The role of the transcription factor Tcf-1 for the development and the function of NK cells

Natural Killer (NK) cells are innate immune cells that can eliminate malignant and foreign cells and that play an important role for the early control of viral and fungal infections. Further, they are important regulators of the adaptive and innate immune responses. During their development in the bone marrow (BM) NK cells undergo several maturation steps that directly establish an effector program. The transcriptional network that controls NK cell development and maturation is still incompletely understood. Based on earlier findings that NK cell numbers are reduced in the absence of the transcription factor T cell factor-1 (Tcf-1), my thesis has addressed the precise role of this transcription factor for NK cell development, maturation and function and whether Tcf-1 acts as a nuclear effector of the canonical Wnt signaling pathway to mediate its effects. It is shown that Tcf-1 is selectively required for the emergence of mature BM NK cells. Surprisingly, the emergence of BM NK cells depends on the repressor function of Tcf-1 and is independent of the Wnt pathway. In BM and peripheral NK cells Tcf-1 is found to suppress Granzyme B (GzmB) expression, a key cytotoxic effector molecule required to kill target cells. We provide evidence that GzmB over-expression in the absence of Tcf-1 results in accelerated spontaneous death of bone marrow NK cells and of cytokine stimulated peripheral NK cells. Moreover, Tcf-1 deficient NK cells show reduced target cell killing, which is due to enhanced GzmB-dependent NK cell death induced by the recognition of tumour target cells. Collectively, these data provide significant new insights into the transcriptional regulation of NK cell development and function and suggest a novel mechanism that protects NK cells from the deleterious effects of highly cytotoxic effector molecules. - Les cellules NK (de l'anglais Natural Killer) font partie du système immunitaire inné et sont capables d'éliminer à elles seules les cellules cancéreuses ou infectées. Ces cellules participent dans la régulation et la coordination des réponses innée et adaptative. Lors de leur développement dans la moelle osseuse, les cellules NK vont acquérir leurs fonctions effectrices, un processus contrôlé par des facteurs de transcription mais encore peu connu. Des précédentes travaux ont montré qu'une diminution du nombre de cellules NK corrélait avec l'absence du facteur de transcription Tcf-1 (T cell factor-1), suggérant un rôle important de Tcf-1 dans le développement de cellules NK. Cette thèse a pour but de mieux comprendre le rôle du facteur de transcription Tcf-1 lors du développement et la maturation des cellules NK, ainsi que son interaction avec la voie de signalisation Wnt. Nous avons montré que Tcf-1 est essentiel pour la transition des cellules immatures NK (iNK) à des cellules matures NK (mNK) dans la moelle osseuse, et cela de manière indépendamment de la voie de signalisation Wnt. De manière intéressante, nous avons observé qu'en absence du facteur de transcription Tcf-1, les cellules NK augmentaient l'expression de la protéine Granzyme B (GzmB), une protéine essentielle pour l'élimination des cellules cancéreuses ou infectées. Ceci a pour conséquence, une augmentation de la mort des cellules mNK dans la moelle osseuse ainsi qu'une diminution de leur fonction «tueuses». Ces résultats montrent pour la première fois, le rôle répresseur du facteur de transcription Tcf-1 dans l'expression de la protéine GzmB. L'ensemble de ces résultats apporte de nouveaux éléments concernant le rôle de Tcf-1 dans la régulation du développement et de la fonction des cellules NK et suggèrent un nouveau mécanisme cellulaire de protection contre les effets délétères d'une dérégulation de l'expression des molécules cytotoxique.

The cooperative induction of hypoxia-inducible factor-1 alpha and STAT3 during hypoxia induced an impairment of tumor susceptibility to CTL-mediated cell lysis.

