Les plus grandes interfaces avec l'environnement extérieur sont la peau, et les muqueuses gastro-intestinales. Ces barrières, sont constamment menacées par des attaques physico-chimiques ou par des tentatives d'invasion de micro-organismes. Les phagocytes mononucléés qui comprennent les DCs, les monocytes et les macrophages et sont issus de la lignée myéloïde possèdent des propriétés distinctes de phagocytose de pathogènes et de cellules apoptotiques, d'apprêtement des antigènes et de présentation de ces derniers aux lymphocytes T. d'activation. La distinction de ces différentes cellules est un enjeu majeur pour la compréhension des mécanismes de la réponse immune et pour sa modulation dans des buts thérapeutiques. En utilisant des marqueurs cellulaires Ly-6C, CD64 et ainsi que le fait que les monocytes dépendent du récepteur de chimiomokine CCR2 pour émigrer de la moelle osseuse et les DCs de l'engagement du récepteur Flt3, nous avons montré pour la première fois qu'il existe dans la peau et l'intestin une cascade de différenciation qui conduit à des monocytes et des macrophages tissulaires et est distincte de celle donnant naissance aux DCs. Nous avons ensuite étudié le comportement de ces cellules dans une inflammation stérile dans la peau médiée par le DNFB (dinitrofluorobenzène) et dans une maladie inflammatoire de l'intestin (IBD) et montré que leurs capacités de migration vers les ganglions lymphatiques et de présentation antigénique à des lymphocytes T sont dépendantes du modèle utilisé. Cette déconvolution des populations tissulaires de cellules monuclées nous permet ainsi de disséquer le rôle de chacun de ces acteurs lors de la réponse immune. / The skin and the gastrointestinal mucosa that are the largest interfaces with the external environment. These barriers are the guardians of the body's integrity and are constantly threatened by physicochemical or microorganisms attacks. They have a dense network of effector cells dedicated to the defense of the body. Among them, mononuclear phagocytes which include DCs, monocytes and macrophages are all derived from the myeloid lineage and possess distinct properties of pathogens and apoptotic cells phagocytosis, antigens processing and presentation to T cells. However, DCs, monocytes and macrophages share common ancestry and functions and are hard to differentiate from each other in tissues and lymphoid organs. The distinction of these cells is a major challenge for understanding immune response's mechanisms and its modulation for therapeutic purposes.Using Ly-6C, CD64 and CCR2 as cell markers, as well as the CCR2 dependent emigration from bone marrow of monocytes and DCs dependency to Flt3-L, we have shown for the first time a cascade of monocytes differentiation, and separate populations of tissue monocytes, macrophages and DCs within the skin and the intestine. We then studied the behavior of these cells in a sterile skin inflammation mediated by DNFB (dinitrofluorobenzène) and in an inflammatory bowel disease (IBD) and showed that their ability to migrate to lymph nodes and to present antigens to naïve T lymphocytes are model dependent. Disentangling those tissue populations allows us to dissect the role of each of these actors in the immune response.

