La peau constitue l’une des premières lignes de défense contre les menaces extérieures. Elle présente un système nerveux sensoriel particulièrement développé capable d’interagir fonctionnellement avec son système immunitaire. Cependant ces interactions neuro-immunes sont encore très mal comprises et des analyses plus fines sont nécessaires pour décrypter le réel potentiel de ces neurones à réguler les réponses immunitaires. Nos travaux, présentés ici, se concentrent sur le rôle d'une sous-population de neurones sensoriels innervant la peau identifiée par le marqueur GINIP. La déplétion conditionnelle de ces neurones in vivo (souris GINIP-DTR), à révélé leur rôle central dans le contrôle de l'inflammation et de la réparation des tissus cutanés suite à une exposition aux UV. Les souris dépourvues de neurones GINIP+ présentent une augmentation du nombre de macrophages inflammatoires et des lésions profondes du derme comparées aux souris sauvages. Afin de disséquer les mécanismes moléculaires impliqués, nous nous sommes intéressés à la protéine XXX, un médiateur produit par une sous population de neurones GINIP+, les C-LTMR. In vitro, XXX réduit l’expression de cytokines pro-inflammatoires et favorise la production de médiateurs anti-inflammatoires par les macrophages. In vivo, l’absence de cette molécule (souris XXX-KO) accélère la différentiation des monocytes infiltrant en macrophages résidents, les rendant incapables de résoudre la fibrose du derme induite par les UV. Ces résultats suggèrent que les C-LTMR régulent fonctionnellement des cellules myéloïdes via XXX. / The skin is one of the body’s first lines of defense against external threats. This complex tissue contains a highly developed sensory nervous system and an immune system can cooperate to maintain homeostasis. However, these neuro-immune interactions are still poorly understood and further analyses are necessary to understand their role in skin immune response and tissue repair.The goal of the work presented here is to explore the role of a subset of skin sensory neurons identified by the marker GINIP. In vivo, the conditional depletion of these neurons (GINIP-DTR mice) revealed their central role in the control of inflammation and in the repair of skin exposed to UV (ultrat-violet) irradiation. Compared to wild type controls, mice lacking GINIP+ neurons displayed an increase in inflammatory macrophage number in the dermis associated with deep damage. To decipher the molecular mechanisms involved, we focused on the protein XXX, a mediator produced by a subset of GINIP+ neurons, the C-LTMR. In vitro, XXX reduced the expression of pro-inflammatory cytokines and promoted anti-inflammatory factors by macrophages. In vivo, the lack of this molecule (XXX KO mice) accelerated the differentiation of infiltrating monocytes in dermis resident macrophages, making them unable to resolve the fibrosis induced by UV treatment. These results suggest that C-LTMR regulates the myeloid cell response to UV irradiation via XXX.

Les macrophages associés aux tumeurs (TAM) orchestrent l'inflammation nécessaire à la croissance tumorale (propriétés de type M1) et favorisent les métastases et l'angiogenèse (caractéristiques de type M2). Cependant, la nature des facteurs capables de conférer des propriétés M1 et M2 aux macrophages humains demeure inconnue. L'acide lactique (AL) est un métabolite produit par les cellules tumorales connu pour moduler les fonctions des cellules présentes dans le microenvironnement tumoral. Dans cette étude, nous avons analysé son impact sur la différenciation des monocytes humains. Les résultats montrent que l’AL induit la différentiation des monocytes (cultivées en présence de GM-CSF) en macrophages présentant un phénotype atypique (CD14high CD163high IL-10low IL-12low) et, de manière intéressante, des caractéristiques phénotypiques M1 (production de cytokines inflammatoires) et M2 (production de facteurs de croissance, expression de gènes prototypiques M2). Un profil similaire est obtenu lorsque les monocytes sont cultivés avec des cellules cancéreuses primaires glycolytiques. Ces effets de l'AL sur la polarisation des macrophages nécessitent l'entrée du lactate dans les cellules (via le transporteur MCT-1) et son oxydation en pyruvate et sont médiés par une stabilisation de HIF-1α et une consommation autocrine de M-CSF.Ces résultats (i) identifient l'AL comme un médiateur induisant la génération de macrophages humains présentant des caractéristiques M2 et des propriétés inflammatoires et (ii) renforcent l'intérêt de l’utilisation des inhibiteurs de la glycolyse aérobie pour moduler les fonctions des TAM. / In established tumors, tumor-associated macrophages (TAM) orchestrate unresolving cancer-related inflammation (M1-related properties) and favor tumor development, metastasis and angiogenesis (M2-like properties). However, to date, the nature of the polarization factor(s) able to confer M1 and M2 functional properties to human macrophages remains unknown.Lactic acid (LA), a metabolite produced at high levels in most established tumors, can impact the phenotype and functions of cells present in the tumor microenvironment. In this study, we analyzed the impact of LA on the human monocyte differentiation. Results showed that LA skews monocytes (differentiated in the presence of GM-CSF) into macrophages (GM+LA-Mφ) exhibiting an atypical CD14high CD163high IL-10low IL-12low phenotype. Interestingly they harbor M1 and M2 phenotypic features, as assessed the production of a wide variety of inflammatory and growth factors and the expression of prototypic M2-like genes. A similar profile is induced by culturing monocytes with glycolytic human primary cancer cells. These effects of LA on macrophage polarization require the entry of lactate into the cells (via the monocarboxylate transporter 1) and its oxidation into pyruvate and are mediated via HIF-1α stabilization and autocrine M-CSF consumption by differentiating cells. These results identify tumor-derived LA as a missing link reconciling the M2-like features of TAM with their inflammatory properties. They also reinforce the interest of aerobic glycolysis inhibitors to modulate the functions of TAM.