Hypoxia is an essential component of tumor microenvironment. In this study, we investigated the influence of hypoxia (1% PO(2)) on CTL-mediated tumor cell lysis. We demonstrate that exposure of target tumor cells to hypoxia has an inhibitory effect on the CTL clone (Heu171)-induced autologous target cell lysis. Such inhibition correlates with hypoxia-inducible factor-1alpha (HIF-1alpha) induction but is not associated with an alteration of CTL reactivity as revealed by granzyme B polarization or morphological change. Western blot analysis indicates that although hypoxia had no effect on p53 accumulation, it induced the phosphorylation of STAT3 in tumor cells by a mechanism at least in part involving vascular endothelial growth factor secretion. We additionally show that a simultaneous nuclear translocation of HIF-1alpha and phospho-STAT3 was observed. Interestingly, gene silencing of STAT3 by small interfering RNA resulted in HIF-1alpha inhibition and a significant restoration of target cell susceptibility to CTL-induced killing under hypoxic conditions by a mechanism involving at least in part down-regulation of AKT phosphorylation. Moreover, knockdown of HIF-1alpha resulted in the restoration of target cell lysis under hypoxic conditions. This was further supported by DNA microarray analysis where STAT3 inhibition resulted in a partly reversal of the hypoxia-induced gene expression profile. The present study demonstrates that the concomitant hypoxic induction of phospho-STAT3 and HIF-1alpha are functionally linked to the alteration of non-small cell lung carcinoma target susceptibility to CTL-mediated killing. Considering the eminent functions of STAT3 and HIF-1alpha in the tumor microenvironment, their targeting may represent novel strategies for immunotherapeutic intervention.

HLA-B7-Restricted EBV-Specific CD8+ T Cells Are Dysregulated in Multiple Sclerosis.

It was hypothesized that the EBV-specific CD8(+) T cell response may be dysregulated in multiple sclerosis (MS) patients, possibly leading to a suboptimal control of this virus. To examine the CD8(+) T cell response in greater detail, we analyzed the HLA-A2-, HLA-B7-, and HLA-B8-restricted EBV- and CMV-specific CD8(+) T cell responses in a high number of MS patients and control subjects using tetramers. Content in cytolytic granules, as well as cytotoxic activity, of EBV- and CMV-specific CD8(+) T cells was assessed. We found that MS patients had a lower or a higher prevalence of HLA-A2 and HLA-B7, respectively. Using HLA class I tetramers in HLA-B7(+) MS patients, there was a higher prevalence of MS patients with HLA-B*0702/EBV(RPP)-specific CD8(+) T cells ex vivo. However, the magnitude of the HLA-B*0702/EBV(RPP)-specific and HLA-B*0702/CMV(TPR)-specific CD8(+) T cell response (i.e., the percentage of tetramer(+) CD8(+) T cells in a study subject harboring CD8(+) T cells specific for the given epitope) was lower in MS patients. No differences were found using other tetramers. After stimulation with the HLA-B*0702/EBV(RPP) peptide, the production of IL-2, perforin, and granzyme B and the cytotoxicity of HLA-B*0702/EBV(RPP)-specific CD8(+) T cells were decreased. Altogether, our findings suggest that the HLA-B*0702-restricted viral (in particular the EBV one)-specific CD8(+) T cell response is dysregulated in MS patients. This observation is particularly interesting knowing that the HLA-B7 allele is more frequently expressed in MS patients and considering that EBV is associated with MS.

The tumor antigens RHAMM and G250/CAIX are expressed in head and neck squamous cell carcinomas and elicit specific CD8+ T cell responses.

Despite advances in surgery, radio- and chemotherapy, therapeutic approaches for patients with head and neck squamous carcinoma (HNSCC) need to be improved. Immunotherapies eliciting tumor specific immune responses might constitute novel treatment options. We therefore investigated the expression and immunogenicity of two tumor-associated antigens (TAA) the receptor for hyaluronic acid mediated motility (RHAMM) and carboanhydrase IX (G250/CAIX) in HNSCC patients. Twenty-two HNSCC samples were examined for the expression of RHAMM and G250 by Western blotting and immunohistochemistry, 14/22 samples were tested for HLA-A2 expression by flow cytometry. For 8/22 samples single tumor-cell suspensions were generated, and mixed lymphocyte peptide cultures (MLPC) were performed to evaluate the frequencies of cytotoxic T cells specifically recognizing RHAMM and G250 using Tetramer staining/multi-color flow cytometry and enzyme linked immunosorbent spot (ELISPOT) assays. RHAMM and G250 were expressed in 73 and 80% of the HNSCC samples at the protein level. A co-expression of both TAAs could be detected in 60% of the patients. In 4/8 HLA-A2+ patients, 0.06-0.13% of CD8+ effector T cells recognized Tetramers for RHAMM or G250 and secreted IFNgamma and granzyme B in ELISPOT assays. RHAMM and G250 are expressed at high frequency and high protein level in HNSCCs and are recognized by cytotoxic CD8+ effector T cells. Therefore both TAAs constitute interesting targets for T cell based immunotherapies for HNSCC.

