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.

Les microglies sont des cellules hématogène mais prennent place dans le système nerveux central (SNC) au cours du développement embryonnaire pour constituer la population résidente des cellules immunitaires. Elles sont les médiateurs crucials du bon développement et de l'entretien des réseaux de neurones dans le SNC. De nombreux aspects de la physiologie microgliale et les mécanismes qui sous-tendent leurs fonctions au cours du développement embryonnaire du cerveau sont encore largement méconnues. Cette thèse de doctorat porte sur la migration des cellules microgliales au cours du développement embryonnaire du cortex et elle débouche sur trois grandes conclusions. (1) Les cellules microgliales embryonnaires in situ sont très dynamiques et adaptent leur phénotype à leur environnement local. (2) La vitesse de migration des microglies ex vivo dépend des intégrines beta1 qui exercent des fonctions à la fois inhibitrices et promotrices sur la migration selon l'âge embryonnaire. (3) Les microglies jouent probablement un rôle dans l'étiologie des troubles du développement neurologique, mais il faudrait que les futures recherches se concentrent sur le dysfonctionnement des microglies plutôt que sur leur activation immunitaire classique. / Microglia are blood-borne cells but take up residence in the central nervous system (CNS) during embryonic development to constitute the resident pool of immune cells. They are crucial mediators of the healthy development and maintenance of neural networks in the CNS. Many aspects of the physiology of microglia and the mechanisms underpinning their tasks during embryonic brain development are still unresolved. This doctoral dissertation focuses on migration of microglial cells during embryonic cortical development. All together, this dissertation brings forwards three major conclusions. (1) In situ embryonic microglia are highly dynamic cells that adapt their phenotype to their local environment. (2) Microglial migration speed ex vivo is dependent on β1 integrins that exert both migration promoting and inhibiting functions which are age-specifically regulated. (3) Microglia likely play a role in the etiology of neurodevelopmental disorders, but further research should focus on microglia dysfunction rather than classical microglial immune activation.

Le porc est un modèle d’étude présentant à la fois une grande importance agronomique et un fort potentiel comme modèle biomédical pour différentes pathologies respiratoires. Pourtant, son système immunitaire pulmonaire est peu connu, limitant l’approfondissement de ces études. Notamment, les cellules dendritiques (DCs) et macrophages (Mθs) tissulaires, qui sont à l’interface entre immunités innée et acquise, n’étaient pas caractérisés. L’objectif de cette thèse était de décrire ces cellules dans le poumon porcin à l’état basal et durant des infections par différentes souches de virus Influenza A (VIA), un pathogène capable d’infecter le porc et l’Homme. Nous avons caractérisé pour la première fois les DCs conventionnelles (cDCs) et dérivées de monocytes (moDCs), ainsi que des macrophages dérivés de monocytes (moMθs) et les macrophages alvéolaires (AMs) porcins. Les cDC1 et cDC2 se sont révélées proches de leurs équivalentes murines et humaines de par leur phénotype et leurs capacités de migration et de présentation de l’antigène in vitro. Les moDCs sont, comme chez la souris, pro-inflammatoires et recrutées lors d’une infection par le VIA in vivo. Nous avons également étudié des cellules tissulaires fortement représentées dans le poumon porcin et dont le phénotype est très similaire à celui des AMs : les cellules AM-like. Ces dernières sont pro-inflammatoires lors d’infections in vitro par un virus H3N2 porcin ou une souche Lena du PRRSV. Nous avons enfin étudié ces différents types cellulaires dans le cadre d’infections par deux souches porcines du VIA, l’une du sous-type H3N2 et l’autre du sous-type H1N2, la première étant plus pathologique en élevage et induisant plus d’inflammation. Il se pourrait que les cellules AM-like aient un