Le récepteur activateur de NF-κB (RANK), membre de la famille des récepteurs au TNF, est connu pour son rôle dans l’homéostasie de l’os, mais joue aussi un rôle important dans le système immunitaire. J’ai tout d’abord étudié des outils permettant de cibler RANK/RANKL. J’ai caractérisé et comparé l’activité biologique de deux anticorps anti-RANK. J’ai également criblé une librairie de petites molécules pour identifier des inhibiteurs de l’interaction RANK/RANKL. Dans une deuxième partie, je me suis intéressée au rôle du ligand de RANK (RANKL) dans l’homéostasie du ganglion lymphatique. RANKL joue un rôle dans la différenciation des ostéoclastes mais son rôle dans la différenciation d’autres macrophages n’a pas été étudié. Nous avons étudié des souris déficientes pour RANKL dans les cellules marginales réticulaires (MRC) qui expriment RANKL de manière constitutive dans le ganglion adulte. Nous avons observé une diminution de la population de macrophages sous-capsulaires (SSM). Nous avons également montré que les cellules endothéliales lymphatiques (LEC) expriment l’intégrine alpha 2b (ITGA2b) et que cette expression est sensible à la présence de RANKL. / The TNF-family member Receptor Activator of NF-κB (RANK) is known for its role in bone homeostasis and is increasingly recognized as a central player in immune regulation. Firstly I looked for new molecular tools to target RANK/RANKL axis. I characterized and compared the biological activity of two anti-RANK antibodies. Moreover, I screened the Prestwick Chemical Library® of small molecules in order to identify inhibitors of RANK/RANKL interaction. Secondly, I studied the effect of the RANK/RANKL axis in lymph node homeostasis. RANKL is known to promote osteoclast differentiation but whether it also plays a role in the differentiation of other macrophage subsets is not known. We addressed this question by conditionally deleting RANKL from marginal reticular stromal cells (MRCs) that constitutively express RANKL in the lymph node. We observed impaired differentiation of the subcapsular sinus macrophages (SSMs). We also studied lymph node lymphatic endothelial cells (LECs) and showed that integrin alpha 2b (ITGA2b) is expressed by a lymph node subset of LECs and its expression is sensitive to RANKL.

Les cellules T folliculaires helper (Tfh) jouent un rôle central dans la mise en place de réponses humorales efficaces. En effet, les Tfh participent à la sélection des lymphocytes B permettant le développement de lymphocytes B mémoires et d’anticorps de haute affinité. Les Tfh représentent ainsi une cible prometteuse pour la mise en place de nouvelles stratégies thérapeutiques, notamment pour augmenter l’efficacité de la vaccination. Ainsi, il apparaît crucial de mieux comprendre les étapes menant à leur développement, en particulier chez l’Homme. L’initiation de la polarisation Tfh se déroule dans les organes lymphoïdes secondaires et met en jeu les cellules myéloïdes mononucléaires (MMC). Les MMC présentes dans les organes lymphoïdes comprennent les macrophages résidents et trois sous populations de DC résidentes : les cDC1 (CD141+), les cDC2 (CD1c+) et les pDC. Nous nous sommes plus particulièrement intéressés au rôle respectif des sous populations de MMC humaines dans l’induction de la polarisation Tfh. Ainsi, les travaux effectués au cours de ma thèse avaient pour objectifs dans un premier temps d’analyser la capacité des différentes populations de MMC à induire la polarisation Tfh, afin de mettre en évidence de potentielles spécialisations fonctionnelles. Dans un second temps, nous nous sommes concentrés sur les mécanismes moléculaires impliqués dans l’induction par les MMC de la polarisation Tfh. Nous avons montré une spécialisation fonctionnelle des cDC2 et des macrophages des amygdales pour la polarisation Tfh. Toutefois, des différences ont été observées entre les cDC2 et macrophages, puisque les macrophages induisent la sécrétion par les lymphocytes T d’une grande quantité de CXCL13 par rapport au cDC2, qui sont plus efficaces pour induire la production d’IL21. Nous avons pu également montrer que les cDC2 et macrophages sécrétaient des cytokines précédemment identifiées comme ayant un rôle dans l’induction des Tfh telles que IL12p70, ActivinA et TGFβ. Afin de confirmer le rôle de ces cytokines dans la polarisation induite par les MMC d’amygdales, nous avons utilisé des anticorps bloquants dans nos expériences de polarisation T helper. Ainsi, nous avons confirmé le rôle de l’IL12p70, de l’Activin A et du TGFβ dans l’induction des Tfh humains. Nos résultats suggèrent également un rôle de l’Activin A et de TGFβ dans l’induction de la sécrétion de CXCL13, alors que l’IL12p70 serait impliqué dans l’induction de la sécrétion d’IL21. Nos résultats suggèrent aussi l’existence de deux sous populations de Tfh caractérisées soit par l’expression d’IL21 soit par l’expression de CXCL13. Les travaux réalisés au cours de ma thèse enrichissent ainsi les connaissances sur la spécialisation fonctionnelle des sous populations de DC et des macrophages humains, et apportent de nouveaux éléments pour la compréhension de la différenciation des Tfh humains. / T follicular