Les mécanismes de suppression exercés par les Treg

Les Treg vont réprimer la réponse immune et induire la tolérance en agissant sur divers types cellulaires comme les LT, LB, NK, monocytes/macrophages… D’un point de vue fonctionnel, les différents mécanismes de suppression utilisés par les Treg peuvent se regrouper en 4 grands modes d’action : (i) la suppression par la sécrétion de cytokines, (ii) la cytolyse ; (iii) la modulation du métabolisme des LT, (iiii) l’inactivation des cellules dendritiques (Figure 9).

A : Les cytokines anti-inflammatoires. 1 : L’IL-10.

L’IL-10 est une cytokine inhibitrice de la réponse immune. Elle n’est pas uniquement synthétisée et sécrétée par les Treg mais aussi par de nombreuses autres populations du système immunitaire comme les LT Th1 et Th2, DC et LB (O'Garra and Vieira, 2007). L’IL-10 participe au contrôle de l’auto-immunité. Les souris déficientes en IL-10 développent un syndrome auto-immun (Kuhn et al., 1993). Comme déjà décrite précédemment, cette cytokine

Figure 9. Mécanismes de suppression exercés par les Treg. Ce schéma représente les

quatres modes basiques de suppression excercés par les Treg. Un premier mode de suppression est médié par la sécrétion de cytokines inhibitrices telles que l’IL-10, l’IL35 et le TGF-β. Les Treg peuvent aussi induire la lyse des cellules via la sécrétion de granzyme

(GrzB/A) et de perforine (Pfr). Ils peuvent aussi perturber le métabolisme des Tconv par la privation en IL-2 induisant la mort des Tconv ou en perturbant le métabolisme de l’ATP par CD39/CD73. Enfin, les Treg modulent aussi la maturation des DC ou leur fonction via les molécules de co-stimulation CD80/CD86 et CTLA-4, via l’interaction de LAG-3 avec le CMH-II ou encore en induisant l’expression de IDO par les DC.

(cAMP= cyclic adenosine monophosphate, A2A= adenosine-purinergic adenosine receptor). D’après (Workman et al., 2009).

INTRODUCTION a la capacité d’induire la différenciation de cellules régulatrices, les Tr1. L’effet inhibiteur de cette cytokine est en grande partie dû à sa capacité de modifier les CPA.

L’IL-10 produite par les Treg eux-mêmes a un rôle dans la tolérance, plus particulièrement au niveau des muqueuses. En effet, les souris Foxp3^cre x IL-10^fl/fl qui possèdent des Treg déficients en IL-10 ne présentent pas un syndrome auto-immun généralisé mais développent une colite. En contact avec des allergènes ces souris développent aussi une inflammation des voies respiratoires et de la peau (Rubtsov et al., 2008). En accord avec ces données, d’autres travaux montrent que l’IL-10 produit par les Treg exprimant STAT3 est nécessaire pour supprimer les Th17 pathogènes de l’intestin (Chaudhry et al., 2011).

En résumé, selon les modèles d’auto-immunité, l’IL-10 agit à la fois sur les Treg et sur d’autres cellules pour exercer son action suppressive.

2 : L’IL-35.

L’IL-35 est une cytokine inhibitrice décrite récemment. Elle est composée de deux hétéro-dimères Ebi3 (Epstein-Barr virus-induced gene3) et IL-12α (connu aussi sous le nom de p35) de la famille des cytokines de l’IL-12. L’IL-35 est préférentiellement exprimée dans les Treg murins. Cette cytokine participe aux mécanismes de suppression des Treg. En effet les Treg issus de souris Ebi3^-/- ou IL12α

présentent une capacité suppressive réduite in vitro, et ne peuvent pas contrôler la colite (Collison et al., 2007). Il semble que la transduction de l’IL-35 à des Tconv leur confère des capacités suppressives in vitro. Cependant l’importance de l’IL-35 in vivo serait limitée et reste encore à être clairement définie.

3 : Le TGF-.