rôle important dans cette différence de pathogénicité. En conclusion, nous avons mis en place des moyens pour étudier plus précisément le rôle des DCs et Mθs dans le poumon porcin, et ainsi, de mieux comprendre l’inflammation et la réponse immunitaire pulmonaire. Ce travail ouvre des voies, en santés vétérinaire et biomédicale, qui étaient jusqu’à présent réservées au modèle murin. / Pig is a research model with a major agronomic importance and a great potential as a biomedical model for different respiratory pathologies. Yet, its pulmonary immune system is little known, limiting the deepening of these studies. In particular, tissular Dendritic Cells (DCs) and Macrophages (Mθs), which are at the interface between innate and adaptive immune systems, were not characterized. The aim of this thesis was to describe DCs and Mθs in the porcine lung at steady-state and during infections with different strains of influenza virus A (IAV), a pathogen capable of infecting pigs and humans. We characterized for the first time conventional DCs (cDCs) and monocyte derived (moDCs), as well as monocyte-derived macrophages (moMθs) and alveolar macrophages (AMs) in pig. The cDC1 and cDC2 were phenotypically close to their murine and human equivalents. They also had the same in vitro capabilities of migration and antigen presentation. The moDCs are, like murine ones, pro-inflammatory and are recruited during an IAV infection in vivo. We also found a highly represented interstitial population whose phenotype is very similar to that of AMs: AM-like cells. They are pro-inflammatory upon in vitro infection by a swine H3N2 strain or a Lena strain of PRRSV. Finally, we studied these different cell types through infection by two strains of porcine IAV, an H3N2 and an H1N2 strains, the first one being more pathological and inducing more inflammation. The AM-like cells might play an important role in this pathogenicity difference. In conclusion, we found a strategy to study more precisely the roles of DCs and Mθs in the porcine lung, and thus to better understand lung inflammation and immune response. This work opens pathways, in veterinary and biomedical health, which were previously reserved for mouse model.

La maladie alcoolique du foie et la stéatopathie métabolique figurent parmi les principales causes de morbi-mortalité dans les pays occidentaux en raison d'une accumulation progressive d'une fibrose dans le foie. Il n'existe à ce jour aucune molécule sûre et efficace dont l'effet antifibrosant ait formellement été démontré chez l'homme. Les macrophages du foie jouent un rôle central dans la pathogenèse de la fibrose hépatique en produisant des cytokines pro inflammatoires et fibrogéniques qui favorisent l'activation des cellules fibrogéniques du foie. L'autophagie est un processus de dégradation lysosomale qui présente des propriétés anti-inflammatoires en inhibant la production des cytokines pro-inflammatoires.Dans une première étude, nous démontrons que des souris invalidées pour le gène ATG5 dans la lignée myéloïde (Atg5Mye-/-) traitées par le CCl4, produisent une fibrose hépatique aggravée par rapport aux souris sauvages. En outre, les souris Atg5Mye-/- présentent une augmentation de l'atteinte hépatocytaire, du recrutement de cellules inflammatoires (monocytes et neutrophiles) et de la production des cytokines IL-1α et IL-1β. De plus, l'expression des marqueurs fibrogéniques est augmentée dans les myofibroblastes exposés à un milieu conditionné de macrophages ATG5-/- traités par le LPS par comparaison au milieu conditionné de macrophages sauvages. Ces effets sont reversés près prétraitement du milieu conditionné de macrophages ATG5-/- avec des anticorps neutralisant l'IL-1α et l'IL-1β. Enfin, l'administration simultanée d'un antagoniste de l'IL-1R1 aux souris Atg5Mye-/- traitées par le CCl4, atténuée l'atteinte hépatique et la fibrose, suggerant que les propriétés anti-inflammatoires et anti-fibrogéniques dans le foie de l'autophagie macrophagique sont influencés par l'IL-1α et l'IL-1β.Dans un deuxième temps, nous avons montré que les souris invalidées pour le récepteur CB2 dans