helper cells (Tfh) play a key role in the establishment of efficient humoral responses. Indeed, Tfh are involved in B lymphocyte selection allowing the development of high affinity memory B cells and antibodies. Tfh are promising targets for new therapeutic strategies, especially to increase the effectiveness of vaccination. Thus, it is crucial to better understand the stages leading to their development, especially in human. Initiation of Tfh polarisation occurs in secondary lymphoid organs and involves mononuclear myeloid cells (MMC). MMC from secondary lymphoid organs include resident macrophages and three subsets of resident Dendritic Cells (DC): cDC1 (CD141+), cDC2 (CD1c+) and pDC. We were particularly interested in human MMC subsets respective roles in the induction of Tfh polarisation. Thus, the work carried out during my thesis aimed first at analysing the ability of different populations of MMC to induce Tfh polarisation, in order to highlight potential functional specialisations. In a second step, we focused on the molecular mechanisms involved in Tfh polarisation by MMC. We have shown a functional specialisation of cDC2 and tonsillar macrophages for Tfh polarisation. However, differences have been observed between cDC2 and macrophages, since macrophages induce secretion by T cells of a large amount of CXCL13 compared to cDC2, which are more effective in inducing IL21 production. We have also been able to show that cDC2 and macrophages secreted cytokines previously shown to play a role in Tfh induction such as IL12p70, ActivinA and TGFβ. In order to confirm the role of these cytokines in Tfh polarisation induced by tonsil MMCs, we used blocking antibodies in our T helper polarisation experiments. Thereby, we confirmed the role of IL12p70, Activin A and TGFβ in the induction of human Tfh. Our results also suggest a role for Activin A and TGFβ in inducing secretion of CXCL13, whereas IL12p70 would be involved in the induction of IL21 secretion. Besides, our results suggest the existence of two Tfh subsets characterised by expression of either IL21 or CXCL13. The work performed during my thesis broadens the knowledge on the functional specialisation of human DC subsets and macrophages, and provides new insight into the differentiation of human Tfh.

Le récepteur à l’EGF (Epidermal Growth Factor) est exprimé, entre autres, par les cellules inflammatoires et vasculaires. Il est impliqué dans la survie et la migration cellulaire. L’EGF-R et ses ligand sont exprimés dans les plaques d’athérosclérose. L’objectif de cette étude est d’évaluer les effets de l’inhibition de l’EGF-R sur les fonctions des lymphocytes T CD4+ et sur les macrophages au cours du développement de l’athérosclérose expérimentale. L’EGFR est exprimé par les lymphocytes T CD4+, ainsi que par les macrophages au sein des plaques d’athérosclérose murines. L’inhibition pharmacologique de l’EGFR (Erlotinib) chez des souris Ldlr-/- sous régime riche en matières grasses réduit le développement et la progression des lésions athéromateuses. Afin d’étudier le rôle spécifique de l’EGFR dans les lymphocytes T CD4+, nous avons généré des souris Cd4Cre Egfrlox/lox. Des souris Ldlr-/- ont été irradiées et retransplantées avec une moelle Cd4Cre Egf-r+/+ ou Cd4Cre Egf-rlox/lox puis mise sous régime riche en matières grasses. L’invalidation spécifique de l’EGFR dans les lymphocytes T CD4+ induit une diminution de la prolifération lymphocytaire T CD4+ in vitro et in vivo, une diminution de la production d’IFN-γ, d’IL-4 et d’IL-2. La transplantation de la moelle Cd4Cre Egf-rlox/lox induit une réduction de la taille des lésions d’athérosclérose sans différence concernant la cholestérolémie, et une diminution de l’infiltration lymphocytaire T dans les plaques. Nous avons ensuite généré des souris LysMCre Egf-rlox/lox pour étudier le rôle spécifique de l’EGF-R exprimé par les cellules myéloides. Des souris Ldlr-/- ont été irradiées et retransplantées avec une moelle LysMCre-Egf-rlox/lox ou LysMCre+Egfrlox/lox. La transplantation de la moelle LysMCre+Egf-rlox/lox induit une réduction de la taille des lésions après 4, 7 et 12 semaines de régime riche en matière grasses. Les plaques des souris chimères Ldlr-/-/LysMCre+Egf rlox/lox sont caractérisées par une diminution significative de l’infiltration macrophagique ainsi qu’une diminution de la taille du noyau nécrotique. L’invalidation génétique de l’EGFR dans la lignée myéloide réduit significativement la production du TNF-α et d’IL-6. Par ailleurs, l’inhibition pharmacologique et l’invalidation génétique d’EGFR réduit la formation des cellules spumeuses par une « down-régulation » du CD36. L’inhibition pharmacologique l’EGF-R diminue l’activité pro-inflammatoire pro-athérogène des lymphocytes T CD4+ et des macrophages, et in fine réduit le développement et la progression de l’athérosclérose expérimentale. Nos résultats suggèrent que l’inhibition de l’EGFR pourrait être une nouvelle stratégie thérapeutique pour le traitement de l’athérosclérose. / Background: Several Epidermal Growth Factor receptor (EGF-R) inhibitors have been successfully developed for the treatment of cancer, inhibiting tumor cell