La mycobactérie à croissance rapide Mycobacterium abscessus est un pathogène opportuniste de l’homme, particulièrement des poumons, capable de se multiplier au sein de macrophages (MФ) mais aussi d’amibes environnementales. Nous avons pu montrer que l’environnement amibien est propice à l’adaptation de M. abscessus à cette survie intramacrophagique. Par des analyses transcriptomiques comparant les adaptations de M. abscessus au sein d’amibes ou de MФ, nous observons des enrichissements de voies biologiques démontrant des adaptations au stress oxydatif et des adaptations métaboliques telle que la béta-oxydation des lipides et l’assimilation des sulfates. Ces adaptations ont également été observées chez Mycobacterium tuberculosis, mycobactérie pathogène pulmonaire stricte de l’homme responsable de la tuberculose. Parmi les gènes induits par M. abscessus au sein des amibes figurent des gènes impliqués dans le transport de polyamines, la biosynthèse du MoCo (molybdopterin cofactor) ainsi que l’assemblage des centres fer-soufre (Fe-S). L’induction de tels gènes, décrits comme des facteurs de virulence chez certaines bactéries intracellulaires, contribuerait à la virulence de M. abscessus en permettant sa survie intramacrophagique. Quarante-cinq gènes ont été identifiés comme fortement induits en amibes chez M. abscessus. Mycobacterium chelonae, appartenant au même complexe génomique que M. abscessus et responsable exclusivement d’infections cutanées, ne présente pas de telles inductions après analyse de son transcriptome intracellulaire, ce qui pourrait expliquer son absence de survie en MФ. Cinq opérons recouvrant 10 gènes ont été délétés au sein du génome de M. abscessus par recombinaison homologue. Ces gènes sont requis pour la survie de M. abscessus en amibes et en MФ. La surexpression chez M. chelonae de deux de ces gènes, MAB_1517c et MAB_2649, codant respectivement une protéine TcmP (tetracenomycin polyketide synthesis O-methyltransferase) et une MmpS (mycobacterial membrane protein small), a conféré une survie intra-macrophagique à M. chelonae, suggérant que l’induction de ces gènes en amibes favorise la survie intracellulaire de M. abscessus en MФ. Enfin, l’analyse du transcriptome de M. abscessus en MФ révèle des adaptations propres à la vie intramacrophagique. Différents gènes particulièrement induits sont impliqués dans le métabolisme de la proline, la sécrétion de protéine par le système de sécrétion de type II ou appartiennent la voie MEP (méthylérythritol phosphate), des voies biologiques contribuant à la virulence de pathogènes. De plus, parmi les gènes induits, certains correspondent à des activités de N-acétylation, d’oxydoréduction, de liaison à l’oxygène ou de détoxification de l’oxyde nitrique par des dioxygénases qui sont enrichies. Comparé à 5 autres opérons délétés, sélectionnés selon leur niveau d’induction et leur activité biologique, le gène eis2 (MAB_4532c), codant une N-acétyltransférase, est essentiel à la survie de M. abscessus en MФ.L’utilisation d’une approche complémentaire, le criblage d’une banque de mutants par transposition chez M. abscessus en amibes, a révélé le rôle essentiel du gène mmpl8 (mycobacterial membrane protein large 8) parmi la famille de protéines MmpL, impliquées dans le transport et/ou la synthèse de lipides mycobactériens. Chez M. abscessus, l’absence de production de cette protéine est corrélée à un défaut d’export d’un nouveau glycolipide (GDND, glycosyl diacetylated nonadecyl diol) et à un phénotype délétère pour la bactérie en MФ.En conclusion, notre travail a montré le rôle fondamental de l’amibe dans l’apprêtement de M. abscessus à la survie intramacrophagique. Trois gènes ayant fait l’objet d’études approfondies, mmpL8, eis2 ainsi que le gène eccB4 (MAB_3759c) mis en évidence par le crible amibien de la banque de mutants de transposition, participent à ce phénotype, confirmant le caractère pathogène de M. abscessus. / Mycobacterium abscessus is a rapidly growing mycobacterium, causing opportunistic infections in humans, and notably pulmonary infections. M. abscessus is able to multiply inside macrophages (MФ) and environmental amoebae. Here we demonstrate that M. abscessus undergoes adaptations in amoebae allowing its survival in MФ. Intracellular adaptations of M. abscessus to amoebae and MФ were assessed by RNAseq. We observed a significant enrichment of biological pathways reflecting adaptations to oxidative stress and metabolic adaptations illustrated by the