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Texte intégral

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Dépôt Institutionnel de l’Université libre de Bruxelles / Université libre de Bruxelles Institutional Repository

Thèse de doctorat/ PhD Thesis Citation APA:

Denoeud, J. N. (2010). Etude des mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans la fonction suppressive des lymphocytes T régulateurs (Unpublished doctoral dissertation). Université libre de Bruxelles, Faculté des Sciences – Sciences biologiques, Bruxelles.

Disponible à / Available at permalink : https://dipot.ulb.ac.be/dspace/bitstream/2013/210087/5/f119b248-5de3-4292-8135-1f125047b94b.txt

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D 0 3 7 2 4 U L B

U N I V E R S I T E P A R I S D E S C A R T E S T HÈ S E E N C O T U T E L L E A V E C U N I V E R S I T É L I B R E D E B R U X E L L E S

T h è s e p r é s e n t é e e t s o u t e n u e p u b l i q u e m e n t e n v u e d e l ' o b t e n t i o n d u g r a d e d e D o c t e u r e n S c i e n c e s

p a r J u l i e D E N O E U D l e v e n d r e d i 1 8 j u i n 2 0 1 0

E t u d e d e s m é c a n i s m e s c e l l u l a i r e s e t m o l é c u l a i r e s

i m p l i q u é s d a n s l a f o n c t i o n s u p p r e s s i v e

d e s l y m p h o c y t e s T r é g u l a t e u r s

Ecoles Doctorales Discipline :

Jury :

Gc2iD/ Biologie Moléculaire et Biotechnologie Immunologie fondamentale

Pr Eric TARTOUR

Dr Sébastian AMIGORENA Dr Muriel MOSER

Dr Christophe CAUX Dr Fabrice BUREAU Dr Stanislas GORIELY

Président

Directeur de thèse Directeur de thèse Rapporteur

Rapporteur

Examinateur

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REMERCIEMENTS

Etre doctorant nécessite d'acquérir des techniques, des méthodes en s'appuyant sur d'autres personnes. Au sein du laboratoire, j'ai bénéficié d'un très bon accueil et d ' u n e n c a d r e m e n t favorable. J'ai pu m'appuyer sur de nombreuses personnes, j'ai appris à travailler et m ê m e à vivre avec eux et j'ai grandi autant humainement que scientifiquement. Je tiens à remercier

chaleureusement l'ensemble de l'équipe pour ces années passées à leur côté.

Je remercie t o u t particulièrement ma directrice Muriel Moser pour sa grande disponibilité, son optimisme, ses conseils, son savoir et mon directeur Sébastian Amigorena p o u r ses encouragements.

Je remercie Jacques Urbain pour son accueil et ses conseils.

Merci à Caroline pour son énergie et la transmission de ses compétences.

Merci à Valérie pour son efficacité redoutable, sa vivacité, sa gentillesse et son sens de l'organisation.

Merci à Cindy pour son accueil, la transmission de son savoir, son habileté, sa rapidité et sa sensibilité.

Merci à Guillaume pour sa gaieté, son humour et ses conseils avisés.

Je remercie Oberdan pour son érudition, sa capacité de synthèse et la considération qu'il accorde au travail de chacun et Fabienne pour sa disponibilité et son attention pour chacun.

Merci à A n n e t t e pour son soutien et sa grande aide, à Georgette pour sa disponibilité et sa patience.

Merci à Gwendoline pour sa bonté, son rire et sa sensibilité et à Nathalie W . pour sa gentillesse et son sens de la solidarité.

Merci à Delphine pour ses délicates attentions et sa bienveillance et à Alice p o u r son enthousiasme pour la science, son ouverture d'esprit. Merci à toutes pour leur immense soutien.

Merci à Sébastien pour ses compétences immenses, sa disponibilité et sa « justesse » et à Fouad pour sa présence et son absence de politiquement correct.

Merci à Frédéric pour sa présence, sa persévérance et ses précieux conseils, à M a r a p o u r sa disponibilité, sa douceur et son ouverture d'esprit et à Nicolas pour sa galanterie et sa sympathie.

Merci à lain pour son aide et sa patience et à David pour sa jovialité et sa franche camaraderie.

M e r c i à Soraya pour son appui, ses conseils et de son partage d'expériences et à Nathalie M . pour son sérieux et sa gentillesse.

M e r c i à Hussein pour ses attentions, à Marjorie et à Adrien pour leur bonne h u m e u r .

Merci à Isabelle pour son écoute, à Françoise pour son humour, à Philippe pour son travail et à Véronique pour son efficacité certaine. Merci à tous pour leur grande aide.

M e r c i à Didier et Gilles pour leur enthousiasme, à Sophie pour sa gentillesse et à Géraldine et Benoît pour leur amitié.

Je tiens aussi à remercier Yann, mes parents, mes sœurs Christelle et Anne-Lise et mes ami(e)s, d'ici ou de plus loin pour leur soutien continu au cours de ces trois ans.