La famille des facteurs ^« Transforming Growth Factor ^» TGF est composée de protéines de type facteurs de croissance, qui influencent la croissance et la différenciation de nombreux types cellulaires (Roberts et al., 1986). Parmi elles, le TGF-β est présent sous deux formes : une forme latente composée d’un dimère associé à des protéines et une forme, active dépourvue de ces protéines. Le TGF-β est une cytokine immuno-régulatrice avec des fonctions pléiotropes. Il est admis depuis longtemps que le TGF-β a un rôle prépondérant dans la tolérance. Une déficience pour le gène codant pour le TGF-β1 induit un syndrome auto-immun généralisé (Shull et al., 1992). Inversement, une expression constitutive du TGF-β

INTRODUCTION dans le pancréas de la souris NOD prévient le diabète (Moritani et al., 1998). Il semble que la suppression induite par le TGF-β est dépendante des Treg ; toutefois les données de la littérature sont discordantes. In vitro, certains travaux montrent que la suppression des Treg est indépendante du TGF-β (Piccirillo et al., 2002) ; d’autres affirment que le TGF-β sous sa forme membranaire supprime la prolifération des Tconv in vitro (Nakamura et al., 2001). In vivo, le TGF-β permet l’induction de Foxp3 parmi les CD4 et participe ainsi au maintien des Treg, en particulier dans l’intestin (Li et al., 2006). L’équipe d’A Rudensky a montré l’importance de l’expression du récepteur de type II au TGF-β sur les LT CD4. En effet lesTconv issus de souris déficientes pour ce récepteur qui ne peuvent pas répondre au TGF-β ont une expression augmentée du TNF-α et de l’INF-γ conduisant à une auto-immunité létale

(Marie et al., 2006). L’équipe de R Flavell a montré dans un modèle de diabète induit par l’injection de LT CD8+

, que celui-ci peut être inhibé lorsque ces cellules sont co-transférées avec des Treg. En revanche, si les LT CD8 transférés sont déficients pour le TGF-βRII, les Treg ne peuvent pas réguler la maladie (Green et al., 2003). Enfin, dans un modèle de colite F Powrie a montré que les Treg TGF-β ^-/- ont une capacité suppressive moins importante que les Treg WT, même si elle reste efficace (Fahlen et al., 2005).

Ainsi, dans certains contextes, le TGF-β produit par les Treg participe à la fonction suppressive de ces cellules.

B : La cytolyse directe des cellules cibles.

La lyse des cellules par la sécrétion de granzyme est une propriété qui a longtemps été attribuée uniquement aux cellules NK et LT CD8 cytotoxiques. Or chez l’homme, les LT CD4⁺ présentent aussi cette caractéristique. Par conséquent, les chercheurs ont considéré l’éventualité de l’existence d’une fonction cytotoxique les Treg. C’est ainsi que l’expression de Granzyme A fut découverte chez les Treg humains (Grossman et al., 2004). Chez la souris, il a été décrit que le Granzyme B (GrB) est exprimé par les Treg après activation ex vivo.

(Gondek et al., 2005). De plus, les Treg déficients en GrB ont une fonction suppressive atténuée in vitro. In vivo chez la souris, il a été démontré que les Treg suppriment la réponse anti tumorale en tuant les LB, les NK, les DC et CTL via la GrB (Boissonnas et al., 2010; Cao et al., 2007).

INTRODUCTION

C : Le blocage du métabolisme des lymphocytes T conventionnels.

Outre les mécanismes de cytolyse directe, d’autres molécules sont utilisées par les Treg pour inhiber les Tconv activés.

1 : La privation en IL-2.

Comme abordé précédemment, l’un des marqueurs principaux des Treg est l’expression de la chaine α du récepteur de l’IL-2. Cette cytokine est indispensable à leur survie et à leur prolifération. Etant non producteurs d’IL-2, les Treg ont besoin constamment de l’IL-2 exogène produite par les DC et les Tconv. Chez la souris, des études in vitro ont montré que la consommation en IL-2 par les Treg est un des mécanismes de suppression. Il y aurait une compétition pour l’IL-2 entre les Treg et les Tconv. La consommation de la majorité de l’IL-2 environnante par les Treg entraînerait l’apoptose des Tconv via l’activation du facteur apoptotique Bim (Pandiyan et al., 2007). Toutefois, une étude menée chez l’homme suggère que la consommation d’IL-2 n’est pas le seul mécanisme de suppression lié à cette cytokine. Il semblerait que l’IL-2 favorise aussi directement les capacités suppressives des Treg. L’IL-2 serait nécessaire pour la fonction suppressive des Treg et la consommation de l’IL-2 environnant les Tconv ne serait que secondaire (Tran et al., 2009b).

