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.

Caractérisation des lymphocytes T CD4+CD8+ dans le contexte de la sclérose en plaques

Une petite population de lymphocytes T exprimant les deux corécepteurs CD4 et CD8 et appelée double positive (DP), a été détectée dans le sang périphérique de donneurs sains et de patients atteints de diverses pathologies dont la sclérose en plaques (SEP). Nous avons émis l’hypothèse qu’il s’agissait de lymphocytes T hautement activés pouvant contribuer à l’inflammation chronique présente dans la SEP. Nous avons comparé les cellules T DP obtenues du sang de donneurs sains et de patients atteints de la SEP et non traités. La fréquence des cellules DP était similaire chez les patients et les donneurs sains. La proportion de lymphocytes T DP qui exprimaient les chaines du récepteur de l’interleukine-15 (IL-15) était plus élevée que pour les autres populations lymphocytaires. Des mesures d’induction de la phosphorylation du STAT5 (signal transducer and activator of transcription) ont démontré que les cellules DP ont répondu à des doses plus faibles et pour de plus longues périodes à l’IL-15 comparativement aux autres lymphocytes T. Le pourcentage de lymphocytes T DP ayant la capacité de produire l’interféron-gamma et des enzymes lytiques était élevé chez les témoins sains mais ces niveaux étaient significativement réduits chez les patients atteints de la SEP. La caractérisation phénotypique de cellules DP a suggéré que ces cellules ont des propriétés similaires aux lymphocytes T activés. Bien qu’il ne s’agisse que d’une caractérisation partielle, il semble que les lymphocytes T DP perdent une partie de leurs propriétés chez les patients atteints de la SEP.

Interferon-gamma- and glucocorticoid-mediated pathways synergize to enhance death of CD4(+) CD8(+) thymocytes during Salmonella enterica serovar Typhimurium infection

Thymic atrophy is known to occur during infections; however, there is limited understanding of its causes and of the cross-talk between different pathways. This study investigates mechanisms involved in thymic atrophy during a model of oral infection by Salmonella enterica serovar Typhimurium (S.typhimurium). Significant death of CD4+CD8+ thymocytes, but not of single-positive thymocytes or peripheral lymphocytes, is observed at later stages during infection with live, but not heat-killed, bacteria. The death of CD4+CD8+ thymocytes is Fas-independent as shown by infection studies with lpr mice. However, apoptosis occurs with lowering of mitochondrial potential and higher caspase-3 activity. The amounts of cortisol, a glucocorticoid, and interferon- (IFN-), an inflammatory cytokine, increase upon infection. To investigate the functional roles of these molecules, studies were performed using Ifn/ mice together with RU486, a glucocorticoid receptor antagonist. Treatment of C57BL/6 mice with RU486 does not affect colony-forming units (CFU), amounts of IFN- and mouse survival; however, there is partial rescue in thymocyte death. Upon infection, Ifn/ mice display higher CFU and lower survival but more surviving thymocytes are recovered. However, there is no difference in cortisol amounts in C57BL/6 and Ifn/ mice. Importantly, the number of CD4+CD8+ thymocytes is significantly higher in Ifn/ mice treated with RU486 along with lower caspase-3 activity and mitochondrial damage. Hence, endogenous glucocorticoid and IFN--mediated pathways are parallel but synergize in an additive manner to induce death of CD4+CD8+ thymocytes during S.typhimurium infection. The implications of this study for host responses during infection are discussed.

Étude du mécanisme par lequel la thérapie à l'IL7 induit l'expansion homéostatique des lymphocytes T CD4+

Dans les cas de lymphopénie, les lymphocytes T résiduels prolifèrent exagérément dans un phénomène appelé «expansion homéostatique périphérique» (HPE), qui est efficace pour la régénération des T CD8+, mais inefficace pour les T CD4+. L’interleukine-7 (IL7) est une cytokine homéostatique utilisée afin d’augmenter les comptes lymphocytaires T des patients lymphopéniques. Toutefois, la raison de l’expansion préférentielle des lymphocytes T CD8+ par l’IL7 demeure toujours inconnue. Nous montrons que cette expansion est due au fait que l’IL7 induit une prolifération efficace des T CD8+ périphériques (CD8+PERI) ainsi que des émigrants thymiques CD8+ (CD8+RTEs). Par contre, l’effet prolifératif de l’IL7 est restreint presqu’uniquement aux CD4+RTEs même si les CD4+PERI survivent mieux que les CD4+RTEs. De plus faibles doses d’IL7 sont nécessaires aux CD4+RTEs afin de phosphoryler STAT5 ou de proliférer comparativement aux CD4+PERI et nous démontrons que les contacts TCR/CMHII sont nécessaires à la prolifération induite par l’IL7 des CD4+RTEs en périphérie. De fait, augmenter au Flt3 ligand le nombre de cellules dendritiques périphériques d’une souris donneuse, avant de transférer ses TPERI dans des souris receveuses traitées à l’IL7 induit une prolifération significative des CD4+PERI. Nos résultats indiquent donc que l’abondance des contacts TCR/CMHII reçus dans le thymus semble contrôler la sensibilité à l’IL7 des CD4+RTEs. Finalement, l’observation que les CD8+PERI et CD8+RTEs prolifèrent pareillement pendant la thérapie à l’IL7, alors que la prolifération des T CD4+ est largement restreinte aux RTEs expliquerait pourquoi, dans les cas de lymphopénie, la régénération des T CD4+ est aussi dépendante de la thymopoïèse.