survival, proliferation and migration. EGF-R is expressed by leucocytes, but little is known about its role in the modulation of the immune response. The first part of the projet is to determine whether EGFR expressed on myeloid cells is functional, and to address the consequences of EGFR inhibition specifically in myeloid cells on atherosclerosis. The second part is to explore the expression of EGF-R on CD4+ T cells, and to study the effects of the specific EGF-R invalidation on CD4+ T cells during atherosclerosis development. Methods and results: Ldlr-/- mice were orally treated with a specific EGFR inhibitor (Erlotinib, 15mg/kg) for 6 weeks, under a high fat diet. EGFR pharmacological inhibition reduced T cell infiltration, decreases macrophage accumulation within atherosclerotic lesions, and thus, protected against atherosclerosis development in the aortic sinus. In parallel, we generated chimeric Ldlr-/- mice. Ldlr-/- mice were lethally irradiated and reconstituted with LysMCre+ EgfrLox/lox or LysM Cre- EgfrLox/lox bone marrow cells. In addition, irradiated Ldlr-/- mice were also reconstituted with bone marrow from Cd4Cre Egfrlox/lox , or Cd4Cre Egfr+/+ and put under a high fat diet. Animal weight and cholesterolemia were not different between groups. We observed a decrease of atherosclerosis plaque size in the aortic sinus in chimeric Ldlr-/-/LysMCre+ EgfrLox/lox and Ldlr-/-Cd4Cre Egfrlox/lox mice in comparison with chimeric Ldlr-/-/LysMCre- EgfrLox/lox, and Ldlr-/-Cd4Cre Egfr+/+ respectively. Myeloid invalidation of EGFR and pharmacological inhibition using AG-1478, a specific tyrosine kinase inhibitor, affected cytoskeleton reorganization limiting macrophage adhesion, spreading and migration. EGF-R blockage significantly reduced lipid uptake and foam cell formation through the down-regulation of CD36 expression. Selective deletion of Egfr in CD4+ T cells resulted in decreased T cell proliferation and activation both in vitro and in vivo, as well as reduced IFN-γ, IL-17A, IL-4 and IL-10 production. Finally, human blood T cells expressed EGFR and EGFR inhibition reduced T cell proliferation both in vivo and in vitro. Conclusion. EGFR is expressed by human and mouse CD4+ T cells. EGFR pharmacological inhibition or genetic invalidation induced T cell anergy in vitro and in vivo, blocked macrophage activity, and limited atherosclerosis initiation and progression. Our results suggest that targeting EGFR may be a novel strategy to combat atherosclerosis.

Thesis (M.S.)--West Virginia University, 2001. / Title from document title page. Document formatted into pages; contains vi, 52 p. : ill. (some col.). Vita. Includes abstract. Includes bibliographical references (p. 42-49).

La candidose oropharyngée (COP) constitue l’infection fongique opportuniste la plus fréquente chez les patients infectés au VIH-1. Malgré la profonde immunosuppression causée par le VIH-1, l’infection à Candida albicans demeure confinée au niveau de la muqueuse buccale sans dissémination aux organes profonds. La souris transgénique (Tg) CD4C/HIVMut exprimant le génome tronqué du VIH-1 présente, suite à l’inoculation orale de C. albicans, une COP chronique reproduisant fidèlement l’infection chez les patients séropositifs. Cette souris Tg a donc été utilisée afin de déterminer si les macrophages contribuent au confinement de C. albicans à la muqueuse buccale. Cette étude a permis de démontrer que i) les macrophages sont recrutés aux muqueuses buccale et gastrique en réponse au champignon malgré l’expression du transgène, ii) les macrophages de ces souris Tg présentent une polarisation vers un phénotype d’activation alternative et iii) la production de monoxyde d’azote par les macrophages des souris Tg n’est pas requise pour limiter la prolifération de Candida à la muqueuse buccale et pour restreindre sa dissémination aux organes profonds. Les macrophages ne semblent donc pas directement responsables de l’établissement de l’infection chronique à Candida chez la souris Tg CD4C/HIVMut. / Oropharyngeal candidiasis (OPC) is the most frequent opportunistic fungal infection among HIV-infected patients. Despite the profound immunosuppression caused by HIV-1, Candida albicans infection is limited to the oral epithelium and rarely disseminates to deep organs. The CD4C/HIVMut transgenic (Tg) mice, which expresses the truncated HIV-1 genome, developed a chronic OPC after oral inoculation with C. albicans that closely reproduces infection in seropositive patients. Here, we used this Tg mouse to investigate the contribution of macrophages in limiting candidiasis to the oral mucosa. This study shows that i) macrophages are recruited to the oral and gastric mucosa in response to C. albicans despite transgene expression, ii) the macrophages of this Tg mouse exhibited a polarization toward an alternatively activated phenotype and iii) nitric oxide production by these macrophages is dispensable for limiting chronic oral carriage and for preventing systemic dissemination of the fungi in these Tg mice. Overall, these result indicate that macrophage do not directly determine the susceptibility to chronic carriage of Candida in these CD4C/HIVMut Tg mice.