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TABLE DES MATIERES

INDEX DES FIGURES 1

LISTE DES ABREVIATIONS UTILISEES 2 INTRODUCTION 4

1 Les principaux acteurs d'une réponse immune adaptative 4 1.1 Les cellules présentatrices de l'antigène (APC) 4

1.1.1 Les cellules dendritiques (DC) 4 1.1.2 Les lymphocytes B 8

1.1.3 Les macrophages 9

1.2 Les populations de lymphocytes T 10 1.2.1 Les lymphocytes T conventionnels 10 1.2.2 Les lymphocytes T régulateurs (Treg) 1 1 2 Le d é r o u l e m e n t d'une réponse immune adaptative 15

2.1 Activation des DC et initiation des réponses innée et adaptative 15 2.2 La différenciation d'une population de lymphocytes T effecteurs 15

2.2.1 Les signaux d'activation des lymphocytes T naïfs 15

2.2.2 A p p o r t de la microscopie à la connaissance de l'interaction DC/T 17 2.2.3 Les différentes populations de lymphocytes T différenciés 18 2.3 La t e r m i n a i s o n d ' u n e réponse immune adaptative 20

2.3.1 De la disparition de l'antigène à l'induction de l'apoptose 20 2.3.2 Le rôle du récepteur coinhibiteur CTLA-4 2 1

3 La r é g u l a t i o n de la réponse immune par les lymphocytes T régulateurs (Treg) 23 3.1 Historique 23

3.1.1 La découverte des lymphocytes Treg et de leur f o n c t i o n 23 3.1.2 La découverte du gène Foxp3 23

3.1.3 La plasticité des lymphocytes Treg 24 3.1.4 L'importance du récepteur CTLA-4 25 3.2 M o d e s d'action des lymphocytes Treg 26 3.2.1 Sécrétion de cytokines suppressives 27

3.2.2 Perturbations métaboliques de la cellule cible 28 3.2.3 Cytolyse de la cellule cible 29

3.2.4 M o d u l a t i o n de la fonction des APC 29 3.3 Intervention des lymphocytes nTreg et iTreg 3 4

3.3.1 Spécificité de l'activation et de la suppression des lymphocytes Treg 3 4 3.3.2 Evolution des lymphocytes Treg au cours d'une réponse 35

3.3.3 Spécialisation des sous-populations de lymphocytes Treg 36 OBJECTIFS DU TRAVAIL 39

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RESULTATS 4 0

1 Mécanisme de suppression de la réponse T h l par les lymphocytes Treg naturels 4 0 1.1 Les lymphocytes Treg naturels contrôlent la réponse T h l 40

1.2 L'IL-12 et le CD70 en tant qu'acteur de la suppression des lymphocytes Treg naturels (article 1-en cours de préparation) 42

2 Mécanisme de suppression de la réponse T h l par les lymphocytes Treg induits 62 2.1 L'IL-10 et l'IDO en tant qu'acteurs de la suppression des lymphocytes iTreg (article 2- paru en j u i n 2009) 62

2.2 La costimulation B7/CD28 induit des lymphocytes iTreg in vivo 74 3 Etude comparative des Treg naturels et Treg ICOS'"'*'' 77 DISCUSSION 86

PERSPECTIVES 98 ANNEXES 99

1 Figures supplémentaires 99 2 Matériel et méthode 1 0 1

2.1 Souris 1 0 1

2.2 Réactifs et milieux 1 0 1 2.3 Traitements in vivo 102

2.4 Survie des souris traitées au TNBS 102 2.5 Purifications cellulaires 102

2.5.1 Purification de cellules dendritiques spléniques 102

2.5.2 Purification des lymphocytes T à partir des organes lymphoïdes 103 2.5.3 Purification de cellules à partir des GALT 103

2.6 Réponse spécifique de l'antigène après stimulation in vivo 103 2.7 Réaction mixte lymphocytaire allogénique ou allomir 103 2.8 Test de lyse in vivo 104

2.9 Quantification des cytokines par ELISA 104 2.10 Rétrotranscription et PCR quantitative 104 2.11 Marquages et cytométrie de flux 105 2.12 Tri cellulaire 105

2.13 Analyse du transcriptome des fractions de lymphocytes Treg intestinaux 106 2.14 O b t e n t i o n d ' u n anticorps monoclonal anti-IDO murin 106

2.15 Statistiques 106 BIBLIOGRAPHIE 107

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INDEX DES FIGURES

Figure 1 : Le renouvellement des sous-populations de cellules dendritiques dans une souris au repos.

5 Figure 2 : Evolution des capacités tolérogènes et immunogènes des DC au cours de leur m a t u r a t i o n . 8 Figure 3 : Les lymphocytes T régulateurs naturels auraient échappé à la sélection négative dans le t h y m u s 12

Figure 4 : Le facteur de transcription Foxp3 12

Figure 5 : Les ligands de la famille du TNF-a et leur récepteur 17

Figure 6 : Différenciation des lymphocytes TCD4* naïfs en lymphocytes T helper et T régulateurs. ...18 Figure 7 : Le récepteur CTLA-4 régule négative la stimulation par le récepteur CD28 2 1

Figure 8 : Les lymphocytes Treg agissent via différents mécanismes 26

Figure 9 : Mécanismes moléculaires de l'immunosuppression liée à l'activité de l'enzyme IDO 3 1 Figure 10 : Les lymphocytes Treg agissent par des mécanismes synergiques et séquentiels impliquant les DC 33

Figure 11 : Interaction entre les DC et les lymphocytes Treg au repos et dans le cas d'infections et de maladies autoimmunes 33

Figure 12 : Le rôle de riL-2 dans l'évolution de la population de lymphocytes Treg au cours d ' u n e réponse 35

Figure 13 : Les lymphocytes ITreg différenciés dans l'intestin participeraient au pool de lymphocytes Treg en périphérie 38

Figure 14 : L'anticorps PC61 déplète sélectivement les lymphocytes Treg naturels (CD4*CD25'') 40 Figure 15 : Le t r a i t e m e n t au PC61 induit une augmentation de la réponse T h l 4 1