Expression of genes encoding cytotoxic cell-associated serine proteases in thymocytes.

A family of homologous serine esterases designated granzyme A-H and the pore-forming protein perforin are present in cytoplasmic granules of mature peripheral cytolytic T lymphocytes and natural killer cells. In vivo, the majority of cytotoxic T cells containing these granule-associated proteins are of the CD4-CD8+ phenotype. It is generally assumed that these cells are derived from immature CD4-CD8- thymocytes. However, the precise intrathymic differentiation steps leading to functionally mature cytotoxic T cells are unclear. Thus we decided to analyze the expression of genes in the thymus which are preferentially expressed in mature cytotoxic cells, i.e. granzyme A, granzyme B, and perforin. In situ hybridization on tissue sections revealed the expression of genes coding for granzyme A and granzyme B in the thymus. No evidence was found, however, for thymocytes expressing the perforin gene. Granzyme A and granzyme B mRNA positive cells in the thymus are almost exclusively CD4-CD8- thymocytes, particularly of the CD3- IL2R- phenotype.

Hematopoietic stem cell function and survival depend on c-Myc and N-Myc activity.

Myc activity is emerging as a key element in acquisition and maintenance of stem cell properties. We have previously shown that c-Myc deficiency results in accumulation of defective hematopoietic stem cells (HSCs) due to niche-dependent differentiation defects. Here we report that immature HSCs coexpress c-myc and N-myc mRNA at similar levels. Although conditional deletion of N-myc in the bone marrow does not affect hematopoiesis, combined deficiency of c-Myc and N-Myc (dKO) results in pancytopenia and rapid lethality. Interestingly, proliferation of HSCs depends on both myc genes during homeostasis, but is c-Myc/N-Myc independent during bone marrow repair after injury. Strikingly, while most dKO hematopoietic cells undergo apoptosis, only self-renewing HSCs accumulate the cytotoxic molecule Granzyme B, normally employed by the innate immune system, thereby revealing an unexpected mechanism of stem cell apoptosis. Collectively, Myc activity (c-Myc and N-Myc) controls crucial aspects of HSC function including proliferation, differentiation, and survival.

Dominant human CD8 T cell clonotypes persist simultaneously as memory and effector cells in memory phase.

The adaptive immune system plays a critical role in protection at the time of secondary infection. It does so through the rapid and robust reactivation of memory T cells which are maintained long-term, in a phenotypically heterogeneous state, following their primary encounter with Ag. Although most HLA-A*0201/influenza matrix protein(58-66)-specific CD8 T cells from healthy donors display characteristics typical of memory T cells, through our extensive phenotypic analysis we have further shown that up to 20% of these cells express neither the IL-7 receptor CD127 nor the costimulatory molecule CD28. In contrast to the majority of CD28(pos) cells, granzyme B and perforin were frequently expressed by the CD28(neg) cells, suggesting that they are effector cells. Indeed, these cells were able to kill target cells, in an Ag-specific manner, directly ex vivo. Thus, our findings demonstrate the remarkable long-term persistence in healthy humans of not only influenza-specific memory cells, but also of effector T cells. We further observed that granzyme B expression in influenza-specific CD8 T cells paralleled levels in the total CD8 T cell population, suggestive of Ag-nonspecific bystander activation. Sequencing of TCR alpha- and beta-chains showed that the TCR repertoire specific for this epitope was dominated by one, or a few, T cell clonotype per healthy donor. Moreover, our sequencing analysis revealed, for the first time in humans, that identical clonotypes can coexist as both memory and effector T cells, thereby supporting the principle of multipotent clonotypic differentiation.