les cellules myéloïdes (CB2Mye−/−) exprimaient fortement des gènes pro-inflammatoires et déclaraient une stéatose hépatique lors de l'induction alcoolique en comparaison aux souris sauvages. L'activation du récepteur CB2 par JWH-133 augmente l'autophagie des macrophages du foie chez les souris ayant reçu une alimentation alcoolisée, alors que cette autophagie est inhibée pour les souris CB2Mye−/− dans les mêmes conditions d'alimentation. Sur des cultures de macrophages péritonéaux, nous avons montré que JWH-133 limite l'induction des gènes inflammatoires provoquée par le LPS dans les macrophages péritonéaux sauvages, sauf pour les cellules déficientes en ATG5-, suggérant que les effets anti-inflammatoires et anti-stéatogènes du récepteur CB2 sont médiés par l'autophagie. En effet, les agonistes du récepteur CB2 pourraient jouer un rôle protecteur contre l'inflammation du foie et la stéatose induites par l'alcool chez l'individu sauvage, mais pas chez les souris ATG5Mye−/−.Ces résultats i) présentent l'autophagie des macrophages comme un nouveau processus anti-inflammatoire qui régule la fibrose hépatique et ii) identifient le récepteur CB2 comme un régulateur de l'autophagie dans les macrophages, qui protège de la stéatose induite par l'alcool par inhibition de l'inflammation hépatique. / Alcohol abuse and non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) are leading causes of liver-related morbi-mortality in Western countries that may lead to accumulation of fibrosis in the liver. Efficient treatments are lacking and there is currently no molecule approved for the treatment of liver fibrosis. Hepatic macrophages play a pivotal role in the initiation and perpetuation of the inflammatory response in fatty liver disease and in progression to fibrosis. Autophagy is a lysosomal degradation pathway that limits the production of pro-inflammatory cytokines. The aim of my thesis was to explore the contribution of macrophage autophagy on alcohol-induced liver injury and fibrosis.In a first study, we show that mice invalidated for the autophagy-gene ATG5 in myeloid cells (Atg5Mye-/- mice) develop exacerbated fibrosis as compared to WT littermates in response the hepatotoxin CCl4. Moreover, Atg5Mye-/- mice produce higher hepatic levels of IL-1α and IL-1β, and show enhanced inflammatory cell recruitment associated with exacerbated liver injury. Hepatic myofibroblasts exposed to the conditioned medium of macrophages from Atg5Mye-/- mice displayed increased profibrogenic gene expression, which could be blunted by neutralizing IL-1α and IL-1β in the conditioned medium of Atg5-/- macrophages. Finally, administration of an IL-1R1 antagonist to Atg5Mye-/- mice exposed to carbon tetrachloride blunted liver injury and fibrosis, revealing that the deleterious effects of macrophage autophagy invalidation are mediated through IL-1α/β.In a second study, we generated mice invalidated for CB2 receptor (CB2Mye−/− mice) in myeloid cells. These mice showed enhanced alcohol-induced pro-inflammatory gene expression and hepatic steatosis as compared to WT littermates. Conversely, mice administered JWH-133 show reduced alcohol-induced liver injury. Activation of the CB2 receptor by JWH-133 increased macrophage autophagy in the livers of alcohol-fed mice, whereas autophagy was inhibited of alcohol-fed CB2Mye−/− mice. In cultured peritoneal macrophages, JWH-133 reduced the induction of inflammatory genes by LPS in WT peritoneal macrophages, but not in ATG5-deficient cells, suggesting that the anti-inflammatory and anti-steatogenic effects of the CB2 receptor are mediated through autophagy. Indeed, the CB2 agonist could protect against alcohol-induced liver inflammation and steatosis in WT, but not in ATG5Mye−/− mice.These results uncover macrophage autophagy as a novel anti-inflammatory pathway that regulates liver fibrosis, and identify CB2 receptor in macrophages as regulator of autophagy that protects from alcohol-induced steatosis by inhibiting hepatic inflammation. Exploiting macrophage autophagy may therefore be an interesting novel target in the treatment of chronic liver disease.