consumption of fatty acids and activation of the sulfate assimilation pathway. These adaptations have been described in intramacrophagic Mycobacterium tuberculosis, a strictly pathogenic mycobacteria infecting the lung of humans and causing tuberculosis. Among the set of genes induced by M. abscessus during the amoebal co-culture are genes implicated in polyamine transport, MoCo (molybdopterin cofactor) biosynthesis and iron-sulfur (Fe-S) cluster assembly. The induction of such genes, described as virulence factors from intracellular bacteria, might enhance M. abscessus virulence and thus allow its survival in MФ. Forty-five genes are highly induced along the amoebal co-culture. In comparison, the amoebal co-culture with Mycobacterium chelonae, a mycobacterium that belongs to the same genomic complex as M. abscessus and causing solely extrapulmonary infections, does not elicit the same adaptations; potentially explaining M. chelonae inability to persist in macrophages. Five operons, representing a total of 10 genes, were deleted from M. abscessus genome by homologous recombineering. These genes are required for both M. abscessus survival in amoebae and MФ. Overexpression of two of these genes in M. chelonae, MAB_1517c and MAB_2649, encoding a TcmP (tetracenomycin polyketide synthesis O-methyltransferase) protein and an MmpS (mycobacterial membrane protein small) protein respectively, enhances M. chelonae survival in MФ, suggesting that the induction of these genes favors M. abscessus survival in MФ. Analyses of M. abscessus transcriptome in MФ also shed light on adaptations specific to the bacterium intramacrophagic life. Several genes highly induced in macrophages are implicated in biological pathways known to contribute to bacteria virulence, including proline metabolism, protein secretion by the type II secretion system and the MEP (methylerythritol phosphate) pathway. Among the set of induced genes selected according to their level of induction and their biological activity, N-acetylation and redox activities, bounding to oxygen and detoxification from nitric oxide by dioxygenases are significantly enriched. Among operons from this set of genes, it appears that M. abscessus eis2 gene (MAB_4542c), encoding a N-acetyltransferase, is essential for M. abscessus survival in MФ.In addition, a complementary approach to RNAseq, the screening of a transposon (Tn) mutant library of M. abscessus inside amoebae, revealed important roles of the mmpL8 gene encoding a mycobacterial membrane protein large belonging to a family of proteins implicated in lipid biosynthesis and export to the cell surface. When this protein was no longer produced by M. abscessus, a lower amount of a new glycolipd family (GDND, glycosyl diacetylated nonadecyl diol) was observed as well as a deleterious phenotype in MФ.To conclude, our work has shown a fundamental role of amoebae in triggering the virulence of M. abscessus, further allowing its survival in macrophages. Besides, three genes that have been studied more extensively – mmpL8, eis2 and eccB4 (revealed by the Tn library screening) – are required for M. abscessus survival in macrophages and confirmed its pathogenic behavior.

A l’état basal, les cellules souches musculaires sont quiescentes. Après blessure, ces cellules s’activent, s’amplifient et se différencient afin de réparer les myofibres lésées. Cependant, une petite population de ces cellules myogéniques activées ne va pas entrer dans la voie de la myogenèse, mais va retourner en quiescence par un phénomène appelé auto-renouvellement. Cette étape est cruciale afin de maintenir une réserve de cellules souches musculaires tout au long de la vie. Mais, les mécanismes cellulaires et moléculaires régulant ce phénomène sont peu décrits dans la littérature. La régénération musculaire est composée d’une série d’évènements complexes et bien orchestrés selon une cinétique précise. Le challenge de son étude est donc de pouvoir distinguer les évènements les uns des autres, tout en sachant qu’ils sont interconnectés. Bien que les cellules souches musculaires aient un fort potentiel de régénération, elles ont besoin d’interagir avec d’autres cellules au cours de la régénération, notamment avec les macrophages qui ont un rôle prépondérant dans ce processus. Après une blessure, les monocytes circulants sont recrutés sur le site de lésion et se différencient en macrophages inflammatoires. Ensuite, ces macrophages changent leur statut inflammatoire et acquièrent