Distinct profiles of cytotoxic granules in memory CD8 T cells correlate with functions, differentiation stage, and antigen exposure

RAPPORT DE SYNTHÈSE : Les profils des granules cytotoxiques des cellules T CD8 mémoires sont corrélés à la fonction, à leur état de différentiation et à l'exposition à l'antigène. Les lymphocytes T-CD8 cytotoxiques exercent leur fonction antivirale et antitumorale surtout par la sécrétion des granules cytotoxiques. En général, ce sont l'activité de dégranulation et les granules cytotoxiques (contenant perforine et différentes granzymes) qui définissent les lymphocytes T-CD8 cytotoxiques. Dans cette étude, nous avons investigué l'expression de granzyme K par cytométrie en flux, en comparaison avec l'expression de granzyme A, granzyme B et de perforine. L'expression des granules cytotoxiques a été déterminée dans lymphocytes T-CD8 qui étaient spécifiques pour des différents virus, en particulier spécifique pour le virus d'influenza (flu), le virus Ebstein Barr (EBV), le virus de cytomégalie (CMV) et le virus de l'immunodéficience humaine (HIV). Nous avons observé une dichotomie entre l'expression du granzyme K et de la perforine dans les lymphocytes T-CD8 qui étaient spécifiques aux virus mentionnés. Les profils des lymphocytes T-CD8 spécifiques à flu étaient positifs soit pour granzyme A et granzyme K soit pour le granzyme K seul, mais dans l'ensemble négatifs pour perforine et granzyme B. Les cellules spécifiques à CMV étaient dans la plupart positives pour perforine, granzyme B et A, mais négatives pour le granzyme K. Les cellules spécifiques à EBV et HIV étaient dans la majorité positives pour granzyme A, B et K, et dans la moitié des cas négatives pour la perforine. Nous avons également analysé, selon les marqueurs de mémoire de CD45 et CD127, les profils de différentiation cellulaire: Les cellules avec les granules cytotoxiques contenant exclusivement le granzyme K, étaient associées à un état de différentiation précoce. Au contraire, les protéines cytolytiques perforine, granzyme A et B, correspondent à une différentiation avancée. En outre, les protéines perforine et granzyme B, mais pas les granzymes A et K, sont corrélées à une activité cytotoxique. Finalement, des changements dans l'exposition d'antigène in vitro et in vivo suivant une infection primaire d' HIV ou une vaccination modulent le profil de granules cytotoxiques. Ces résultats nous permettent d'étendre la compréhension de la relation entre les différents profils de granules cytotoxiques des lymphocytes T-CD8 et leur fonction, leur état de différentiation et l'exposition à l'antigène.

Ex vivo characterization of human CD8+ T subsets with distinct replicative history and partial effector functions.

After antigenic challenge, naive T lymphocytes enter a program of proliferation and differentiation during the course of which they acquire effector functions and may ultimately become memory cells. In humans, the pathways of effector and memory T-cell differentiation remain poorly defined. Here we describe the properties of 2 CD8+ T-lymphocyte subsets, RA+CCR7-27+28+ and RA+CCR7-27+28-, in human peripheral blood. These cells display phenotypic and functional features that are intermediate between naive and effector T cells. Like naive T lymphocytes, both subsets show relatively long telomeres. However, unlike the naive population, these T cells exhibit reduced levels of T-cell receptor excision circles (TRECs), indicating they have undergone additional rounds of in vivo cell division. Furthermore, we show that they also share effector-type properties. At equivalent in vivo replicative history, the 2 subsets express high levels of Fas/CD95 and CD11a, as well as increasing levels of effector mediators such as granzyme B, perforin, interferon gamma, and tumor necrosis factor alpha. Both display partial ex vivo cytolytic activity and can be found among cytomegalovirus-specific cytolytic T cells. Taken together, our data point to the presence of T cells with intermediate effector-like functions and suggest that these subsets consist of T lymphocytes that are evolving toward a more differentiated effector or effector-memory stage.