Les cellules NKT invariantes (iNKT) sont des lymphocytes T non conventionnels restreints par la molécule CD1d qui présente des glycolipides. Les cellules iNKT expriment un TCR avec une chaîne a invariante, Va14-Ja18 chez la souris et Va28-Ja18 chez l’homme. Elles ont la particularité de produire de grande quantité de cytokines (IFN-? et IL-4) rapidement après leur activation et peuvent à leur tour stimuler d’autres cellules du système immunitaire comme les cellules dendritiques, les cellules NK et les lymphocytes T. Elles représentent ainsi un pont entre les réponses immunitaires innées et adaptatives. Le diabète de type 1 est une maladie autoimmune caractérisée par la destruction des cellules ß pancréatiques productrices d’insuline. Bien que l’apparition de diabète de type 1 soit associée à des polymorphismes génétiques, les facteurs environnementaux ont également été impliqués dans l’étiologie de cette maladie. De nombreuses études suggèrent que les infections virales, en particulier les infections par le virus de coxsackie B4 (CVB4), pourraient être impliquées dans le développement de cette maladie. Notre étude a été réalisée avec des souris NOD qui développent un diabète de type 1 vers 15 semaines d’âge et des souris NOD déficientes pour la proinsulin 2 (Pro-ins2-/-) développant un diabète vers 8 semaines d’âge. Nos résultats montrent qu’après infection par CVB4, la moitié des souris NOD et Pro-ins2-/- développent un diabète accéléré par rapport à des souris non infectées. Toutefois, une injection de l’agoniste des cellules iNKT, la molécule aGalactosylceramide (aGalCer), au moment de l’infection des souris, diminue fortement l’incidence de diabète. L’infection par CVB4 induit un fort recrutement de macrophages dans le pancréas et l’activation des cellules iNKT modifie la fonction de ces macrophages. En effet, les macrophages pancréatiques des souris infectées par CVB4 expriment fortement les cytokines IL-1ß, IL-6 et TNF-a, révélant leur caractère pro-inflammatoire alors que les macrophages des souris infectées et traitées par aGalCer expriment faiblement ces cytokines inflammatoires et fortement des enzymes immunosuppressives iNOS (inducible NO synthase), IDO (Indoleamine 2,3-dioxygenase) et arginase I. L’utilisation d’inhibiteurs de ces enzymes montre que la protection contre le diabète est induite par IDO. Nous avons également observé une forte infiltration de lymphocytes T autoréactifs dans les îlots pancréatiques des souris infectées. De façon intéressante, l’incidence accrue de diabète du groupe CVB4 est associée à une fréquence élevée de cellules T autoréactives produisant de l’IFN-? dans le pancréas, alors que la production d’IFN-? par les cellules T autoréactives est très faible dans les souris du groupe CVB4+aGalCer. Cette inhibition de la production d’IFN-? est dépendante de l’enzyme IDO, car l’utilisation d’un inhibiteur d’IDO augmente fortement la production d’IFN-? par les lymphocytes T anti-îlots et l’incidence de diabète. Dans l’ensemble nos résultats montrent, que l’activation des cellules iNKT lors de l’infection par CVB4 induit des macrophages immunosuppresseurs dans le pancréas, ces cellules inhibant la fonction des lymphocytes T autoréactifs et ainsi le développement du diabète. / INKT cells are non-conventional T lymphocytes that are restricted to glycolipid presenting CD1d molecule. iNKT cells express an invariant TCR a chain (Va14-Ja18 in mice and Va28-Ja18 in humans). Their particularity is to rapidly produce copious amounts of cytokines (IFN-? and IL-4) after activation and to activate other cells of the immune system such as dendritic cells, NK cells and T lymphocytes. iNKT cells, therefore, form a bridge between innate and adaptive immune responses. Type 1 diabetes is an autoimmune disease characterized by the destruction of pancreatic ß cells whose role is to produce insulin. While diabetes development can clearly be associated with genetic polymorphisms, environmental factors were also implicated in the etiology of the disease. Numerous studies suggest that viral infections, particularly infections with Coxsackievirus B4 (CVB4), could be implicated in the development of type 1 diabetes. Our study was performed with NOD mice that develop type 1 diabetes around 15 weeks of age and with proinsulin 2 knockout NOD mice (Pro-ins2-/-) which become diabetic around 8 weeks of age. Our results show that CVB4 infection induces accelerated diabetes in around half of NOD and Pro-ins2-/- mice compared to uninfected mice. However, the activation of iNKT cells with their agonist, aGalactosylceramide (aGalCer), at the time of infection greatly decreases diabetes incidence. CVB4 infection induces a strong recruitment of macrophages into the pancreas. Interestingly, iNKT cell activation modifies the function of these macrophages. Indeed, pancreatic macrophages of CVB4 infected mice strongly express IL-1, IL-6 and TNF-a, indicating their pro-inflammatory character. On the contrary, macrophages of mice infected with CVB4 and treated with aGalCer express low levels of these cytokines, but strong levels of suppressive enzymes iNOS (inducible NO synthase), IDO (Indoleamine 2,3-dioxygenase) and arginase I. The use of inhibitors of these enzymes showed that diabetes prevention is induced by IDO. We have also observed that autoreactive T cells strongly infiltrate the pancreatic islets after CVB4 infection. It is interesting to note that the high diabetes incidence of CVB4 infected mice is associated with an increased frequency of IFN-? producing autoreactive T cells in pancreatic islets. On the contrary, the frequency of these cells is very low in infected mice treated with aGalCer. The inhibition of IFN-? production is dependent on IDO enzyme, since the use of its inhibitor strongly increases IFN-? production by anti-islet T cells and diabetes incidence. To summarize, our results show that iNKT cell activation during the infection with CVB4 induces immunosuppressive macrophages in the pancreas. These cells inhibit the function of autoreactive T cells and prevent diabetes development.