Figure 16 : L'injection des anticorps anti-CTLA-4 et anti-CD28 (conventionnel et superagoniste) au cours de l'initiation de la réponse modifie la polarisation T h l / T h 2 / T h l 7 de la réponse 75

Figure 17 : L'injection des anticorps anti-CTLA-4 et anti-CD28 au cours de l'initiation de la réponse modifie la fréquence des lymphocytes Treg et leur expression d'ICOS 76

Figure 18 : Les souris axéniques ont autant de lymphocytes nTreg mais moins de lymphocytes Treg ICOS*''^*' dans les ganglions mésentériques que les souris contrôle 78

Figure 19 : Les souris Myd88KO o n t autant de lymphocytes nTreg mais moins de lymphocytes Treg ICOS^'^'' dans les GALT que les souris W T 79

Figure 20 : Tri des deux populations de cellules Treg intestinales 79

Figure 2 1 : Comparaison des profils d'expression des transcrits des fractions des lymphocytes Treg ICOS"*'' et Treg ICOS"^^'™, cette deuxième fraction incluant les lymphocytes nTreg 80

Figure 22 : L'expression différentielle de certains gènes est confirmée au niveau protéique 82 Figure 23 : Les deux populations de lymphocytes Treg prolifèrent d i f f é r e m m e n t et n ' o n t pas le m ê m e niveau d'activation 84

Figure 24 : L'enzyme IDO est moins exprimée dans les ganglions de souris traitées à l'anticorps PC61.

99 Figure 25 : L'absence d'IDO ne diminue pas l'effet du traitement avec l'anticorps PC61 sur la réponse T h l 100

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LISTE DES ABREVIATIONS UTILISEES

l - M T : 1 - m é t h y l t r y p t o p h a n e 3-HAA: acide 3-liydroxyanthranilic A2AR: récepteur A2A de l'adénosine ADCC: Antibody Dépendant Cell Cytotoxicity ADNc: acide désoxyribonucléique complémentaire

AlVlPc: adenosine monophosphate cyclique Anxa: annexine

APC: cellule présentatrice de l'antigène ou allophycocyanine

ARNm: acide ribonucléique messager ARNt: acide ribonucléique de transfert Bcl2: B-cell leukemia/lymphoma 2

BMDC: Bone Marrow derived Dendritic Cell Cahspl: calcium regulated beat stable protein 1 Ccr: chemokine (C-C motif) receptor

CD-: cluster of differentiation Cdc: cell division cycle associated CFSE: 5,6-carboxyfluorescein diacetate succinimidyl ester

CMH l/ll: complexe majeur

d'histocompatibilité de classe I ou II Cpm: coups par m i n u t e

CTL: lymphocyte T cytotoxique CTLA-4: cytotoxic T lymphocyte-associated protein-4

Cxcr: chemochine (C-X-C motif) receptor d: day

DC: dendritic cell (cellule dendritique) DCklh: DC chargées de l'antigène KLH EAE: expérimental autoimmune encephalitis Ebi3: Epstein-Barr virus induced gene 3 ELISA: enzyme-linked immunosorbent assay fACS: fluorescence-activated cell sorter FITC: fluorescéine isothiocyanate Flt-3: Fms-like tyrosine kinase 3 Foxp3 : forkhead/winged-helixfamily transcriptional repressor p3

GALT: gut-associated lymphoid tissue

GCN2: gênerai contrai ofamino-acid synthesis 2 GFP: Green Fluorescent Protein

GITR: glucocorticoid-induced tumor necrosis factor receptor family-related gene

GM-CSF: granulocyte macrophage colony stimulating factor

GO: gene ontology GrzB/A: granzyme B/A GVH D : graft versus host disease

HESS: hank's balanced salts H\\l:human immunodeficiency virus hrs: heures

HTLVl: human T cell leukemia/lymphoma virus type 1

IBD: inflammatory bowel disease

ICAM-1: intercellular adhésion molecule-1 ICOS: inducible costimulator

IDO: indoleamine-2,3-dioxygénase IFN: interféron

Ig: immunoglobuline

Igf : insulin-like grov\/th factor receptor Igfbp: insulin-like growth factor binding protein

IL: interleukine

IPEX: immunodysregulation

polyendocrinopathy enteropathy X-linked syndrome (syndrome de dérégulation immunitaire, couplée à la

polyendocrinopathie, l ' e n t é r o p a t h i e et liée au chromosome X)

Itgae: integrin, alpha E, epithelial-associated Itk: IL2-inducible T-cell kinase

iTreg: l y m p h o c y t e T régulateur induit KLH: keyhole limpet hemocyanin

(hémocyanine de patelle)

KLRGl: Killer cell lectin-like receptor subfamily G member 1 (récepteur de la superfamille des lectines dimériques de t y p e C)

Lag-3: Lymphocyte activation gene-3 LAP: latency-associated peptide LC: cellule de Langerhans

LCMV: \ymphocytic choriomeningitis virus LFA-1 : lymphocyte function-associated antigen 1

Ligl: ligase 1

LPS: lipopolysaccharide

MACS: magnetic activated cell sorter Maf: musculoaponeurotic fibrosarcoma MALT: mucosa-associated lymphoid tissue MDP: Macrophage and Dendritic cell Progenitor

miRNA: microARN

mLN: ganglions mésentériques M t l : metallothionein 1

Myd88: myeloid d i f f e r e n t i a t i o n primary response gene 88

Nfat: nuclear factor of activated T-cells

2

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Nfil: nuclear factor, interleukin 3, regulated NK: natural killer (cellule tueuse naturelle) Nrp: Neuropiline

nTreg: lymphocyte T régulateur naturel OT-I: ovalbumin-specific TCR transgenic line OVA: Ovalbumine