A human immune data-informed vaccine concept elicits strong and broad T-cell specificities associated with HIV-1 control in mice and macaques

Background: None of the HIV T-cell vaccine candidates that have reached advanced clinical testing have been able to induce protective T cell immunity. A major reason for these failures may have been suboptimal T cell immunogen designs. Methods: To overcome this problem, we used a novel immunogen design approach that is based on functional T cell response data from more than 1,000 HIV-1 clade B and C infected individuals and which aims to direct the T cell response to the most vulnerable sites of HIV-1. Results: Our approach identified 16 regions in Gag, Pol, Vif and Nef that were relatively conserved and predominantly targeted by individuals with reduced viral loads. These regions formed the basis of the HIVACAT T-cell Immunogen (HTI) sequence which is 529 amino acids in length, includes more than 50 optimally defined CD4+ and CD8+ T-cell epitopes restricted by a wide range of HLA class I and II molecules and covers viral sites where mutations led to a dramatic reduction in viral replicative fitness. In both, C57BL/6 mice and Indian rhesus macaques immunized with an HTI-expressing DNA plasmid (DNA.HTI) induced broad and balanced T-cell responses to several segments within Gag, Pol, and Vif. DNA.HTI induced robust CD4+ and CD8+ T cell responses that were increased by a booster vaccination using modified virus Ankara (MVA.HTI), expanding the DNA.HTI induced response to up to 3.2% IFN-γ T-cells in macaques. HTI-specific T cells showed a central and effector memory phenotype with a significant fraction of the IFN-γ+ CD8+ T cells being Granzyme B+ and able to degranulate (CD107a+). Conclusions: These data demonstrate the immunogenicity of a novel HIV-1 T cell vaccine concept that induced broadly balanced responses to vulnerable sites of HIV-1 while avoiding the induction of responses to potential decoy targets that may divert effective T-cell responses towards variable and less protective viral determinants.

Contribution of CD4+ T cells to the early mechanisms of ischemia- reperfusion injury in a mouse model of acute renal failure

Renal ischemia-reperfusion (IR) injury is the major cause of acute renal failure in native and transplanted kidneys. Mononuclear leukocytes have been reported in renal tissue as part of the innate and adaptive responses triggered by IR. We investigated the participation of CD4+ T lymphocytes in the pathogenesis of renal IR injury. Male mice (C57BL/6, 8 to 12 weeks old) were submitted to 45 min of ischemia by renal pedicle clamping followed by reperfusion. We evaluated the role of CD4+ T cells using a monoclonal depleting antibody against CD4 (GK1.5, 50 µ, ip), and class II-major histocompatibility complex molecule knockout mice. Both CD4-depleted groups showed a marked improvement in renal function compared to the ischemic group, despite the fact that GK1.5 mAb treatment promoted a profound CD4 depletion (to less than 5% compared to normal controls) only within the first 24 h after IR. CD4-depleted groups presented a significant improvement in 5-day survival (84 vs 80 vs 39%; antibody treated, knockout mice and non-depleted groups, respectively) and also a significant reduction in the tubular necrosis area with an early tubular regeneration pattern. The peak of CD4-positive cell infiltration occurred on day 2, coinciding with the high expression of ßC mRNA and increased urea levels. CD4 depletion did not alter the CD11b infiltrate or the IFN-g and granzyme-B mRNA expression in renal tissue. These data indicate that a CD4+ subset of T lymphocytes may be implicated as key mediators of very early inflammatory responses after renal IR injury and that targeting CD4+ T lymphocytes may yield novel therapies.

Étude fonctionnelle et génétique d'une population de lymphocytes T CD4-CD8- impliquée dans la résistance au diabète auto-immun chez la souris