L’inflammasome NLRP3 est très impliqué dans de nombreuses pathologies inflammatoires comme la fibrose pulmonaire, la polyarthrite rhumatoïde, la goutte ou la maladie de Crohn. Cette voie de signalisation permet la libération de la cytokine pro-inflammatoire IL-1β après activation par des signaux de danger comme l’ATP ou les cristaux d’acide urique (MSU). L’objectif de cette étude est de mieux comprendre le rôle des récepteurs purinergiques dans l’activation de l’inflammasome NLRP3 dans les macrophages humains. Nous montrons ici que le MSU ou les analogues de l’ATP (ATPγS ou BzATP) induisent la libération d’IL-1β dans des macrophages pré-activés par du LPS. Ces macrophages proviennent de la différenciation de monocytes issus de poches de sang périphérique (buffy coat) obtenues à l’EFS (Rennes). Nous observons que des antagonistes du récepteur purinergique P2X7, des inhibiteurs de la cathepsine B ou de la caspase-1 et des siRNA ciblant les récepteurs P2X7 et P2Y2 sont capables de réduire la libération d’IL-1β par les macrophages activés. De plus, dans cette étude nous mettons en évidence le rôle des récepteurs purinergiques dans la sécrétion d’autres cytokines pro-inflammatoires comme l’IL-1α ou l’IL-6. Ce travail suggère que la voie d’activation de l’inflammasome NLRP3 par les récepteurs purinergiques représente une nouvelle cible thérapeutique dans le traitement des pathologies inflammatoires. / NLRP3-inflammasome pathway activation appears as the corner stone of manyinflammatory diseases including pulmonary fibrosis, rheumatoid arthritis, gout and Crohn disease. This pathway is known to be activated by danger signals such as ATP or Monosodium urate (MSU) leading to the pro-inflammatory cytokine IL-1β release. The aim of this study is to investigate the role of purinergic receptors in the activation of NLRP3-inflammasome pathway in human macrophages. We found here that MSU or analogs of ATP (ATPγS or BzATP) induced the release of IL-1β from LPS-primed MDM obtained from buffy coat (EFS, Rennes). We observed that purinergic P2X7 receptor antagonists, cathepsin B or caspase-1 inhibitors, siRNA targeting P2Y2R or P2X7R were able to reduce the release of IL-1β from activated macrophages. Furthermore we studied the role of purinergic receptors in pro-inflammatory cytokines release, such as IL-1α or IL-6. This study suggests that P2 receptors-NLRP3 inflammasome pathway represents a novel potential therapeutic target to control inflammation in inflammatory diseases.

