T cells following interference with imatinib. Using our imatinib-treated mouse model, we also showed in vivo impaired T cells homeostasis. The negative modulation of T lymphocytes homeostasis by imatinib is also accompanied by a dramatic decrease in the proportion of DCs, which could also decline T cells pool. Secondly, we used murine syngeneic bone marrow transplantation (BMT) models to study the contribution of IL-7 produced by DCs in thymopoiesis and T cells homeostasis. To assess the role of IL-7 produced by DCs in T cell reconstitution and homeostasis, we generated BM chimeras with IL-7 production exclusively limited to stromal cells, by BMT of IL-7 - / - into Rag - / - mice. Rag - / - mice transplanted with IL-7 -/- BM cells develop a lethal systemic autoimmune disease post-transplant at 4-5 weeks post-BMT. Our results strongly suggest a major contribution of Hematopoietic stem cells (HSC)-produced IL-7 in immune reconstitution after BM transplantation. Our work contributes to expanding our understanding of the biology of the IL-7 / IL-7Rα axis and DCs in T cell development and homeostasis.

L’atteinte de l’âge sur les populations lymphocytaires T conventionnelles CD4 et CD8 avec l’avancée en âge est relativement bien décrite en périphérie lymphoïde secondaire chez la souris, et dans le sang périphérique chez l’homme. Deux paramètres sont observés : réduction du nombre de ces cellules et altération du ratio naïve/mémoire. À l’inverse, l’évaluation des tissus lymphoïdes tertiaires et des tissus extra lymphoïdes dans les réponses immunes, reste à affiner. Notre étude au cours du vieillissement physiologique du compartiment T fut menée dans des tissus lymphoïdes et non lymphoïdes de souris C57BL/6 wild-type, âgées entre 2 et 6 mois, entre 10 et 14 mois et entre 22 et 26 mois. Nous avons démontré que la lymphopénie T classiquement décrite liée au vieillissement dans les organes lymphoïdes secondaires ne s’applique pas à tout l’organisme : les compartiments intestinaux étudiés présentent une accumulation de cellules TCRαβ+ CD4+ (TCD4) et CD8+ (TCD8). Nos résultats dévoilent un impact différentiel du vieillissement sur le nombre absolu des différents compartiments cellulaires TCRαβ+ dans les organes lymphoïdes et la muqueuse intestinale. Ces résultats suggèrent donc que la lymphopénie T décrite dans les organes lymphoïdes s’établissant au cours du vieillissement pourrait être essentiellement liée à une redistribution des lymphocytes. A l’inverse, la persistance des cellules T régulatrices dans les organes lymphoïdes secondaires pourrait être liée à une production locale dans la muqueuse intestinale. Il semble donc que l’équilibre TCD8/TCD4 peut être différemment affecté selon le site considéré et cette observation peut fournir une justification pour la plus grande susceptibilité aux infections observée avec l’âge. / Consequences of ageing on conventional CD4 and CD8 T lymphocytes populations is relatively well described in murine secondary lymphoid organs and in human peripheral blood: reduction the number of these cells and alteration of naïve/effector-memory ratio in favour of effector-memory cells. Conversely, evaluation in tertiary lymphoid tissues and non-lymphoid tissues remains to be refined. We conducted an exhaustive analysis of T cell compartments during physiological aging in lymphoid and non-lymphoid tissues isolated from wild-type C57BL/6 mice aged of 2 to 6 months, 10 to 14 months and 22 to 26 months. We demonstrated that T lymphopenia described classically associated with aging in the secondary lymphoid organs does not apply to the whole organism: intestinal compartments studied show an accumulation of TCRαβ+ CD4+ cells (TCD4) and CD8+ (TCD8). Our results reveal a differential impact of aging on the absolute number of different TCRαβ+ cellular compartments in lymphoid organs and intestinal mucosa. T cell lymphopenia in secondary lymphoid organs currently associated to ageing may essentially reflect T cell redistribution. TCD8/TCD4 balance may be affected differently depending on the site considered and this observation may provide a rationale for the greater susceptibility to infection observed with age.