Le diabète auto-immun résulte de la destruction des cellules bêta pancréatiques sécrétrices d’insuline par les lymphocytes T du système immunitaire. Il s’ensuit une déficience hormonale qui peut être comblée par des injections quotidiennes d’insuline d’origine exogène, toutefois il demeure à ce jour impossible de guérir les patients atteints de la maladie. De façon générale, un système immunitaire sain reconnaît une multitude d’antigènes différents et assure ainsi notre défense à l’égard de différents pathogènes ou encore de cellules tumorales. Il arrive cependant que, pour des raisons génétiques et/ou environnementales, les lymphocytes T puissent s’activer de façon aberrante suite à la reconnaissance d’antigènes provenant du soi. C’est ce bris de tolérance qui mène au développement de pathologies auto-immunes telles que le diabète auto-immun. Afin de limiter l’auto-immunité, des mécanismes de sélection stricts permettent d’éliminer la majorité des lymphocytes T présentant une forte affinité envers des antigènes du soi lors de leur développement dans le thymus. Certains de ces lymphocytes réussissent toutefois à échapper à l’apoptose et migrent en périphérie afin d’y circuler en quête d’un antigène spécifiquement reconnu. Il est alors primordial que des mécanismes périphériques assurent le maintien de la tolérance immunitaire en faisant obstacle à l’activation et à la prolifération des lymphocytes T auto-réactifs. L’une des avenues afin d’inhiber le développement de réponses immunitaires aberrantes est la génération de lymphocytes T régulateurs. Ces cellules, d’origine thymique ou périphérique, peuvent arborer différents phénotypes et agissent via de multiples mécanismes afin d’inactiver et/ou éliminer les cellules impliquées dans l’apparition de pathologies auto-immunes. L’utilisation de modèles murins transgéniques a permis la mise en évidence d’une population peu caractérisée de lymphocytes T au potentiel régulateur. En effet, la proportion de ces cellules T n’exprimant pas les corécepteurs CD4 et CD8 (double négatives, DN) a été inversement corrélée à la prédisposition à l’auto-immunité chez ces ii souris. L’objectif principal de cette thèse est de démontrer la fonction immuno-régulatrice des lymphocytes T DN, tout en investiguant les facteurs génétiques responsables du maintien de cette population cellulaire. Nous avons observé que les lymphocytes T DN exercent une activité cytotoxique à l’égard des lymphocytes B de façon spécifique à l’antigène, via la libération de granules cytolytiques contenant du granzyme B et de la perforine. Par ailleurs, nous avons établi qu’un unique transfert adoptif de ces cellules est suffisant afin d’inhiber le développement du diabète auto-immun chez des hôtes transgéniques prédisposés à la maladie. Le recours à des souris déficientes pour l’expression du gène CD47 a permis de constater que la voie de signalisation CD47-Sirp est essentielle dans le maintien de la proportion des lymphocytes T DN. De plus, le locus murin de prédisposition au diabète auto-immun Idd13, qui contient le gène Sirp, a été identifié pour son rôle dans la régulation de la proportion de ces cellules. Finalement, une analyse génétique a révélé que d’autres intervalles génétiques sont impliqués dans le contrôle de la population des lymphocytes T DN. Parmi ceux-ci, un locus situé en région proximale du chromosome 12 a été validé grâce à la création de souris congéniques. Grâce aux résultats présentés dans cette thèse, notre compréhension de la biologie ainsi que de la régulation des lymphocytes T DN est approfondie. Ces connaissances constituent un pas important vers la création de thérapies cellulaires novatrices permettant de prévenir et de guérir diverses pathologies auto-immunes.

Étude des fonctions immunomodulatrices des lymphocytes T « Doubles-Négatifs »