PAMP: Pathogen-Associated Molecular Patte rn

PBS: phosphate buffer saline PCR: polymerase chain reaction

pDC: cellule dendritique plasmacytoïde PD(L): programmée! death (ligand)

PE: phycoérythrine Pfr: perforine

PGE2: prostaglandine E2 pLN: ganglions périphériques pre-cDC: conventional DC precursor PRR: Pattern Récognition Receptor QUIN: quinolinate

RA: acide rétinoïque SA: superagoniste Selp: selectin, platelet Seil: selectin, lymphocyte

SIV: simian immunodefîciency virus Sic: soluté carrier family

SP: spleen (rate)

SPF: specified pathogen free ssRNA: pour single stranded RNA STAT: Signal Transducer and Activator of Transcription

TcR: récepteur de lymphocyte T Teff: lymphocyte T effecteur TGF: transforming growth factor

Th: T helper cell: cellule T auxiliaire ou helper Tip-DC: cellule dendritique produisant du TNF- a e t d e l ' I N O S

TLR: Toll-like receptor

T M B : tétraméthylbenzidine TNBS: trinitrobenzène sulfonate TNF: tumor necrosisfactor

Tnfrsf: tumor necrosis factor receptor superfamily

Top: topoisomérase

Treg: lymphocyte T régulateur Treg ICOS*''^'': lymphocyte T régulateur exprimant de hauts taux de la molécule ICOS Treg ICOS"*^'™: lymphocyte T régulateur exprimant des taux faibles à nuls de la molécule ICOS

Tresp: responder Tcell

TSLP: thymic stromal lymphopoietin

(9)

INTRODUCTION

1 LES P R I N C I P A U X A C T E U R S D ' U N E R é P O N S E I M M U N E A D A P T A T I V E

Le rôle d u s y s t è m e i m m u n i t a i r e est d'assurer l ' i n t é g r i t é du soi, c'est-à-dire d e p r o t é g e r l ' o r g a n i s m e c o n t r e le « non-soi » (les pathogènes, les greffes), mais aussi c o n t r e le « soi m o d i f i é » issu de la d é r é g u l a t i o n des mécanismes physiologiques (protéines incomplètes, cellules cancéreuses...)- La r é p o n s e i m m u n e est une succession orchestrée d ' é v é n e m e n t s a b o u t i s s a n t à l ' é l i m i n a t i o n d u non-soi o u d u soi m o d i f i é .

Un a n t i g è n e est u n e substance c h i m i q u e isolée o u p o r t é e par une cellule o u u n m i c r o o r g a n i s m e , susceptible de p r o v o q u e r une réponse du système i m m u n i t a i r e . L ' i m m u n i t é i n n é e est l ' e n s e m b l e des dispositifs a n a t o m i q u e s et physiologiques de l ' h ô t e qui préexistent e t qui, lors d ' u n e e x p o s i t i o n à un a n t i g è n e , lui p e r m e t t e n t de se défendre r a p i d e m e n t , de m a n i è r e sélective mais n o n - s p é c i f i q u e de l'antigène. L ' i m m u n i t é adaptative est l ' e n s e m b l e des processus m é d i é s par les p o p u l a t i o n s l y m p h o c y t a i r e s T et B. L'hôte se défend plus l e n t e m e n t et de m a n i è r e spécifique d e l ' a n t i g è n e . C o n t r a i r e m e n t à la réponse innée, elle n'est pas c o n s t a n t e au cours d u t e m p s car elle est a m p l i f i é e au cours des r e n c o n t r e s avec l'antigène. Dans c e t t e étude, nous nous s o m m e s focalisés sur la r é p o n s e i m m u n e a d a p ta ti ve .

La réponse i m m u n e adaptative fait intervenir différents acteurs cellulaires, d o n t les cellules présentatrices de l'antigène et les lymphocytes T.

1 . 1 LES C E L L U L E S P R E S E N T A T R I C E S DE L ' A N T I G E N E ( A P C )

Les cellules présentatrices de l'antigène ou APC « professionnelles » s o n t d ' o r i g i n e h é m a t o p o ï é t i q u e et incluent les cellules dendritiques, les macrophages et les l y m p h o c y t e s B. Douées de p h a g o c y t o s e , elles s o n t capables d e capturer l'antigène, de le d é g r a d e r et d ' e n p r é s e n t e r un p e p t i d e d i t p e p t i d e a n t i g é n i q u e sur des molécules du complexe m a j e u r d ' h i s t o c o m p a t i b i l i t é de classe II ( C M H II). Par o p p o s i t i o n aux APC professionnelles, les cellules épithéliales t h y m i q u e s et les cellules e n d o t h é l i a l e s vasculaires, q u i ne p r é s e n t e n t l'antigène que de m a n i è r e ponctuelle, s o n t qualifiées d'APC « n o n - professionnelles ».