Les coxsackievirus du groupe B (CVB) sont des petits virus à ARN appartenant à au genre Enterovirus et à la famille des Picornaviridae. Chez, l’homme, les CVB sont responsables de nombreuses infections aiguës bénignes ou sévères. Ils sont également incriminés dans le développement de maladies chroniques telles que le diabète de type 1 (DT1). En effet, plusieurs données épidémio-cliniques sont en faveur d’un lien entre les entérovirus et notamment les CVB et le DT1. Deux mécanismes majeurs ont été proposés pour expliquer cette pathogenèse entérovirale du DT1. Il s’agit de l’activation « en passant » d’un environnement inflammatoire et la persistance virale qui concourent à l’initiation du processus auto-immun. Les études présentées dans cette thèse visent à comprendre les caractéristiques et conséquences de l’infection à CVB qui pourraient expliquer l’implication de ces mécanismes. Les résultats obtenus suggèrent que CVB4 (utilisé comme modèle des CVB) est un virus inflammatoire. In vitro, il induit la production de grandes quantités d’IFNα par les cellules mononuclées du sang (CMN). Néanmoins cette induction d’IFNα n’est possible qu’en cas de facilitation de l’infection par des anticorps non neutralisants, qui se traduit par une entrée importante du virus dans les cellules. Dans nos travaux, l’IFNα a été détecté dans le plasma de sujets diabétiques, et fréquemment associé à la présence d’ARN entéroviral. De même, parmi les CMN, les monocytes ont été identifiés comme les principales cellules cibles du virus. En dehors de l’IFNα, nous avons montré que CVB4 peut induire la synthèse de plusieurs autres cytokines pro-inflammatoires notamment l’IL-6 et le TNFα. De façon intéressante, l’infection des cellules n’est pas indispensable car cette induction est possible par des particules non infectieuses. Cette production de cytokines pro-inflammatoires par les CMN peut également être amplifiée par la facilitation de l’infection en présence de particules infectieuses de CVB4. Nous avons montré que les macrophages, cellules effectrices importantes de l’immunité innée au niveau tissulaire, peuvent produire en présence de CVB4 de l’IFNα et d’autres cytokines pro-inflammatoires. Les macrophages dérivés de CMN en présence de M-CSF (mais pas de GM-CSF) sont infectables par CVB4 et le virus peut persister dans ces cellules. CVB4 peut également établir une infection chronique productive de type « état porteur » dans des cellules canalaires pancréatiques. Les cellules chroniquement infectées peuvent être guéries grâce à un traitement par de la fluoxétine. Cette molécule utilisée dans le traitement de troubles psychiatriques, présente in vitro une activité antivirale vis-à-vis de certains entérovirus, et permet d’éliminer complètement en quelques semaines le virus des cellules chroniquement infectées par CVB4. Des modifications cellulaires ont été observées au niveau des cellules chroniquement infectées notamment une diminution de l’expression de PDX-1, une résistance à la lyse au cours d’une réinfection par CVB4, ainsi qu’une diminution très importante de l’expression du récepteur CAR. Ces modifications cellulaires acquises au cours de l’infection chronique pouvaient persister après l’élimination du virus. Les cellules chroniquement infectées présentent également un profil de microARNs très différent de celui des cellules non infectées. Une évolution du virus a été également observée avec des changements phénotypiques et génotypiques. L’ensemble de nos observations montre que les caractéristiques de l’infection à CVB4 sont compatibles avec les mécanismes évoqués dans la pathogenèse entérovirale du DT1 et renforcent l’hypothèse de l’implication des CVB dans cette maladie. / Group B coxsackieviruses (CVB) are small RNA viruses belonging to Enterovirus genus and to the Picornaviridae family. In humans, CVB can cause numerous mild and severe acute infections. They are also thought to be involved in the development of chronic diseases such as type 1 diabetes (T1D). Several epidemiological and clinical data support a link between enteroviruses, especially CVB and T1D. Two main mechanisms have been described to explain this enteroviral pathogenesis of T1D including a “bystander activation” of an inflammatory environment and viral persistence. These mechanisms contribute to initiation of the autoimmune process. Our studies aimed to understand the features and outcomes of CVB infection that could explain their involvement in these mechanisms. The results suggest that CVB4 (used as CVB model) is an inflammatory virus. CVB4 induces in vitro the production by peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) of high amounts of IFNα. However this induction is only possible when CVB4 infection is enhanced by non-neutralizing antibodies, resulting in increased viral entry in cells. We also reported detection of IFNα in plasma of T1D patients, commonly associated with enteroviral RNA. In addition, monocytes have been identified as major targets of enteroviruses among PBMCs. Besides IFNα, CVB4 can induce the synthesis of other proinflammatory cytokines, mainly IL-6 and TNFα. Interestingly, infection is not needed, since inactivated viral particles can induce these proinflammatory cytokines. In addition, the enhancing of CVB4 infection in PBMCs results in increased production of these cytokines. We have shown that macrophages that are known as major innate immunity effectors can produce IFNα and other proinflammatory cytokines upon infection with CVB4. Macrophages derived from PBMCs in presence of M-CSF (but not GM-CSF) can be infected by CVB4, and the virus can persist in these cells. CVB4 can also establish a productive, carrier-sate persistent infection in pancreatic ductal-like cells. The virus can be completely cleared from chronically-infected cells using fluoxetine. This molecule already used in the treatment of depression and other mental disorders, has displayed antiviral activity against many enteroviruses, and can completely clear CVB4 from chronically-infected cells within few weeks. Cellular changes have been observed during chronic infection including a reduced expression of PDX-1, a resistant profile to lysis upon superinfection with CVB4, and an important decrease of CAR expression. These changes can linger even after the clearance of CVB4. In addition the miRNA profile in chronically-infected ductal-like cells was clearly different from that of mock-infected cells. Some phenotypic and genotypic changes were also observed in the virus derived from chronic infection. Altogether, these findings show the features of CVB4 infection are compatible with mechanisms reported in the enteroviral pathogenesis of T1D, and support the hypothesis of involvement of CVB in this disease.