La réaction du greffon contre l’hôte (GvH) est responsable d’un grand taux de morbidité et de mortalité chez les patients recevant des greffes de cellules souches (GCSH) allogéniques. Dans ce contexte, les cellules T régulatrices sont largement étudiées et semblent avoir un grand potentiel d’utilisation dans le domaine de la thérapie cellulaire de la GvH. Parmi les populations cellulaires T régulatrices, les lymphocytes T CD4-CD8- TCRαβ+ « Doubles-Négatifs » (DN), qui ne représentent que 1-3% des lymphocytes T, ont été décrits. Ces cellules ont des propriétés inhibitrices de la réponse immunitaire qui s’avèrent spécifiques aux antigènes auxquels elles ont préalablement été exposées. La répression de la réponse immunitaire par les cellules T DN régulatrices semble être un mécanisme important impliqué dans l’induction de la tolérance aux allo-antigènes. De plus, ces cellules confèrent une tolérance immunitaire dans des modèles de greffes allogéniques et xénogéniques. En effet, ces cellules ont la capacité d’inhiber la réaction contre un allo-antigène auquel elles ont été exposées, sans inhiber la réaction contre un allo-antigène inconnu. Les cellules T DN ont été isolées et caractérisées chez l’homme où elles ont la capacité d’interagir avec des cellules présentatrices d’antigènes (APCs) par un contact cellulaire, comme chez la souris. Cependant, leur capacité immunomodulatrice reste inconnue chez l’humain. Notre objectif consistait donc principalement à étudier le rôle et le mécanisme d’action des cellules T DN régulatrices humaines in vitro, en étudiant leur capacité à inhiber une réaction lymphocytaire mixte (MLR). Nous avons montré que les cellules T DN stimulées par un allo-antigène donné inhibent des cellules syngéniques effectrices dirigées contre ce même alloantigène mais n’inhibent pas des cellules syngéniques effectrices dirigées contre un autre alloantigène, démontrant ainsi la spécificité aux antigènes de ces cellules. De plus, les T DN non stimulées par un allo-antigène n’ont pas de rôle inhibiteur. Cependant, durant cette inhibition, nous n’observons pas de modulation de l’expression des marqueurs d’activation et d’induction de l’apoptose. Afin d’étudier le mécanisme d’action des cellules T DN, nous avons mesuré l’expression intracellulaire de la granzyme B. Les résultats démontrent que les cellules T DN stimulées expriment un niveau significativement plus élevé de granzyme B que les cellules T DN non-stimulées par l’allo-antigène. Ceci suggère que l’immunosuppression induite par les cellules T DN stimulées pourrait passer par la voie granzyme B. Le mécanisme utilisé par ces cellules reste à être confirmé par nos futures expériences.

Transcriptional regulation of effector CD8+ T cell differentiation and molecular dysfunction during HIV-1 infection

Les cellules T CD8+ jouent un rôle primordial dans le contrôle des infections virales en limitant la dissémination des cellules infectées. Lors de l’infection chronique par le virus HIV, les cellules T CD8+ HIV-spécifiques ne se différencient pas en cellules effectrices fonctionnelles capables de tuer les cellules infectées par le virus ; ces cellules ne sont plus capables de proliférer ou de produire l’ IL-2. Ces cellules expriment PD-1 et l’engagement de PD-1, par son ligand, aboutit a plusieurs de ces déficits fonctionnels des cellules T . Le rôle de PD-1 dans la régulation d'évènements transcriptionnels contrôlant la différentiation et l'obtention des fonction effectrices des cellules T CD8+ reste à démontrer. Id2 joue un rôle central dans la différenciation des cellules T CD8+ effectrices. Nous avons émis l’hypothèse que le défaut de maturation observé chez les cellules T CD8+ PD-1 high HIV-spécifiques (CD8+PD-1hi) au cours de l’infection chronique par le virus HIV pouvait être lié à la diminution d’expression du régulateur Id2. Nous avons ainsi démontré que l'engagement de PD-1 contribuait à une diminution d'expression de Id2 et de ses cibles transcriptionnelles. La surexpression de Id2 de ces cellules a permis de restaurer l'expression de marqueurs tels que Granzyme B et Bcl-2 et diminuir l’expression du marqueur de maturation de CD27. La famille des cytokines à chaine gamma joue un rôle clef dans la survie et l’homéostasie des cellules T. Dans ce travail, nous avons démontré que l’IL-15 était unique grâce à ses capacités de stimulation de l’expression d’Id2 et ses propriétés favorisant la survie ainsi que la différenciation des cellules T CD8+ effectrices. l’IL-15 induit la prolifération de toutes les populations de cellules T mémoires provenant de donneurs sains. L’addition de cette cytokine aux sous-populations cellulaires Ttm et Tem a permis leur différenciation en cellules effectrices capables de produire Granzyme B alors que la stimulation par l’IL-15 des cellules Tcm ne favorise pas leur différenciation. Un test de cytotoxicitié par cytométrie en flux nous a permis de confirmer que la stimulation de cellules T CD8+ HIV spécifiques par l’IL-15 favorisait l’expression de Id2 et restaurait les fonctions cytotoxiques des cellules T CD8+ HIV spécifiques. En conclusion, nous avons pour la première fois dans cette thèse défini les mécanismes moléculaires impliqués dans la modulation de l’expression du régulateur transcriptionnel Id2 par l’IL-15. Nous avons également révélé comment l’engagement de PD-1 conduisait a une altération de l’expression et de la fonction d’Id2 et favorisait la diminution des fonctions effectrices des cellules T CD8-HIV spécifiques. Une perspective de traitement avec des agents tels que l’IL-15 ou le bloquage de PD-1, en combinaison avec les traitements conventionnels, pourrait contribuer à une meilleure stimulation des réponses immunes favorisant ainsi la réactivation des cellules T CD8+ et permettant la destruction de cellules T CD4+ infectées de manière latente.