un profil anti-inflammatoire. Plusieurs études in vitro ont suggéré un rôle pour le métabolisme et son régulateur principal, la kinase activée par l’AMP (AMPK), dans la résolution de l’inflammation et dans le devenir des cellules souches adultes. Ainsi, j’ai étudié l’influence extrinsèque (via les macrophages) et intrinsèque du métabolisme sur le devenir des cellules souches musculaires au cours de la régénération. Pour cela, j’ai utilisé divers modèles déficients pour l’AMPK1 dans le macrophage, dans la cellule souche musculaire et dans la myofibre qui m’ont permis d’établir des cultures primaires de macrophages et de cellules musculaires. Dans un premier temps, grâce à ces outils, nous avons pu démontrer le rôle primordial de l’AMPK dans la résolution de l’inflammation au cours de la régénération musculaire et dans l’acquisition des fonctions anti-inflammatoires des macrophages. Dans ce contexte, l’activation de l’AMPK est dépendante de la kinase CAMKK et régule la phagocytose, principal phénomène cellulaire permettant le changement de statut inflammatoire des macrophages. Ce travail a été publié en 2013 dans le journal Cell Metabolism. Ensuite, j’ai mis en évidence un lien entre le métabolisme et le devenir des cellules souches musculaires. La suppression de l’AMPK dans les cellules souches musculaires augmente leur auto-renouvellement. Cette modification du devenir des cellules souches est due à un changement de métabolisme similaire à l’effet Warburg observé dans les cellules souches cancéreuses, qui s’effectue via la modulation de l’activité de l’enzyme Lactate Déshydrogénase, enzyme clé de la glycolyse. En conclusion, j’ai pu mettre en évidence deux nouveaux rôles de l’AMPK dans le devenir des cellules souches musculaires, établissant un lien de causalité entre métabolisme, inflammation et devenir des cellules souches. / During skeletal muscle regeneration, muscle stem cells activate and recapitulate the myogenic program to repair the damaged myofibers. A subset of these cells does not enter into the myogenesis program but self-renews to return into quiescence for further needs. Control of muscle stem cell fate choice is crucial to maintain homeostasis but molecular and cellular mechanisms controlling this step are poorly understood. A difficulty of understanding muscle stem cell self-renewal is that skeletal muscle regeneration is a coordinated and non-synchronized process. Various and dissociated molecular and cellular mechanisms regulate muscle stem cell fate. Indeed, skeletal muscle regeneration requires the interaction between myogenic cells and other cell types, among which the macrophages. Macrophages infiltrate the muscle and adopt distinct and sequential phenotypes. They act on the sequential phases of muscle regeneration and resolving the inflammation by skewing their inflammatory profile to an anti-inflammatory state. Some in vitro studies suggested a role for the metabolism and the AMP-activated protein Kinase (AMPK), the master metabolic regulator of cells, in both inflammation and stem cell fate. Thus, I investigated the role of metabolism on muscle stem cell fate within the muscle stem cells (cell autonomous regulations) and through the action of macrophages (non-cell autonomous regulations) during skeletal muscle regeneration. To analyze muscle stem cell fate, I used in vitro (macrophages and muscle stem cell primary cultures), ex vivo (isolated myofibers) and in vivo (using specific mice model deleted specifically for AMPK1 in the myeloid lineage, in muscle stem cells or in myofibers) experiments. First, I highlighted that macrophagic AMPK1is required for the resolution of inflammation during skeletal muscle regeneration and for the trophic functions of macrophages on muscle stem cell fate. Moreover, CAMKK-AMPK1 activation regulates phagocytosis, which is the main cellular mechanism inducing macrophage skewing. This work was published in 2013 in Cell Metabolism. Second, I demonstrated that depletion of myogenic AMPK1 tailors muscle stem cell metabolism in a LKB1 independent manner, orients their fate to the self-renewal by promoting metabolic switch from an oxidative to a glycolytic metabolism pathway, through the over activation of a new molecular target, which is a key enzyme for glycolysis: the Lactate Dehydrogenase. To conclude, during my thesis, I established two new crucial roles of AMPK1 in muscle stem cell fate choice, linking for the first time metabolism, inflammation and fate choice.