Le genre Enterovirus comporte de nombreux virus à ARN non enveloppés regroupés en espèces EV-A-J et Rhinovirus A-C. Les coxsackievirus B (CV-B) appartiennent à l’espèce EV-B. Le rôle des CV-B et notamment de CV-B4 dans la pathogenèse du diabète de type 1 (DT1) est fortement suspecté. Coxsackievirus-B4 E2 (CV-B4 E2) isolé à partir du pancréas d’un patient souffrant de DT1 est capable d’induire une hyperglycémie chez des souris. Les mécanismes de la pathogenèse entérovirale du diabète ne sont pas encore bien connus. Il a été montré que les monocytes humains sont infectés par CV-B4 in vitro grâce à des anticorps anti-VP4 formant des complexes avec le virus, et que les macrophages humains également sont infectés par CV-B4 in vitro. Les études réalisées in vitro sont riches d’informations mais des modèles d’infection in vivo sont nécessaires pour explorer d’avantage les mécanismes des infections à entérovirus. Malgré l’impact des entérovirus en pathologie les moyens de lutte contre ces virus sont limités.Nos principaux objectifs étaient i) d’étudier l’infection à CV-B4 E2 chez la souris et de déterminer si les monocytes/macrophages sont des cibles du virus in vivo ii) de mettre en œuvre un modèle de diabète induit par CV-B4 E2 chez la souris iii) d’étudier l’activité anti-CV-B4 de diverses molécules in vitro iiii) de mettre en évidence la survenue d’infections entérovirales naturelles chez des animaux.L'ARN viral est présent in vivo dans les monocytes (CD14+) et macrophages (F4/80+) de la rate et dans les cellules de la moelle osseuse de souris ICR-CD1 inoculées avec CV-B4 E2. In vitro, CV-B4 E2 infecte les cellules CD14+ et les cellules F4/80+ de la rate. Les macrophages dérivés de la moelle osseuse cultivés en présence de M-CSF sont infectés par CV-B4 in vitro. Le sérum de souris infectée par CV-B4 E2 facilite l’infection in vitro des cellules spléniques par CV-B4 E2, mais pas celle des macrophages dérivés de la moelle osseuse. Chez des souris ICR-CD1 préalablement traitées par des doses sub-diabétogènes de streptozotocine β (STZ), l’inoculation de CV-B4 E2 provoque une hyperglycémie associée à une hypo-insulinémie. La charge virale du pancréas évaluée par RT-PCR quantitative n’est pas différente chez les animaux diabétiques (STZ/CV-B4 E2) par rapport aux animaux inoculés avec le virus mais non diabétiques. L'analyse histologique du pancréas d’animaux diabétiques (STZ/CV-B4 E2) met en évidence des foyers d’inflammation au niveau des ilots de Langerhans. Des dérivés de pirodavir, molécules qui se fixent à la capside des entérovirus inhibent l’infection à echovirus 7 et 11 mais pas à CV-B4 E2 in vitro. Par contre la fluoxétine a fait preuve d’un effet anti-CV-B4 E2 dans un modèle de culture de fragments de pancréas et de cellules béta pancréatiques murins. La détection d’anticorps sériques anti-VP4 par ELISA, à l’aide d’un peptide de 50 acides-aminés de la protéine VP4 d’EV-G1 (un entérovirus porcin), a été appliquée à la mise en évidence de l’infection de jeunes porcs par des entérovirus. Une homologie de 88% de la séquence du peptide VP4 d’EV-G1 avec celle des protéines VP4 d’ autres EV-G suggère que des anticorps dirigés contre ces virus distincts d’EV-G1 puissent être détectés.En conclusion, CV-B4 E2 peut infecter les monocytes et les macrophages in vitro et in vivo dans un système murin, et le virus peut provoquer un diabète chez des souris préalablement exposées à de faibles doses de STZ. La fluoxétine inhibe l’infection à CV-B4 E2 de cellules pancréatiques in vitro. La détection d’anticorps anti-VP4 d’EV-G1 a