A : Découverte et identification des Treg.
Le concept d’une population de cellules T suppressives fut établi par les expériences de Richard K. Gershon en 1971, sans pour autant pouvoir identifier clairement un marqueur de ces cellules (Gershon and Kondo, 1971). Plus tard, Shimon Sakaguchi, en faisant des expériences de transfert adoptif de cellules spléniques dans des souris immuno-déficientes, met en évidence une population de cellules régulatrices exprimant le CD5 (Sakaguchi et al., 1985). En 1990, les expériences menées par Fiona Powrie et Don Mason ont montré, chez le rat, que le transfert de cellules CD4+ CD45RBlow permet de prévenir un syndrome auto-immun induit par des cellules CD4+ CD45RBhigh (Powrie and Mason, 1990). Toutefois, ces marqueurs sont exprimés par un grand nombre de cellules du système immunitaire et ne permettent pas d’identifier distinctement les LT suppressifs. Ce n’est qu’en 1995 que l’équipe de Shimon Sakagushi a révélé un premier marqueur constitutif des Treg, le CD25, qui est la chaine α du récepteur à l’IL-2. En effectuant des expériences de co-transfert, il a montré qu’une population régulatrice CD4+ CD25+ permet de prévenir l’auto-immunité, alors que les cellules CD4+ CD25- l’induisent (Sakaguchi et al., 1995). Malgré le fait que les LT effecteurs activés expriment aussi le CD25, cette expression est transitoire et inductible alors qu’elle est permanente sur les Treg (Fisson et al., 2003).
B : Un facteur clé de la Tolérance: Foxp3.
Le gène Foxp3, porté par le chromosome X, code pour le facteur de transcription Foxp3 (Forkhead box protein 3) anciennement appelé Scurfin. Ce facteur de transcription est d’une importance primordiale dans la tolérance. L’absence ou un dysfonctionnement de Foxp3 chez la souris scurfy et chez les patients IPEX (Immune Dysregulation Polyendocrinopathy Enteropathy X-linked), se manifeste par un syndrome auto-immun généralisé (Brunkow et al., 2001; Wildin et al., 2001). En 2003, plusieurs équipes ont montré que Foxp3 est exprimé spécifiquement par les Treg (CD4+ CD25+) (Fontenot et al., 2003; Hori et al., 2003). Des souris irradiées reconstituées avec un mélange de moelle osseuse issue de souris déficientes pour Foxp3 ou de souris sauvages démontrent que l’ensemble des cellules
INTRODUCTION Foxp3-/- sont dépourvues de Treg (Fontenot et al., 2003). De même, un transfert adoptif de Treg (CD4+ CD25+) issus de souris sauvages à des souris Foxp3-/- permet une guérison de leur pathologie auto-immune. D’autre part, les expériences menées par l’équipe de R Flavell montrent que la diminution du niveau d’expression de Foxp3 affecte directement la capacité suppressive des Treg (Wan and Flavell, 2007). En accord avec ces données, l’absence d’expression de Foxp3 dans les Treg matures montre non seulement une capacité suppressive réduite mais aussi une acquisition de propriétés propres aux Tconv comme la production d’IL-2, d’IL-17 ou d’IFN-γ (Williams and Rudensky, 2007). L’ensemble de ces études indique que Foxp3 est un marqueur essentiel au développement et à la fonction suppressive des Treg. Est-il le seul ?
Trois groupes différents ont effectué des études transcriptomiques dans le but d’établir la signature moléculaire des Treg. Ils ont isolé les Treg soit sur la base de l’expression de la GFP associée à celle de Foxp3, soit sur l’expression de CD4 et CD25 issues de souris déficientes ou non pour Foxp3. Ils ont ensuite comparé ces transcriptomes entre eux et avec ceux des Tconv (Gavin et al., 2007; Hill et al., 2007; Sugimoto et al., 2006). Ces études montrent que la signature moléculaire des Treg est pour moins de la moitié dépendante de Foxp3, et que d’autres facteurs sont mis en jeu.