SUMMARY Respiratory mucosal surfaces are constantly exposed to a broad range of non-pathogenic environmental antigens. In the absence of proinflammatory signals, inhalation of harmless antigens results in immunological tolerance. Indeed, lung dendritic cells stimulate the development of antigen-specific regulatory T cells. Nevertheless, epidemiological studies have shown that ambient air contains not only inert antigens but also immunostimulatory molecules of microbial origin. Of particular interest are endotoxins, a cell wall component of gram-negative bacteria that is ubiquitous in the environment. In spite of the fact that high levels of endotoxin exposure in early life protect against allergic sensitization, most evidence indicates that exposure to house-dust endotoxin is a significant risk factor for increased asthma prevalence and severity. When the respiratory tract is stimulated with airborne endotoxins, lung dendritic cells lose their tolerogenic properties and rather promote the development of an allergic response directed against concomitant aeroantigens. Although endotoxins are omnipresent in the environment and favour airway allergy, only a minority of people develops asthma. A unifying model reconciling these conflicting observations is still lacking. We report here that LPS-triggered airway allergy is tightly controlled by lung interstitial macrophages, a cell population that remains largely uncharacterized. Interstitial macrophages could be distinguished from alveolar macrophages by their unique capacity to inhibit lung dendritic cell maturation and migration upon LPS stimulation, thereby preventing sensitization to concomitant inhaled antigens. We furthermore demonstrated that functional paralysis of LPS-stimulated dendritic cells involves interleukin-10 production by interstitial macrophages. Finally, we demonstrate that specific in vivo elimination of interstitial macrophages leads to overt asthmatic reactions to innocuous airborne antigens inhaled along with low LPS doses. Our study thus reveals a crucial role for interstitial macrophages in maintaining immune homeostasis in the respiratory tract and provides an explanation for the paradox that airborne LPS has the ability to promote the induction of Th2 responses by lung dendritic cells but does not provoke airway allergy under normal conditions. In the presence of LPS, interstitial macrophages, but not alveolar macrophages, break the link between innate and adaptive immunity, allowing harmless inhaled antigens to escape from T cell-dependent responses. RÉSUMÉ Le système respiratoire est continuellement exposé à de nombreux antigènes environnementaux non pathogéniques. En labsence de signal proinflammatoire, linhalation dantigènes inoffensifs aboutit au développement dune tolérance immunologique. Dans ces conditions, les cellules dendritiques pulmonaires tolérogènes stimulent le développement de lymphocytes T régulateurs. Cependant, les études épidémiologiques montrent que lair ambiant ne contient pas que des antigènes inertes mais également des molécules immunostimulatrices dorigine microbienne dont les endotoxines (LPS, lipopolysaccharide). La présence dans lenvironnement de ce composant de la paroi des bactéries Gram négatives est ubiquiste. Malgré le fait que lexposition à de hauts niveaux de LPS durant lenfance semble protéger contre la sensibilisation allergique, la plupart des études montrent que les endotoxines contenues dans la poussière domestique constituent un facteur de risque significatif pour la prévalence et la sévérité de lasthme. Quand le système respiratoire est stimulé par le LPS aérogène, les cellules dendritiques perdent leurs propriétés tolérogènes et deviennent capables dinduire le développement dune réponse allergique. Bien que les endotoxines soient omniprésentes dans lenvironnement et favorisent lallergie des voies respiratoires, seulement une minorité de personnes est asthmatique. Ces observations contradictoires impliquent lexistence de mécanismes protecteurs non encore décrits capables de prévenir les réponses allergiques induites par les endotoxines. Nous montrons dans ce travail que lallergie des voies respiratoires induite par le LPS est étroitement contrôlée par les macrophages interstitiels, une sous-population de macrophages pulmonaires dont la fonction in vivo navait jamais été caractérisée. Les macrophages interstitiels peuvent être distingués des macrophages alvéolaires par leur capacité unique à inhiber la maturation et la migration des cellules dendritiques induites par lexposition du système respiratoire au LPS, prévenant ainsi la sensibilisation aux aéroantigènes inhalés concomitamment. De plus, nous démontrons que linhibition fonctionnelle des cellules dendritiques implique la sécrétion dIL-10 par les macrophages interstitiels. Finalement, nous montrons que lélimination spécifique des macrophages interstitiels in vivo aboutit au développement dune réponse asthmatique dirigée contre les aéroantigènes inoffensifs inhalés avec de faibles doses de LPS. Notre travail révèle un rôle crucial des macrophages interstitiels dans le maintien de lhoméostasie immunitaire du tractus respiratoire et fournit une explication au paradoxe que le LPS aérogène a la capacité de favoriser linduction de réponses Th2 par les cellules dendritiques mais ne provoque pas dallergie des voies respiratoires dans les conditions normales. En présence de LPS, les macrophages interstitiels, mais pas les macrophages alvéolaires, brisent le lien entre limmunité innée et limmunité adaptative, permettant aux antigènes inhalés déchapper aux réponses dépendantes des lymphocytes T.