Estudo das alterações linfocitárias CD4/CD8 e carga viral em pacientes co-infectados HIV/Mycobacterium tuberculosis associadas a frequência de mutações na região Pol do HIV-1

Pós-graduação em Biociências e Biotecnologia Aplicadas à Farmácia - FCFAR

Monoclonal B-cell lymphocytosis (MBL), CD4(+)/CD8(weak) T-cell large granular lymphocytic leukemia (T-LGL leukemia) and monoclonal gammopathy of unknown significance (MGUS): molecular and flow cytometry characterization of three concomitant hematological disorders

The diagnosis of T-cell large granular lymphocytic leukemia in association with other B-cell disorders is uncommon but not unknown. However, the concomitant presence of three hematological diseases is extraordinarily rare. We report an 88-year-old male patient with three simultaneous clonal disorders, that is, CD4+/CD8(weak) T-cell large granular lymphocytic leukemia, monoclonal gammopathy of unknown significance and monoclonal B-cell lymphocytosis. The patient has only minimal complaints and has no anemia, neutropenia or thrombocytopenia. Lymphadenopathy and hepatosplenomegaly were not present. The three disorders were characterized by flow cytometry analysis, and the clonality of the T-cell large granular lymphocytic leukemia was confirmed by polymerase chain reaction. Interestingly, the patient has different B-cell clones, given that plasma cells of monoclonal gammopathy of unknown significance exhibited a kappa light-chain restriction population and, on the other hand, B-lymphocytes of monoclonal B-cell lymphocytosis exhibited a lambda light-chain restriction population. This finding does not support the antigen-driven hypothesis for the development of multi-compartment diseases, but suggests that T-cell large granular lymphocytic expansion might represent a direct antitumor immunological response to both B-cell and plasma-cell aberrant populations, as part of the immune surveillance against malignant neoplasms.

Quantitative Trait Loci for CD4:CD8 Lymphocyte Ratio Are Associated with Risk of Type 1 Diabetes and HIV-1 Immune Control

Abnormal expansion or depletion of particular lymphocyte subsets is associated with clinical manifestations such as HIV progression to AIDS and autoimmune disease. We sought to identify genetic predictors of lymphocyte levels and reasoned that these may play a role in immune-related diseases. We tested 2.3 million variants for association with five lymphocyte subsets, measured in 2538 individuals from the general population, including CD4+ T cells, CD8+ T cells, CD56+ natural killer (NK) cells, and the derived measure CD4:CD8 ratio. We identified two regions of strong association. The first was located in the major histocompatibility complex (MHC), with multiple SNPs strongly associated with CD4:CD8 ratio (rs2524054, p = 2.1 × 10−28). The second region was centered within a cluster of genes from the Schlafen family and was associated with NK cell levels (rs1838149, p = 6.1 × 10−14). The MHC association with CD4:CD8 replicated convincingly (p = 1.4 × 10−9) in an independent panel of 988 individuals. Conditional analyses indicate that there are two major independent quantitative trait loci (QTL) in the MHC region that regulate CD4:CD8 ratio: one is located in the class I cluster and influences CD8 levels, whereas the second is located in the class II cluster and regulates CD4 levels. Jointly, both QTL explained 8% of the variance in CD4:CD8 ratio. The class I variants are also strongly associated with durable host control of HIV, and class II variants are associated with type-1 diabetes, suggesting that genetic variation at the MHC may predispose one to immune-related diseases partly through disregulation of T cell homeostasis.

HBHA-specific CD4+, CD8+ and CD4+CD25+FOXP3+ T cells as biomarkers for protection and disease in human tuberculosis

info:eu-repo/semantics/nonPublished

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.

Étude d'une population de lymphocytes T associée à la résistance au diabète auto-immun

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Function of the immunoregulatory CD4-CD8- T cells in the context of autoimmune diabetes