En conclusion, Foxp3 a un rôle essentiel dans l’homéostasie, le phénotype et la fonction suppressive des Treg, mais il n’est pas l’unique marqueur des Treg.
C : Autres marqueurs associés aux Treg.
Comme énoncé précédemment, les principaux marqueurs des Treg sont CD4 CD25 Foxp3, mais il existe d’autres marqueurs associés au phénotype régulateur (Tableau 2). On distingue: (i) des molécules de co-stimulation de la famille CD28 comme le CTLA-4
(Takahashi et al., 2000) ou le « Inducible Co-Stimulator » (ICOS), (ii) des membres de la famille du récepteur du « Tumor Necrosis Factor » (TNF) tels que le « Glucocorticoid Induced TNF Receptor » (GITR) (Shimizu et al., 2002),ou OX40(iii) un facteur de transcription de la famille IKAROS, Hélios (iv) un membre de la famille des intégrines, CD103. En effet CD103 est la chaine α de l’intégrine αeβ7, elle peut être exprimée sur les Treg activés. L’expression de CD103 sur les Treg leur permettrait d’avoir une meilleure capacité migratoire vers les tissus (Suffia et al., 2005). Il existe aussi d’autres marqueurs comme « lymphocyte activation gene 3 » (LAG-3) qui sera abordé ultériement. Ces récepteurs participent à l’homéostasie et à
INTRODUCTION la fonction suppressive des Treg. Malgré leur expression constitutive sur une fraction des Treg à l’état basal, ils peuvent aussi être présents sur les LTconv activés. Par conséquent, eux seuls ne permettent pas de définir la population de Treg.
Un autre marqueur, la neuropiline-1 (NRP-1), est exprimé par les Treg. L’expression de la NRP-1 et d’Hélios permettrait de distinguer les Treg d’origine thymique des Treg induits. Il semble que les Treg d’origine thymique expriment fortement la NRP-1 (Weiss et al., 2012; Yadav et al., 2012) et Hélios (Thornton et al., 2010). Cependant, dans des conditions inflammatoires, la distinction entre Treg thymiques et induits reste difficile puisque des Treg induits activés pourraient aussi exprimer la NRP-1 ou Hélios (Gottschalk et al., 2012).
D : Et chez l’homme ?
Chez l’homme, une population de Treg a également été identifiée. Les Treg humains expriment le CD25, Foxp3, CD45RO, CTLA-4 et CD122 (chaîne β du récepteur à l’IL-2), et sont capables de supprimer les LT CD4+ CD25- in vitro. Comme chez la souris, les Treg humains ne produisent pas d’IL-2 et sont anergiques si on les stimule via leur TCR sans ajout d’IL-2 (Jonuleit et al., 2001; Stephens et al., 2001). Cependant, chez l’homme le CD25 n’est pas un aussi bon marqueur de Treg comme il peut l’être chez la souris. L’homme étant en contact permanent avec des agents pathogènes, leur Tconv sont activés de façon constante et expriment aussi le CD25 (Baecher-Allan et al., 2001). Le facteur de transcription Foxp3 est aussi présent dans les Treg humains mais son expression reste insuffisante pour distinguer cette population, car les Tconv expriment aussi Foxp3 après activation (Allan et al., 2007). Ces dernières années de nouveaux marqueurs comme le CD127 (chaîne α du récepteur à l’IL-7) permettent de distinguer plus facilement les Treg humains. Les Treg n’expriment pas ou peu le CD127 contrairement aux Tconv (Liu et al., 2006). De plus, d’autres travaux ont montré que l’expression de CD45RA sur les Treg (CD25+
, Foxp3+) permet de distinguer les Treg naïfs (CD25+ CD45RA+, Foxp3 low) des Treg activés (CD25 high, CD45RA-, Foxp3 high) (Miyara et al., 2009). La protéine transmembranaire, « Glycoprotein A Repetitions Predominant » (GARP) est aussi un autre marqueur de Treg humains. GARP est exprimée spécifiquement sur les LT CD4+ Foxp3+ activés et son expression est associée à leur capacité suppressive (Wang et al., 2008b).
INTRODUCTION