Thesis (Ph. D.)--University of Maryland, 1996. / eContent provider-neutral record in process. Description based on print version record. Includes bibliographical references.

Thesis (Ph. D.)--University of Maryland, 1996. / Includes bibliographical references.

L’utilisation intensive des antibiotiques a conduit à l’émergence inquiétante de souches bactériennes multi-résistantes, notamment chez les salmonelles et les colibacilles responsables de maladies infectieuses préoccupantes en santé publique et vétérinaire. Les peptides de défense de l’hôte (HDP) constituent les effecteurs antimicrobiens essentiels de l’immunité innée des animaux. La principale famille d’HDPs chez les oiseaux sont les défensines aviaires, dont deux membres (AvBD2 et AvBD7) isolés de la moelle osseuse du poulet présentent un large spectre antibactérien et constituent ainsi des molécules candidates alternatives aux antibiotiques. Pour démontrer l’intérêt thérapeutique de l’AvBD2 et de l’AvBD7, nous avons (1) prouvé leur efficacité antibactérienne in vitro contre des souches cliniques multirésistantes, (2) montré leur stabilité structurale et fonctionnelle face aux protéases digestives majeures, (3) mis en évidence un nouvel effet antimicrobien dans les macrophages infectés, et finalement (4) prouvé le concept thérapeutique en réduisant la mortalité et la charge bactérienne après injection d’AvBD7 dans un modèle de salmonellose systémique létale chez la souris. / Large-scale use of antibiotics has leaded to the emergence of multi drug resistant bacterial strains, particularly in the genus Salmonella and Escherichia coli responsible for infectious diseases outbreaks. This constitutes a major veterinary and public health concern. Host defense peptides (HDPs) represent major effector molecules of the animal’s innate immune system. In birds, the main family of HDPs is composed of avian defensins whose two members (AvBD2 and AvBD7) isolated from chicken bone marrow exhibit large spectrum antibacterial activity. Thus, they both constitute potential candidate molecules as alternative to antibiotics. To demonstrate the therapeutic interest of AvBD2 and AvBD7, we have (1) proved their antibacterial efficiency in vitro towards clinical and multi drug resistant bacterial strains, (2) shown their functional and structural stability when facing major digestive proteases, (3) identified a novel antibacterial effect in infected macrophages, and finally (4) proved the therapeutic concept by reducing mortality and bacterial load after AvBD7 injection in a murine model of lethal salmonellosis.

Les nanoparticules (NP) métalliques occupent une place de plus en plus importante, tant dans les procédésindustriels que dans la recherche biomédicale. Néanmoins, les données sur leur toxicité potentielle pour lesorganismes vivants restent insuffisantes, notamment à l’échelle moléculaire. Des exemples historiques montrentque certaines pathologies, comme la silicose et l’asbestose, peuvent être engendrées par l’exposition chroniqueà des particules inorganiques (silice et fibres d’amiante). Dans les deux cas, la réponse des macrophagesalvéolaires est en grande partie responsable de la maladie. Les macrophages sont en effet la première ligne dedéfense (immunité innée) contre toute attaque exogène, pathogène ou non, du fait de leurs fortes capacitésphagocytaires et de leurs propriétés inflammatoires. Ainsi, les objectifs de ces travaux étaient d’étudier les effetsde deux types de NP métalliques (Cu/CuO et ZnO) sur deux lignées cellulaires de macrophages murins. Cetteétude a été réalisée par une approche protéomique basée sur l’électrophorèse 2D et la spectrométrie de masse,permettant d’accéder de façon reproductible à des données mécanistiques. Les données obtenues ont étévalidées par plusieurs approches ciblées de biologie cellulaire, sur les lignées ainsi que sur des macrophagesprimaires. Nos résultats montrent que les deux types de NP engendrent des réponses différentes, bien que leurdegré élevé de cytotoxicité soit similaire. Les NP de cuivre induisent un stress oxydant et une réponsemitochondriale intenses, associées à de fortes perturbations de la phagocytose et de la production de certainsmédiateurs de l’inflammation. Cette toxicité semble être essentiellement liée aux propriétés redox du cuivre, etest spécifique de la forme nanoparticulaire. A l’inverse, le zinc induit des réponses modérées sur les mêmesprocessus, n’affectant pas a priori le rôle immunitaire des macrophages. Cette toxicité n’est pas non plusspécifique des NP, les ions ayant des effets très étendus, liés à leurs interactions avec de nombreuses protéines,perturbant leur fonctionnement normal jusqu’à induire la mort cellulaire. L’ensemble de ces résultatspermettent une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires expliquant la toxicité de ces NP. / Metallic nanoparticles (NPs) are more and more widely used, from industrial processes to biomedical research.However, data on their potential toxicity towards