1 . 1 . 1 LES CELLULES DENDRITIQUES ( D C )

Les cellules d e n d r i t i q u e s ou DC o n t été découvertes grâce à la m i c r o s c o p i e dans u n e rate d e souris en 1973. S t e i n m a n e t Cohn les caractérisent alors par leurs expansions c y t o p l a s m i q u e s , a p p e l é e s

« d e n d r i t e s » (2). Les DC é v o l u e n t à travers les tissus, les é c h a n t i l l o n n e n t e t p r o d u i s e n t des signaux au niveau local avant d e migrer vers les ganglions d r a i n a n t les tissus d ' o r i g i n e . De ce fait, elles s o n t qualifiées de « sentinelles » du système i m m u n i t a i r e . Les DC c o n s t i t u e n t une p o p u l a t i o n h é t é r o g è n e qui p e u t ê t r e divisée e n sous-populations (récapitulées en (3,4)).

(10)

1 . 1 . 1 . 1 LES SOUS-POPULATIONS DE D C

Dans cette é t u d e , nous c o n s i d é r e r o n s q u a t r e principaux types d e DC : les DC résidentes dans les organes lymphoïdes, les DC i n t e r s t i t i e l l e s des tissus n o n - l y m p h o ï d e s , les DC p l a s m a c y t o ï d e s e t les DC i n f l a m m a t o i r e s (Figure 1).

< i - f W > h o i d t i s s u e / C D 4 * C D 8 u - • B . r P " _ ; " a i v f ^

c . p D C ^ L D . T i p D C

E n v i r o n m e n t a l C o n t a c t S i t e s

L C

005%. 3-10 d

025%. 3-10 d

L i v e r

T h y m u s H e m a t o -

L y m p h o p o i e s i s S i t e s

- ^ ^ 2 % 3d

• 02%. 3d

•0.1%.3d y ^ S ^ ^ ^ 2 5 % * . 1 2 d

• 0 . l 5 % M 2 d Lymph N o d ^ v J ^

I m m u n e P r i m i n g S i t e s

Spleen

- 5 ^

5%. 3-7 d

• l % . 3 * d

• 05%. 1.5-3 d

F i l t e r i n g

S i t e s

Figure 1 : Le renouvellement des sous-populations de cellules dendritiques dans une souris au repos.

Les pourcentages représentent la fréquence de ces sous-populations par rapport à la totalité des cellules hématopoïétiques nucléées. Les jours (d) indiquent le temps de renouvellement d'environ 50% de la population considérée. *ganglions drainant la peau; ** ganglions drainant l'épiderme; + présentes mais nombre exact inconnu; 1, présentes lors d'une inflammation. DC: cellule dendritique; pDC: cellule dendritique plasmacytoïde; Tip-DC: cellule dendritique produisant du TNF-a et de l'iNOS ; LC : cellule de Langerhans.

Adapté de (4).

(11)

i

LES

DC

RESIDENTES DANS LES ORGANES LYMPHOÏDES

~

···•··· ··· ··· ··· ...•.

Les DC résidant dans la rate et les autres organes lymphoïdes sont appelées « DC conventionnelles » ou cDC. Elles expriment constitutivement le CMH de classe li et l'intégrine CDllc et sont soit CD8a•

(60% des DC spléniques), soit CD8a- (40%). Les DC CD8a• sont CDllchigh, CMH llhigh, DEC-205high, CDllb- et sont capables de cross-présenter des antigènes exogènes (du soi et du non-soi), c'est-à- dire de les apprêter et de présenter les peptides antigéniques dans des molécules du CMH de classe I (5). Elles sont présentes dans les zones T de la rate et des ganglions lymphatiques. Capables d'induire des réponses de type Thl contre certaines infections virales ou bactériennes (6), les DC CD8a• seraient aussi impliquées dans le maintien de la tolérance périphérique (7, 8). D'ailleurs, l'engagement du récepteur CD40 sur des DC CD8a• tolérogènes suffit à les rendre capables de présenter l'antigène du soi P815AB de façon immunogène (9). La dualité apparente immunité/tolérance des CD8a• pourrait donc s'expliquer par l'existence d'un programme de base qui serait sous l'influence de l'environnement et en particulier des ligands des lymphocytes T (9). A l'opposé, les DC CD8a- sont CDllchigh, CMH llhigh, DEC-20510w, CD11b•. Elles sont majoritaires dans la zone marginale de la rate et minoritaires dans la zone marginale des ganglions lymphatiques. Leur rôle reste à définir dans de nombreuses infections. Ces deux types de DC résidentes sont renouvelés à partir de précurseurs du sang nommés pre-cDC, pour conventionnai DC precursors (10). Les DC résidentes dans les tissus lymphoïdes associés aux muqueuses (MALT pour mucosa-associated lymphoid tissue) et en particulier ceux associés à l'intestin (GALT pour gut-associated lymphoid tissue) sont similaires à celle de la rate (11).

i

LES

DC

INTERSTITIELLES DES TISSUS NON-LYMPHOÏDES

····-···-····-··· .. ··· .. ··· .. ··· .. ··· .. ··· .. ··· .. ···•··· .. ··· ...

Les DC interstitielles sont retrouvées partout dans les tissus et, en particulier, dans le derme et les muqueuses. L'expression différentielle de la lectine langerine et du ligand de l'E-cadhérine, une molécule d'adhésion, aE~7 (ou CD103) permet de distinguer différentes sous-populations. Les DC interstitielles sont capables de migrer et d'atteindre les organes lymphoïdes drainant leur tissu initial où elles apparaissent

co11d"

1, CMH llhigh, DEC-205int et ce phénomène est amplifié en présence de signaux inflammatoires. Les cellules de Langerhans (LCs) en sont un cas particulier. Elles sont retrouvées dans l'épiderme et expriment de hauts niveaux de CMH de classe li et de langerine. Ce sont les seules DC qui ne sont pas renouvelées par des précurseurs du sang dans des conditions normales, mais par elles-mêmes ou bien par un progéniteur hématopoïétique local (12). En cas d'inflammation, par contre, elles sont renouvelées à partir de monocytes du sang qui rejoignent la peau et s'y différencient. Le rôle des LCs dans le priming des réponses liées aux infections cutanées reste à déterminer.