La tolérance immunitaire dépend de la distinction entre le soi et le non soi par le système immunitaire. Un bris dans la tolérance immunitaire mène à l'auto-immunité, qui peut provoquer la destruction des organes, des glandes, des articulations ou du système nerveux central. Le diabète auto-immun, également connu sous le nom diabète juvénile et diabète de type 1, résulte d'une attaque auto-immune sur les cellules β pancréatiques sécrétrices d’insuline, localisées au niveau des îlots de Langerhans du pancréas. Bien que le diabète auto-immun soit traitable par une combinaison d’injections quotidiennes d’insuline d’origine exogène, de régime et d'exercices, beaucoup de complications chroniques peuvent se manifester chez les patients, y compris, mais non limitées à, la cécité, les maladies cardiovasculaires, l’insuffisance rénale et l'amputation. En raison des nombreuses complications liées au diabète auto-immun à long terme, la recherche continue afin de mieux comprendre tous les facteurs impliqués dans la progression de la maladie dans le but de développer de nouvelles thérapies qui empêcheront, renverseront et/ou traiteront cette maladie. Un rôle primordial dans la génération et l'entretien de la tolérance immunitaire a été attribué au nombre et à la fonction des sous-populations de cellules régulatrices. Une de ces populations est constituée de cellules T CD4-CD8- (double négatives, DN), qui ont été étudiées chez la souris et l'humain pour leur contribution à la tolérance périphérique, à la prévention des maladies et pour leur potentiel associé à la thérapie cellulaire. En effet, les cellules de T DN sont d'intérêt thérapeutique parce qu'elles montrent un potentiel immunorégulateur antigène-spécifique dans divers cadres expérimentaux, y compris la prévention du diabète auto-immun. D’ailleurs, en utilisant un système transgénique, nous avons démontré que les souris prédisposées au diabète auto-immun présentent peu de cellules T DN, et que ce phénotype contribue à la susceptibilité au diabète auto-immun. En outre, un transfert des cellules T DN est suffisant pour empêcher la progression vers le diabète chez les souris prédisposées au diabète auto-immun. Ces résultats suggèrent que les cellules T DN puissent présenter un intérêt thérapeutique pour les patients diabétiques. Cependant, nous devons d'abord valider ces résultats en utilisant un modèle non-transgénique, qui est plus physiologiquement comparable à l'humain. L'objectif principal de cette thèse est de définir la fonction immunorégulatrice des cellules T DN, ainsi que le potentiel thérapeutique de celles-ci dans la prévention du diabète auto-immun chez un modèle non-transgénique. Dans cette thèse, on démontre que les souris résistantes au diabète auto-immun présentent une proportion et nombre absolu plus élevés de cellules T DN non-transgéniques, lorsque comparées aux souris susceptibles. Cela confirme une association entre le faible nombre de cellules T DN et la susceptibilité à la maladie. On observe que les cellules T DN éliminent les cellules B activées in vitro par une voie dépendante de la voie perforine et granzyme, où la fonction des cellules T DN est équivalente entre les souris résistantes et prédisposées au diabète auto-immun. Ces résultats confirment que l'association au diabète auto-immun est due à une insuffisance en terme du nombre de cellules T DN, plutôt qu’à une déficience fonctionnelle. On démontre que les cellules T DN non-transgéniques éliminent des cellules B chargées avec des antigènes d'îlots, mais pas des cellules B chargées avec un antigène non reconnu, in vitro. Par ailleurs, on établit que le transfert des cellules T DN activées peut empêcher le développement du diabète auto-immun dans un modèle de souris non-transgénique. De plus, nous observons que les cellules T DN migrent aux îlots pancréatiques, et subissent une activation et une prolifération préférentielles au niveau des ganglions pancréatiques. D'ailleurs, le transfert des cellules T DN entraîne une diminution d'auto-anticorps spécifiques de l'insuline et de cellules B de centres germinatifs directement dans les îlots, ce qui corrèle avec les résultats décrits ci-dessus. Les résultats présentés dans cette thèse permettent de démontrer la fonction des cellules T DN in vitro et in vivo, ainsi que leur potentiel lié à la thérapie cellulaire pour le diabète auto-immun.

Caracterização da resposta imune celular pela expressão imunoistoquímica de CD4, CD8, CD28, CD152, CD56 e FOXP3 em carcinoma mamário de fêmeas caninas

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Immunohistochemical expression of B and T-lymphocytes and TGF-beta in experimentally transplanted canine venereal tumor

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Prolactin increases CD4/CD8 cell ratio in thymus-grafted congenitally athymic nude mice.

One distinctive effect on T-cell development was analyzed by selectively increasing serum prolactin (PRL) concentration in thymus-grafted congenitally athymic nude mice and by neutralizing PRL in suspension cultures of thymus from 1-day-old neonatal mice. Flow cytometric analysis of single-positive CD4+ and CD8+ cells derived from inguinal lymph nodes revealed a CD4/CD8 cell ratio of 2.2 +/- 0.18 (mean +/- SEM) in thymus-grafted nude mice that is similar to the ratio for immune-competent BALB/c mice (2.0 +/- 0.06). Addition of the pituitary to thymus-grafted nude mice significantly elevated serum PRL (P < 0.005) and increased the CD4/CD8 cell ratio (2.8 +/- 0.12; P < 0.005), demonstrating preferential stimulation of CD4+ cell development. T cells in nude mice receiving sham (submandibular salivary gland) or pituitary grafts alone were below detectable levels. Suspension cultures of neonatal thymus treated with anti-mouse PRL antiserum resulted in 20% and 30% decreases in double-positive CD4+8+ thymocytes and thymocyte viability, respectively. A 10-fold increase in double-negative CD4-8- thymocytes expressing the interleukin 2 receptor alpha chain, CD25, was also observed concurrently. Our findings illustrate an important way in which PRL may participate in two interrelated mechanisms: the regulation of peripheral single-positive cells and the maintenance of thymocyte viability during the double-positive stage of intrathymic differentiation.