En résumé, il semble que les Treg, par leur affinité et leur appétence pour l’IL-2, inhibent les Tconv eux-mêmes producteurs d’IL-2. Ceci laisse supposer qu’il existe un mécanisme de rétrocontrôle via l’IL-2 régulant à la fois les Treg et les Tconv.

2 : Le métabolisme de l’ATP.

Les Treg peuvent utiliser d’autres mécanismes bloquant le métabolisme des Tconv. Suite à un dommage tissulaire, l’ATP des cellules est libéré, ce qui peut activer les Tconv (Yip et al., 2009). Un des mécanismes de suppression des Treg est lié à l’expression membranaire des ecto-enzymes le CD39 (nucleoside triphosphate diphosphohydrolase-1) et le CD73 (ecto-5-nucléotidase) (Deaglio et al., 2007). Le CD39 permet la dégradation de l’ATP en Adenosine Mono Phosphate (AMP) dans le milieu extracellulaire environnant et le CD73 permet la dégradation de l’AMP en adénosine. L’adénosine produite supprime les Tconv via l’activation de la signalisation de l’adénosine récepteur 2A (Deaglio et al., 2007). L’adénosine favorise aussi les iTreg en inhibant la production d’IL-6 et en favorisant la sécrétion de TGF-

INTRODUCTION β (Zarek et al., 2008). D’autre part l’AMPc est plus fortement exprimée dans les Treg que dans les Tconv. Cette caractéristique est due au faible taux dans les Treg de l’enzyme phosphodiestérase PDE3B, responsable de la dégradation de l’AMPc (Gavin et al., 2007). Des expériences in vitro et in vivo, ont montré que les Treg ont la capacité de transférer l’AMPc aux Tconv via des jonctions GAP (Bopp et al., 2007). Ce transfert cause l’activation d’un répresseur transcriptionnel ICER (Inducible CAMP Early Repressor) qui inhibe la prolifération et la production d’IL-2 des LT (Bodor et al., 2001).

D’autres molécules comme les galectines 1 et 10 peuvent aussi participer à la suppression exercée par les Treg. Les galectines font partie de la famille des β-galactosides. On les retrouve sous forme d’homodimères à la surface des Treg ou sous forme sécrétée. Les galectines se fixent sur le CD45, le CD43 ou le CD7 des Tconv, induisant un arrêt du cycle cellulaire et l’apoptose (Garin et al., 2007; Kubach et al., 2007).

D : La suppression de la réponse immunitaire via les DC.

En plus de leur action directe sur les Tconv, les Treg suppriment la réponse immune en utilisant un intermédiaire, les DC. Les Treg peuvent bloquer la maturation des DC.

1 : Présentation des antigènes aux Tconv par les DC.

L’interaction entre les Tconv naïfs et les DC est la première étape de l’activation des lymphocytes. L’utilisation d’imagerie bi-photon in vivo a montré que les Tconv non spécifiques des antigènes présentés par les DC ont un temps d’interaction très court avec ces cellules. Inversement, les Tconv spécifiques des antigènes présentés ont une interaction prolongée, et à l’issue de ce contact ils s’activent. Cependant, en présence de Treg ce contact prolongé n’a pas lieu, ce qui pourrait être dû au fait que les Treg ont une plus forte affinité d’interaction avec les DC que les Tconv (Tang et al., 2006). Il y aurait ainsi une compétition entre les Treg et les Tconv vis-à-vis de leur interaction avec les DC (Tadokoro et al., 2006). Par des études in vitro il a été démontré que les Treg interagissent préférentiellement avec les DC via la surexpression des molécules d’adhésion ^« Leukocyte Fonction- associated-Antigen 1^» (LFA-1) et ICAM-1, (Onishi et al., 2008) tout comme la neuropiline -1 (Sarris et al., 2008).

En plus de cette compétition, les Treg ont un effet inhibiteur sur la maturation des DC in vivo (Onishi et al., 2008) et in vitro (Cederbom et al., 2000). Les Treg vont par la suite inhiber l’expression des molécules de co-stimulation CD80/CD86. D’autres études proposent que

INTRODUCTION