'····-~-~-5. ~-~---~-~-~-5. .. 1':'.1.~.~!..!..?..·1:~.-~.?. ···-···

Les cellules dendritiques plasmacytoïdes ou pDC ont été décrites plus récemment et sont retrouvées dans les organes lymphoïdes, le foie et dans de nombreux tissus enflammés. Elles expriment constitutivement le CMH de classe li. En réponse à une infection par des virus ou des bactéries, elles produisent de l'interféron de type 1 (IFN-a ou -~) (13, 14), capable d'orienter les réponses des lymphocytes T helper (15, 16). Néanmoins, elles induisent des lymphocytes Treg et jouent un rôle majeur dans la maintenance de la tolérance en périphérie (17, 18). Elles sont renouvelées très régulièrement par des précurseurs du sang communs aux pDC et aux cDC, appelé pro-DC (19).

LES

DC

INFLAMMATOIRES

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Les DC inflammatoires ou TipDC correspondent à un type de DC découvert récemment dans la rate de souris un à deux jour(s) après une infection par Listeria monocytogenes (20). Elles sont capables de produire du TNF-a et, du fait de l'activité de l'enzyme inductible NO synthase, du monoxyde

6

(12)

d'azote o u NO. Depuis leur découverte, ces DC o n t été retrouvées dans d e n o m b r e u s e s c o n d i t i o n s d ' i n f e c t i o n s : parasitaires {Leishmania), bactériennes (Salmonella, Streptococcus, Brucella,

Mycobacterium, Escherichia et autres bactéries commensales), virales (LCMV p o u r \ymphocytic choriomeningitis virus, Influenza) mais aussi dans des maladies a u t o i m m u n e s ( d i a b è t e , psoriasis) (recensées dans (3)). Les TipDC se différencient à partir de m o n o c y t e s du sang.

1 . 1 . 1 . 2 CAPACITéS IMMUNOGENES ETTOLEROGENES DES DC

Les DC existent sous deux états fonctionnels : i m m a t u r e et m a t u r e . Cette m a t u r a t i o n f o n c t i o n n e l l e c o r r e s p o n d à l'acquisition de capacités i m m u n o s t i m u l a t r i c e s (Figure 2). Les DC i m m a t u r e s o n t la capacité de c a p t u r e r les antigènes, de migrer c o n t i n u e l l e m e n t de la p é r i p h é r i e vers les g a n g l i o n s , o ù , f a i b l e m e n t i m m u n o g è n e s , elles induisent la tolérance. Les DC m a t u r e s s o n t capables d e m i g r e r e t , au c o n t r a i r e des DC i m m a t u r e s , de stimuler les réponses des l y m p h o c y t e s T ( l y m p h o c y t e s T h e l p e r , l y m p h o c y t e s T cytotoxiques et lymphocytes T m é m o i r e ) . La m a t u r a t i o n f o n c t i o n n e l l e des DC est p r o v o q u é e par des stimulations des TLR ou des récepteurs de la f a m i l l e d u r é c e p t e u r a u TNF. Le plus souvent, elle c o r r e s p o n d à des changements phénotypiques : l'expression e n surface d u C M H II et des ligands de c o s t i m u l a t i o n , la p r o d u c t i o n de certaines cytokines e t le c h a n g e m e n t d ' e x p r e s s i o n des r é c e p t e u r s aux chimiokines. C'est p o u r q u o i le caractère t o l é r o g è n e des DC est s o u v e n t associé au fait qu'elles p r é s e n t e n t un antigène en absence de signaux de c o s t i m u l a t i o n (21-25). Dans les souris DIETER (26), par exemple, les DC i m m a t u r e s expriment c o n s t i t u t i v e m e n t t r o i s a n t i g è n e s viraux e t l'antigène de la P-galactosidase et ces souris sont tolérantes à ces antigènes. L'expression d u seul ligand de c o s t i m u l a t i o n CD70 par les DC brise la tolérance préétablie et p e r m e t la g é n é r a t i o n d ' u n e réponse par les l y m p h o c y t e s T CD8* (27). Cependant, la c o r r e s p o n d a n c e e n t r e le c a r a c t è r e t o l é r o g è n e et l'absence de signal de costimulation (cf. plus bas) n'est pas t o u j o u r s v r a i e car il a é t é m o n t r é par e x e m p l e que des DC ayant une f o r t e expression de signaux d e c o s t i m u l a t i o n et une faible p r o d u c t i o n de cytokines p r o - i n f l a m m a t o i r e s (les interleukines i L - l 3 , IL-6 e t IL-12 e t le TNF-a p o u r tumor necrosis factor-alpha) sont g é n é r a l e m e n t tolérogènes o u suppressives (28). Le c a r a c t è r e t o l é r o g è n e n'est pas un caractère intrinsèque des DC i m m a t u r e s au repos (29). Il d é p e n d d e l ' i n t é g r a t i o n des signaux de l ' e n v i r o n n e m e n t : présence de cytokines i m m u n o s u p p r e s s i v e s c o m m e l'IL-lO (25), d e cellules a p o p t o t i q u e s (30) o u de signaux générés par certains p a t h o g è n e s o u c o m m e n s a u x (31). Nous verrons que les l y m p h o c y t e s T régulateurs o n t la capacité d ' i n t e r a g i r avec des DC e t d e r é d u i r e leur i m m u n o g é n i c i t é o u de les rendre t o l é r o g è n e s (21-25). Le c a r a c t è r e t o l é r o g è n e des DC se t r a d u i t aussi par l'expression de molécules suppressives : des ligands c o i n h i b i t e u r s B7-H3, B7-H4 o u la cytokine IL-10 (32).