organisms are still lacking, especially regarding molecularmechanisms. It has been proven that some inorganic particles can lead to diseases when tissues are chronicallyexposed. In the case of pulmonary silicosis and asbestosis, induced by silica particles and asbestos fibers, chronicinflammation through alveolar macrophages is responsible for the disease. Indeed, macrophages are the firstdefense against exogenous attacks, like pathogens or inorganic compounds, which are eliminated throughphagocytosis and inflammatory processes that are part of the innate immune response. Thus, this study aimedat analyzing the molecular effects of both copper- and zinc-based NPs (Cu/CuO and ZnO) on murinemacrophages cell lines. To this end, a reproducible proteomic-based approach using 2D electrophoresis andmass spectrometry was used. The proteomic data were validated using targeted approaches on both cell linesand primary macrophages. Our results show that both NPs exert similar high cytotoxicity, but the molecularresponses are markedly different. Copper-based NPs strongly induce oxidative stress as well as alterations inmitochondrial metabolism, phagocytosis, and inflammatory mediators’ production. These effects seem to bemostly related to the redox properties of copper, and are specific to the NP form. Conversely, zinc inducedlimited effects on the same processes, thus leading to no significant alterations in macrophages’ immunefunctions. These effects are not NP-specific, since Zn2+ ions seem to exert most of them, probably due to theirability to interact with numbers of proteins, slightly altering their normal functions, and eventually leading onlyto cell death without prior functional alterations. This study allowed us to highlight some molecular mechanismsof both NP’s toxicity.

Les macrophages primitifs envahissent la moelle épinière dès E11.5-12.5 chez l'embryon de souris. Ces cellules interagissent avec les neurites spinaux en croissance des neurones sensoriels des ganglions de la racine dorsale dès E12.5. La microglie est connue pour réguler plusieurs processus développementaux dans le système nerveux central, mais leur rôle dans le développement du système nerveux périphérique reste inconnu. Nous montrons que les macrophages primitifs régulent le développement des neurones sensoriels dans l'embryon de souris. Nous avons d'abord découvert que les macrophages primitifs interagissent avec les neurites périphériques des neurones sensoriels dès E11.5. Nous avons ensuite démontré que l'absence de macrophage chez les souris PU.1KO ou leur ablation immunopharmacologique, entraînait une réduction initiale des neuronaux TrkB+ et TrkC+ à E11.5, suivie d'une augmentation transitoire de leur nombre à E12.5. Cette augmentation est associée à une augmentation transitoire de leur mort développementale ce qui expliquerait pourquoi leur nombre redevient normal à partir de E13.5. Chez les embryons dépourvus de macrophage la mort augmente à nouveau à E15.5 pour les neurones TrkC+ et dès E14.5 pour les neurones TrkB+. Concernant les neurones TrkA+, leur nombre reste déficitaire entre E12.5 et E15.5, bien que leur mort développementale ne soit pas affectée. Nous avons enfin montré que la prolifération cellulaire était diminuée à E12.5 dans les ganglions des souris PU.1KO. Ces résultats sont la première démonstration que les macrophages primitifs et/ou les microglies immatures peuvent aussi réguler le développement embryonnaire du système nerveux périphérique. / The primitive macrophages invade the spinal cord as early as E11.5-12.5 in the mouse embryo. These cells interact with growing spinal neurites of the dorsal root ganglia sensory neurons as early as E12.5. Microglia is known to regulate several developmental processes in the central nervous system, but their role in the development of the peripheral nervous system remains unknown. We show that primitive macrophages regulate the development of sensory neurons in the mouse embryo. We first discovered that primitive macrophages interact with peripheral neurites of sensory neurons as early as E11.5. We then demonstrated that the absence of macrophage in PU.1KO mice or their immunopharmacological ablation resulted in an initial reduction of TrkB+ and TrkC+ neurons at E11.5, followed by a transient increase in their number at E12.5. This increase is associated with a transient increase in their developmental death which would explain why their numbers become normal again from E13.5. In macrophage-free embryos, death increases again to E15.5 for TrkC+ neurons and as early as E14.5 for TrkB+ neurons. Concerning TrkA+ neurons, their number remains deficient between E12.5 and E15.5, although their developmental death is not affected. We have finally shown that cell proliferation was decreased at E12.5 in ganglions of PU.1KO mice. These results are the first demonstration that primitive macrophages and / or immature microglia can also regulate the embryonic development of the peripheral nervous system.