Caractérisation du rôle de MCAM dans la sclérose en plaques

Objectifs: Chez les patients atteints de sclérose en plaques (SEP), des lymphocytes pro-inflammatoires utilisent des molécules d’adhérence afin de parvenir à traverser la barrière hémo-encéphalique (BHE) et former des lésions multifocales dans le système nerveux central (SNC). Dans le contexte de la SEP, les lymphocytes CD4 auto-agressifs polarisés en TH17 (sécrétant de l’IL-17) sont reconnus comme contribuant à la formation des lésions. Le rôle des lymphocytes CD8 TC17 est quant à lui encore mal défini. L’identification de marqueurs de surface spécifiquement exprimés par les lymphocytes TH17 et TC17 faciliterait la caractérisation de ces sous-populations pathogéniques et fournirait de nouvelles cibles thérapeutiques pour traiter la SEP. Méthodologie: Nous avons identifié MCAM lors d’analyses protéomiques de cellules endothéliales de la BHE humaine et de lymphocytes T humains. Nous avons caractérisé le phénotype et la fonction de ces cellules exprimant MCAM ex vivo, in vitro, in situ et in vivo, à partir de matériel obtenu de témoins (contrôles), de patients atteints de SEP et d’animaux atteints d’encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE). Résultats: MCAM est exprimé à la fois par les cellules endothéliales de la BHE humaine et par une sous-population de lymphocytes T effecteurs mémoire CD161+ et CCR6+. Les lymphocytes CD4 et CD8 MCAM+ expriment plus d’IL-17, IL-22, GM-CSF et granzyme B (Gz B) que les lymphocytes MCAMneg. De plus, l’expression de MCAM est fortement augmentée à la surface des lymphocytes T CD4+ et CD8+ lors des poussées de SEP, alors que les traitements immunomodulateurs en diminuent l’expression. In situ, l’expression de MCAM par les cellules endothéliales de la BHE est plus marquée au site des lésions de SEP et d’EAE, et on retrouve des lymphocytes CD4 et CD8 MCAM+ au sein de ces infiltrats périvasculaires du SNC. In vitro, les lymphocytes CD8 MCAM+ causent plus de mort oligodendrocytaire et bloquer MCAM diminue la transmigration des CD8 TC17 et des CD4 TH17 à travers les cellules endothéliales de la BHE humaine. In vivo, dépléter les lymphocytes CD4 ou CD8 MCAM+ améliore les signes cliniques de l’EAE par transfert. Par ailleurs, l’expression de MCAM est régulée à la hausse à la surface des lymphocytes CD4 et CD8 de la souris transgénique TCR1640, un modèle animal d’EAE spontanée. Finalement, bloquer MCAM atténue les déficits neurologiques chroniques aussi bien du modèle d’EAE induite avec le MOG35-55 que du modèle d’EAE spontanée. Conclusion: Nos données démontrent que les lymphocytes encéphalitogéniques produisant de l’IL-17 et présentant une capacité effectrice et migratoire marquée expriment MCAM. MCAM pourrait servir de biomarqueur en SEP et constituer une cible thérapeutique valable pour traiter les conditions neuroinflammatoires.