permis de mettre en évidence des infections naturelles à entérovirus chez des jeunes porcs. Ce modèle porcin pourrait être mis à profit pour étudier la physiopathologie des infections à entérovirus et tester des moyens de lutte contre ces virus. / Enterovirus genus encompasses a number of non-enveloped RNA viruses grouped into 12 species, EV-A-J and Rhinovirus A-C. Group B coxsackieviruses (CV-B) belong to the EV-B species. CV-B and particularly CV-B4 is thought to be involved in the development of chronic diseases like type 1 diabetes (T1D). A strain of CV-B4 (CV-B4 E2) was isolated from the pancreas of a patient with T1D, and was able to induce a hyperglycemia in mouse. The mechanisms of the enteroviral pathogenesis of T1D are not well known yet. It has been observed that the infection of human monocytes with CV-B4 E2 in vitro can be enhanced by anti-VP4 antibodies bound to the virus, and human macrophages are also infected by CV-B4 in vitro. The in vitro studies are rich with information but in vivo infection models are needed to better understand the mechanisms of enterovirus infections. Despite the effect of enterovirus on health, the means in the fight against these viruses are limited.Our main objectives were i) to investigate CV-B4 E2-infection in mice and to determine whether monocytes / macrophages are targets of the virus in vivo ii) to implement a CV-B4 E2-induced diabetes model in mice iii) to study the anti-CV-B4 activity of various molecules in vitro iiii) To highlight the natural occurrence of enterovirus infections in animals.Viral RNA was found in vivo in monocytes (CD14+) and macrophages (F4/80+) of the spleen and in bone marrow cells of ICR-CD1 mice inoculated with CV-B4 E2. In vitro, CV-B4 E2 infected the CD14+ and the F4/80+ cells of the spleen. Bone marrow-derived macrophages (BMDM) were infected by CV-B4 in vitro. The serum of CV-B4 E2- infected mice enhanced in vitro the infection of spleen cells by CV-B4 E2 but not the infection of BMDM. ICR-CD1 mice, treated with a sub-diabetogenic dose of Streptozotocin β (STZ), and afterwards inoculated with CV-B4 E2 developped hyperglycaemia and hypoinsulinemia. The viral load of pancreas assessed by quantitative RT-PCR was not different in diabetic animals (STZ/CV-B4 E2) compared to non-diabetic animals inoculated with CV-B4 E2. Histological analysis of diabetic animals highlighted an inflammation of pancreas isletsPirodavir-derived molecules, which bind to the enteroviruses capsid, inhibited the infection with echovirus 7 and 11 but not the infection with CV-B4 E2 in vitro. On the other hand, it was displayed that an anti-CV-B4 E2 effect of fluoxetine in cultures of mouse pancreas fragments and mouse beta cells. The detection of anti-VP4 antibodies in serum by ELISA using a 50 amino acids peptide of VP4 from EV-G1 (a porcine enterovirus) was applied to piglets to highlight enterovirus infections. A strong sequence homology (88%) between the VP4 of EV-G1 and of other EV-G suggests that antibodies directed against viruses other than EV-G1 can be detected.In conclusion, CV-B4 E2 can infect monocytes and macrophages in vitro and in vivo in a murine system, and the virus can cause diabetes in mice previously exposed to low doses of STZ. Fluoxetine inhibits the infection of pancreatic cells with CV-B4 E2 in vitro. The detection of anti-EV-G1-VP4 antibodies highlighted natural enterovirus infections in young pigs. This porcine model could be used to study the pathophysiology of enterovirus infections and to evaluate approaches aimed to fight these viruses.