Les macrophages représentent une population de cellules immunes très présente dans certaines tumeurs malignes au sein desquelles ils vont jouer un rôle marqué dans la progression tumorale. Les macrophages représentent donc une cible thérapeutique intéressante dans le traitement de ces tumeurs infiltrées. Ce ciblage des macrophages peut être envisagé grâce à des vecteurs comme les systèmes d’encapsulation nanoparticulaires connus pour être facilement phagocytés par les macrophages après une administration locale ou parentérale. L’objectif de ces travaux de thèse a donc été de développer des nanoparticules polymères (NP) capable de cibler les macrophages infiltrés dans la tumeur et de libérer in situ un principe actif encapsulé au sein de ces NP. Les NP pourraient ainsi modifier les fonctions des macrophages ou encore permettre l’utilisation des macrophages comme une réserve d’actif anticancéreux. Après une étude de formulation, des NP à base d’acide poly(D,L)lactique de taille de 200 nm ont été sélectionnées. Ces NP présentent une bonne internalisation par les macrophages in vitro et un ciblage spécifique des macrophages infiltrés dans une tumeur de gliome humain, implantée chez des souris nudes, suite à une injection intratumorale de NP. Le premier actif modèle encapsulé est l’acide tout-trans rétinoïque (RA), molécule immuno-modulatrice pouvant modifier les fonctions macrophagiques. Les NP-RA peuvent encapsuler environ 90% d’actif et présentent un profil de libération prolongée du RA pendant 4 jours combiné à une amélioration de sa stabilité. De plus, ces NP-RA ont montré qu’elles pouvaient engendrer in vitro, une modification de l’expression de certains gènes des macrophages. Le deuxième type d’actif encapsulé lors de ces travaux est la vitamine D3 et ses dérivés (25-OH-vitamine D3 et 1,25-(OH)2-vitamine D3) possédant des propriétés anticancéreuses mais à l’origine de nombreux effets secondaires dus à un manque de spécificité d’action. L’objectif serait alors de mieux cibler les cellules tumorales grâce aux macrophages infiltrant ces tumeurs et d’éviter ainsi les hypercalcémies secondaires dues à l’administration de fortes doses de vitamine D3. Une étude in vitro sur une lignée cellulaire de cancer de sein (MCF-7) a permis de montrer l’avantage des NP pour prolonger et intensifier l’action antiproliférative des dérivés de vitamine D3 / Macrophages are the major leukocyte population present in tumors, so-called tumor-associated macrophages (TAM), promoting tumor growth. These macrophages could be an interesting therapeutic target for nanoparticulate delivery systems known to be easily recognized and phagocytosed by macrophages after local or parenteral administration. The aim of this work was to develop polymeric nanoparticles (NP) for targeting TAM. NP could modulate macrophage functions or use them as storage of anticancer drugs. After a formulation study, the 200 nm NP of poly(D, L) lactic acid were selected. These NP showed a good internalization by macrophages in vitro and specific targeting of TAM in human glioma tumor implanted in nude mice after intratumoral injection of NP. All-trans retinoic acid (RA, immuno-modulator) was first encapsulated with an encapsulation efficiency of 90%. RA-NP have a sustained release profile for 4 days and enhance stability of the RA. Changes in gene expression of RA-NP treated macrophages were observed in vitro. Secondly, active-metabolites of vitamin D3 (25-OH-vitamin D3 and 1,25-(OH)2-vitamin D3) were encapsulated for their anticancer properties. The aim was to target the tumor cells via TAM avoiding the hypercalcemia produced by high doses of vitamin D3. In vitro evaluations on breast cancer cell line (MCF-7) highlighted NP advantages to extend and enhance the antiproliferative action of vitamin D3 derivatives

Les plaques de Peyer (PP) sont les principaux sites inducteurs de la réponse immunitaire mucosale.L’épithélium associé aux follicules comprend des cellules épithéliales spécifiques, appelées cellules M et spécialisées dans le transport du matériel présent dans la lumière intestinale vers le dôme sous épithélial (SED) où il sera pris en charge par les cellules du système phagocytaire mononuclée (MPS) qui orchestreront ensuite les réponses immunitaires mucosales.Nous avons effectué une analyse complète du phénotype, de la distribution, de l’ontogénie, de la fonction et des profils transcriptomiques du MPS des PP. Nous avons montré que les monocytes donnent naissance à deux populations: les lysoDC et les lysoMac. La première exprime de fort niveau de CMH-II et de molécules de costimulation, a une courte durée de vie et est capable d’activer les lymphocytes T naïfs pour sécréter de l’IFNγ tandis que la deuxième exprime faiblement le CMH-II, à une longue durée de vie et n’est pas capable d’activer les LT naïfs. Ces deux populations ont toutefois des propriétés communes de phagocytose et de défense innée contre les virus et les bactéries entéropathogènes. Nous avons identifié deux populations