L’hématopoïèse est le processus de formation des cellules souches hématopoïétiques (CSH); elle est conservée au cours d’évolution. Durant l’hématopoïèse embryonnaire, deux vagues hématopoïétiques se succèdent, la vague primitive et la vague définitive. La vague primitive produit des macrophages, des neutrophiles et des érythrocytes. Au cours de la vague définitive, les CSH émergent du plancher de l’aorte dorsale par une transition endothélio-hématopoïétique ou TEH, dans une région appelée aorte-gonades-mesonephros (AGM).Ces dernières années, des études des organes hématopoïétiques chez les mammifères ont démontré que le microenvironnement joue un rôle crucial dans l’émergence et le devenir des CSH. Pendant ma thèse, je me suis intéressée au rôle du microenvironnement dans la mise en place de l’hématopoïèse définitive chez l’embryon de zebrafish. Dans l’AGM, j’ai caractérisé et évalué la contribution de différents acteurs dont deux populations en particulier, les macrophages et le système neuronal sympathique. Chacune de ces cellules joue un rôle spécifique durant la vague définitive de l’hématopoïèse. Les macrophages mobilisent des CSH de l’AGM afin de permettre leur intravasation et la colonisation des organes hématopoïétiques. Les catécholamines synthétisées par le système neuronal sympathique quant à elles contrôlent la TEH par l’activation des récepteurs beta2b et beta3 dans l’AGM.En conclusion, nous avons démontré que le microenvironnement influence l’hématopoïèse définitive chez le zebrafish par différents mécanismes. Ces travaux ont pour objectif d’améliorer la compréhension du mécanisme de genèse des CSH et potentiellement de permettre un jour la production de CSH in vitro. / Haematopoiesis is the process of haematopoietic stem cell (HSC) generation conserved in all vertebrates. During the embryonic development, two successive waves of haematopoiesis occur – the primitive and the definitive wave. The first one gives rise to erythrocytes, macrophages and neutrophils. During the second one, HSCs emerge from the ventral wall of dorsal aorta (DA) in the aorta-gonads-mesonephros (AGM) region by a process called endothelial-to-haematopoietic transition or EHT.In the last years, several studies performed in mammals have shown that the microenvironment plays a key role in haematopoiesis. During my thesis I have studied the role of the microenvironment in definitive haematopoiesis in the zebrafish embryo. I have described several cell components present in the AGM and evaluated their contribution to the haematopoiesis. I further analysed two of those players: macrophages and sympathetic nervous system. Each of them plays a specific role during the definitive wave of haematopoiesis. Macrophages mobilise nascent HSCs from the AGM to allow their intravasation and colonisation of haematopoietic organs. Catecholamines synthetized by sympathetic nervous system control EHT through the activation of beta2b and beta3 receptors in the AGM.In conclusion, we have shown that the microenvironment can substantially influence the definitive haematopoiesis in the zebrafish by distinct mechanisms. These findings would help to understand the mechanism of HSC generation and potentially to allow in vitro HSC production.