Les nanoparticules (NP) ont été introduites en médecine pour développer des médicaments intelligents ou des agents d'imagerie. En raison de leur petite taille (<200 nm), les NP permettent la mise en place de thérapies ciblées, augmentent la diffusion et l’efficacité des drogues, tout en facilitant les modes d’administration et en diminuant les couts de santé publique. Malgré les promesses que présentent les NP pour la médecine, les risques potentiels pour la santé humaine associés à une exposition aux NP restent mal documentés ; en particulier en ce qui concerne leurs effets sur le système immunitaire. Les cellules présentatrices d’antigène (CPA) (comprenant les macrophages et les cellules dendritiques) sont recrutées au site d’inflammation induite par des pathogènes et constituent une ligne de défense majeure pour notre organisme. Les CPA sont dotées d’une activité de phagocytose et endocytose conduisant à une forte internalisation des NP. Ainsi, ces cellules seront parmi les plus affectées par une exposition aux NP et sont un modèle expérimental pertinent pour l’étude du devenir cellulaire des NP et de leurs effets sur l’hôte.Dans cette étude, nous avons étudié si les fonctions de ces cellules pourraient être modifiées par une exposition aux NP. Comme modèles de NP, nous avons choisi l'or (AuNP) et le gadolinium-polysiloxane (GdSi) utilisés comme agent de contraste ou de théranostique, le poly lactic-co-glycolic acid (PLGA) et une nano émulsion lipidique (LNP) développés comme plateforme de délivrance d’antigènes ou de médicaments. Tout d'abord, en utilisant des microsphères fluorescentes comme sonde, nous avons montré que toutes les NP testées n'altèrent pas la capacité de phagocytose de la lignée cellulaire de macrophages J774. Ensuite, l’activation des cellules a été analysée par cytométrie de flux, basée sur l'expression des marqueurs de surface CD-86 et MHC-II. Nous avons établi que l'exposition aux NP n'active pas les cellules dendritiques dérivées de la moelle osseuse (BMDC). Dans le même sens, aucune de ces NP n’induit par elle-même de sécrétions de cytokines par les BMDC. En outre, l’activation de ces cellules par des activateurs connus, tels que le lipopolysaccharide bactérien (LPS) n'est pas modifiée par les NP. Cependant, l'exposition aux AuNP diminue l'expression des cytokines IL-6, IL-12 et IL-23 par les BMDC activées par LPS. Or, ces cytokines sont impliquées dans la polarisation des lymphocytes T CD4 + vers le phénotype T helper approprié (Th). Nous avons analysé si ces modifications de cytokines pourraient modifier la réponse Th. Dans un modèle in vitro de présentation d'antigène, les BMDC ont été incubés avec un antigène modèle (ovalbumine (OVA)) et co-cultivés avec des cellules T spécifiques de l'OVA. L'exposition aux AuNP a conduit à une augmentation des cytokines spécifiques des lymphocytes T: IL-13 (indiquant un déplacement de la balance Th1 / Th2 classique vers Th2) et IL-17 (permettant de diriger les cellules T vers Th17). L'exposition des BMDC aux autres NP de l'étude ne modifie que très faiblement leurs sécrétions de cytokines inflammatoires, et n'a donc pas d'impact sur le destin des lymphocytes T après la présentation de l'antigène.L’ensemble de ces résultats démontrent que GdSi, PLGA et LNP ne modifient pas la phagocytose, l'activation des DC et la présentation antigénique. Cependant, l'exposition aux AuNP modifie les réponses inflammatoires des DC et le devenir des cellules T vers les phénotypes Th2 et Th17. Ces modifications pourraient entraver la physiologie du système immunitaire et contribuer aux maladies chroniques ou à l'auto-immunité. / Nanoparticles (NP) have been introduced in medicine to develop intelligent drugs or imaging agents. Due to their small size (<200 nm), NPs allow the development of targeted therapies, increase drug diffusion and effectiveness while facilitating modes of administration and decreasing public health costs. Nevertheless, the potential risks for human health associated to NP exposure remain poorly documented; especially about their effects on the immune system. Antigen-presenting cells (APC) (including macrophages and dendritic cells) are recruited at the site of pathogen-induced inflammation and constitute to the maintenance of body integrity, engulfing pathogens and delivering signals to other components of the immune system. Due to their internalization abilities, APC accumulate NP in their cytoplasm. Thus, these cells will be among the most affected by exposure to NP and constitute a relevant experimental model for the study of the cellular fate of NP and their effects on the host.In this study, we investigated whether the functions of these cells could be modified by an exposure to NP. As models of NP, we selected gold (AuNP) and gadolinium-polysiloxane (GdSi) used as contrast agent for therapeutic and diagnostic applications, and poly lactic-co-glycolic acid (PLGA) and lipid nano emulsion (LNP) developed as a platform for the delivery of antigens or drugs.First, using fluorescent microspheres as probe, we have shown that all of the tested NP did not alter the phagocytosis capacity of the J774 macrophage cell line. Then, cell activation was analyzed by flow cytometry, based on the expression of the surface markers CD-86 and MHC-II. We have established that NP exposure did not activate bone marrow derived dendritic cells (BMDC). In this way, none of these NP induced cytokine secretions by the BMDC. Furthermore, activation of these cells by known activators, such as bacterial lipopolysaccharide (LPS) was not modified by NP.However, in this case, the cytokine response was altered by AuNP exposure, showing reduced inflammatory cytokine production such as IL-6, IL-12 and IL-23. Interestingly, these cytokines are involved in the polarization of CD4 + T lymphocytes to the appropriate T helper phenotype (Th). In a model of antigen presentation in vitro, this cytokine profile resulted into an altered development of specific immune responses. AuNP exposure increased T cell specific cytokines: IL-13 and IL-4 (indicating a shift of classical Th1/Th2 balance towards Th2) and IL-17 (standing for an alteration of T-cell fate towards Th17). The exposure of BMDC to the other NP of the study only very slightly altered their inflammatory cytokine secretions and therefore did not affect the fate of T lymphocytes after antigen presentation.All together, these results demonstrate that GdSi, PLGA and LNP do not modify phagocytosis, DC activation and antigen presentation. However, exposure to AuNP alters the DC induced inflammatory responses and polarizes the T cell fate towards Th2 and Th17 phenotypes. These changes could impair the physiology of the immune system and contribute to chronic diseases or autoimmunity.