distinctes de lysoMac selon l’expression de Tim4: les lysoMac Tim4+ situés dans l’IFR et la partie inférieure du follicule ; les lysoMac Tim4- situés dans le SED et la partie supérieure du follicule. Nous avons aussi déterminé 4 états de maturation pour les lysoDC suivant l’expression d’Emb, Jam-A et CD24. Nous avons également redéfini la localisation de chaque population du MPS des PP fournissant ainsi une base solide pour étudier le rôle de chacun de ses membres dans l’immunité mucosale. / Peyer’s patches (PPs) are primary inductive sites of mucosal immunity. The follicle-associated epithelium contains specialized epithelial cells, called M cells, that bind and rapidly transport microorganisms from the lumen to the subepithelial dome (SED) where they are internalized by cells of the mononuclear phagocyte system (MPS) which are involved in the initiation of the mucosal immune responses. MPS comprise monocytes, macrophages (Mφ) and dendritic cells (DC). Here, we provide a comprehensive analysis of the phenotype, distribution, ontogeny, function, and transcriptional profile of PP MPS. We show that monocyte give rise to two different cell populations named lysoDC and lysoMac. The former express high levels of MHCII and costimulatory molecules, have a short half life and are able to prime naïve T cells for IFNγ production while the latter display low levels of MHCII, have a long half life and are unable to prime naïve T cells efficiently. However, these two cell populations share common features such as phagocytosis and antimicrobial defense mechanisms. LysoMac can be separated in two subpopulations according to Tim4 expression: Tim4+ lysoMac located in the IFR and the lower part of the follicle; Tim4- lysoMac located in the SED and upper part of the follicle. LysoDC can be separated in four different maturation stages according to Emb, Jam-A and CD24 expression. Finally, we redefined the location of each PP MPS population. In summary, we provide a comprehensive map of the PP MPS which will allow to study its role in mucosal immune response initiation and regulation.

Le fer est un oligoélément indispensable pour tout organisme vivant. Le taux de fer systémique est régulé par la fixation de l’hepcidine, hormone synthétisée majoritairement par le foie mais également par les macrophages, à la ferroportine seul exporteur du fer. L’expression de ces deux protéines est régulée par le taux de fer et les processus inflammatoires. Des mécanismes d’acquisition et de séquestration du fer sont mis en place respectivement par le pathogène et l’hôte durant l’infection et régulent en parallèle l’expression de l’hepcidine et la ferroportine. Les travaux de recherche effectués dans le cadre de ma thèse ont porté d’une part sur un aspect fondamental à améliorer nos connaissances du mécanisme de régulation de l’axe hepcidine - ferroportine en condition inflammatoire et analyser l’influence du fer sur la réponse immune au niveau des macrophages; d’autre part une deuxième partie de mes recherches s’est orientée vers une étude plus appliquée du rôle du fer dans la réponse immune induite par une infection mycobactérienne. Nous montrons que l’expression de l’hepcidine et de la ferroportine est différentiellement régulée en corrélation avec la polarisation des macrophages via les voies de signalisation intracellulaires PI3K et autres kinases. Le fer influence la polarisation des macrophages et module ainsi la réponse inflammatoire, et représente aussi un signal de danger capable de stimuler une voie MyD88-dépendante. Enfin, la réponse à l’infection Mycobacterium. bovis BCG est modulée par un régime modérément enrichi en fer, réduisant la charge bactérienne et l’inflammation. / Iron is an essential trace element for all organisms. In mammals, systemic iron homeostasis relies on hepcidin, a peptide hormone synthesized by liver but also macrophages with defensing properties, and its target, the cell iron exporter ferroportin. Iron content and inflammation regulate hepcidin and ferroportin expression in mammals. During infection, pathogens develop sophisticated mechanisms for iron acquisition and sequestration. In response, host regulates the bioavailability of iron through hepcidin and ferroportin expression. First, this work contributes to improve our fundamental knowledge on hepcidin and ferroportin regulation during inflammation and analyzes the influence of iron in macrophages immune response. Second, the role of iron in response to mycobacterial infection was investigated. We show that hepcidin and ferroportin expression was regulated differentially in correlation with macrophages polarization through intracellular signaling pathways involving PI3K and others kinases. In addition, iron influenced macrophages polarization leading to a decrease of inflammatory response with a potent effect on MyD88 pathway stimulation. Finally, we showed that moderate iron-rich diet modulated Mycobacterium bovis BCG response reducing the bacterial burden and inflammation.