(13)

Ucanting by CD4'T„c»U»

CD4'Vcellprlinln9

Anil9*n cjpaira

»n<S anil9«n- proc»ising jbility to(«Fog«niciiy.

CD4'T„-c«U- prtmlng or C T l prlmlng

ImntMHrt DC:

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T-c«ll toUranc»

M«turtDC:

prcwklMtlgnal l «nd lignai 2. and pnm»i CD4' T-c»ll r»spons«i

Matura, IkcHMd DC:

induc«sCTL primlng

Aniig«n capture and

antigen proceising abllity • CD4'TH-<«llprMng ' To(«ro9»nklty • CTL priming

Figure 2 : Evolution des capacités tolérogènes et immunogènes des DC au cours de leur maturation.

Les DC matures sont responsables de l'induction des différentes réponses des lymphocytes T helper et de l'activation des lymphocytes T cytotoxiques ou CTL. Les DC immatures et matures peuvent être tolérogènes. En effet, les DC immatures, en ne présentant que le signal 1 (cf. plus bas), induisent l'anergie des lymphocytes T naïfs et maintiennent la tolérance périphérique. De plus, elles sont capables d'induire des lymphocytes iTreg.

Et les DC matures sont capables d'induire la prolifération des lymphocytes nTreg, la différenciation de lymphocytes iTreg et d'induire la tolérance par délétion. Extrait de (29).

Les cellules dendritiques o n t longtemps été considérées comme des cellules clés dans r i n d u c t i o n de l ' i m m u n i t é et sont définies c o m m e des « adjuvants naturels ». C'est le cas des DC spléniques ayant subi une m a t u r a t i o n spontanée en culture et c'est à ce titre q u e nous les utilisons au laboratoire dans nos protocoles d ' i m m u n i s a t i o n .

1 . 1 . 2 LES LYMPHOCYTES B

Les lymphocytes B sont d'origine hématopoïétique et ont subi leur m a t u r a t i o n dans la moelle osseuse. Ils p o r t e n t le récepteur BcR, un complexe contenant une molécule d ' i m m u n o g l o b u l i n e membranaire et deux molécules associées à la transduction du signal. Le BcR est spécifique d ' u n peptide antigénique et le reconnaît sous sa f o r m e libre. Les lymphocytes B sont aussi caractérisés par l'expression des molécules CD40, CD19, CD20 et CD21. En périphérie, les lymphocytes B sont présents sous la f o r m e de lymphocytes B immatures, de lymphocytes B effecteurs ou plasmocytes et de lymphocytes B m é m o i r e .

Sollicités par les lymphocytes T helper de type Th2 et Tfh (cf. I n t r o d u c t i o n - 1.2), ils p a r t i c i p e n t à l'élimination des pathogènes extracellulaires. Après la rencontre avec l'antigène, les lymphocytes B immatures rejoignent les centres germinatifs des ganglions lymphatiques et de la rate où o n t lieu leur activation, leur prolifération et leur différenciation en plasmocytes. En particulier, ils y subissent la c o m m u t a t i o n d'isotype, c'est-à-dire la conversion de la classe d'anticorps IgM en une a u t r e classe (IgG, IgE ou IgA), et l ' h y p e r m u t a t i o n somatique, permettant l ' a u g m e n t a t i o n de l'affinité de

l'anticorps pour son antigène. Les plasmocytes synthétisent des anticorps en très grande q u a n t i t é et ont généralement une durée de vie très courte. Certains peuvent survivre plusieurs années dans la moelle osseuse et constituent une partie des lymphocytes B m é m o i r e . Les anticorps sécrétés

8

(14)

agissent de d i f f é r e n t e s manières : i) en f o r m a n t le complexe i m m u n , ils n e u t r a l i s e n t l ' a n t i g è n e e t e m p ê c h e n t son a d h é s i o n aux tissus, il) par fixation aux récepteurs Fc des APC, ils f a v o r i s e n t la phagocytose (opsonisation), iii) par la liaison au facteur C l q , ils d é c l e n c h e n t la v o i e classique d'activation du c o m p l é m e n t qui p r o v o q u e la lyse des bactéries e t enfin, iv) par f i x a t i o n au r é c e p t e u r CD16 des cellules NK pour natural killer, ils favorisent l ' A D C C p o u r Antibody Dépendant Cell

Cytotoxicity.

1 . 1 . 3 LES MACROPHAGES

Les macrophages s o n t de la lignée h é m a t o p o ï é t i q u e myéloïde. Leur p r o g é n i t e u r , le M DP p o u r macrophage and dendritic cell progenitor, est c o m m u n aux m o n o c y t e s , m a c r o p h a g e s , DC n o n

plasmacytoïdes et pDC (33). Les macrophages sont caractérisés par l'expression d u r é c e p t e u r F 4 / 8 0 et i n f i l t r e n t d i f f é r e n t s tissus. Ils sont appelés « cellules microgliales » dans le cerveau,

« macrophages spléniques » dans la rate, « cellules phagocytaires d u m é s a n g i u m » dans le rein,

« cellules A » dans la synovie et « cellules de Kuppfer » dans le f o i e .

Les macrophages s o n t des acteurs clés de la réponse i m m u n i t a i r e innée. De m ê m e que les

granulocytes n e u t r o p h i l e s et les monocytes, ils sont doués de « p h a g o c y t o s e », u n processus d é c r i t p o u r la p r e m i è r e fois par M e t c h n i k o f f en 1883. L'adhérence de la bactérie à des r é c e p t e u r s qui ne lui sont pas spécifiques i n d u i t la f o r m a t i o n de pseudopodes qui l ' e n t o u r e n t , é v o l u e n t e t f o r m e n t u n phagosome qui f u s i o n n e avec un lysosome, f o r m a n t alors un p h a g o l y s o s o m e . Au sein d u

phagoiysosome, d i f f é r e n t s mécanismes, dépendants o u non de l'oxygène, assurent la d e s t r u c t i o n de la bactérie ingérée. L'expression de certains récepteurs facilite la « p h a g o c y t o s e », a p p e l é e alors

« opsonisation ». Ce s o n t i) les récepteurs PRR pour Pattern Récognition Receptor c o m m e les

récepteurs au m a n n o s e , aux saccharides et les récepteurs « scavenger » e t ii) les r é c e p t e u r s CR3 e t CR4 qui fixent le f a c t e u r d u c o m p l é m e n t C3bi. La dégradation des antigènes bactériens au sein d u phagolysosome d o n n e r a naissance à des peptides qui s'associeront aux m o l é c u l e s d u C M H II et p o u r r o n t donc j o u e r un rôle dans la réponse i m m u n e adaptative. Les m a c r o p h a g e s activés s é c r è t e n t de nombreuses cytokines à rôles variés. En particulier, les cytokines i n f l a m m a t o i r e s IL-1 e t IL-8 favorisent le r e c r u t e m e n t des cellules effectrices, le TNF-a a u g m e n t e la p e r m é a b i l i t é vasculaire, l'IL- 6 favorise la p r o d u c t i o n d ' a n t i c o r p s et i'IL-12 active les cellules NK e t c o n s t i t u e le signal de

polarisation des l y m p h o c y t e s T helper (cf. I n t r o d u c t i o n 2.2.1).

(15)

1 . 2 LES POPULATIONS DE LYMPHOCYTES T

Les l y m p h o c y t e s T sont d'origine h é m a t o p o ï é t i q u e et ont subi leur m a t u r a t i o n dans le t h y m u s , organe l y m p h o ï d e situé dans la cage thoracique. Ils portent le r é c e p t e u r TcR, u n h é t é r o d i m è r e c o n s t i t u é des chaînes aP o u yô, associé au complexe CD3 et à l'un des c o r é c e p t e u r s CD4 o u CD8. Le TcR est spécifique d ' u n p e p t i d e antigénique et le reconnaît associé à u n e m o l é c u l e d e CMH, d e classe II p o u r les l y m p h o c y t e s T CD4'' et de classe I pour les l y m p h o c y t e s T CD8*. En p é r i p h é r i e , les l y m p h o c y t e s c o n s t i t u e n t plusieurs sous-populations.

1 . 2 . 1 LES LYMPHOCYTES T CONVENTIONNELS

1 . 2 . 1 . 1 LES LYMPHOCYTES T NAïFS

Les l y m p h o c y t e s T qui e x p r i m e n t f a i b l e m e n t la molécule CD44 s o n t des l y m p h o c y t e s TCD4* naïfs, c'est-à-dire q u i n ' o n t pas r e n c o n t r é l'antigène d o n t ils sont spécifiques. Lors d e la r e n c o n t r e avec l'antigène, ils p r o l i f é r e r o n t et se différencieront en T helper activés ( T h l , Th2...). Ils c o n t r ô l e r o n t la réponse i m m u n i t a i r e en activant, de manière spécifique de l'antigène, les a u t r e s cellules effectrices c o m m e les l y m p h o c y t e s T cytotoxiques, les l y m p h o c y t e s B et les m a c r o p h a g e s .

1 . 2 . 1 . 2 LES LYMPHOCYTES T EFFECTEURS

Les l y m p h o c y t e s T e f f e c t e u r s (Teff) sont des cellules ayant r e n c o n t r é l ' a n t i g è n e e t qui s o n t capables de m é d i e r u n e réponse i m m u n i t a i r e . Parmi eux, s o n t distingués les l y m p h o c y t e s T h e l p e r activés ( T h l , Th2, T h l 7 , Tfh p o u r follicular helper Tcell) et les lymphocytes T c y t o t o x i q u e s o u CTL.

Les l y m p h o c y t e s T h l s o n t caractérisés par l'activité des facteurs d e t r a n s c r i p t i o n STAT4 p o u r Signal Transducer and Activator of Transcription 4, T-bet et Rnx3 et la s é c r é t i o n des cytokines IFN-y et IL-2 (34).

Les l y m p h o c y t e s Th2 e x p r i m e n t le facteur de t r a n s c r i p t i o n GATA3 e t s é c r è t e n t les cytokines IL-4, -5, - 10 e t -13 (34).

Les l y m p h o c y t e s T h l 7 e x p r i m e n t le facteur de transcription RORyT p o u r receptor retinoic acid receptor-related orphan receptor gamma t et sécrètent les cytokines IL-17, IL-21, IL-22 e t IL-23 (35, 36).

Les l y m p h o c y t e s Tfh s o n t des lymphocytes T effecteurs localisés p r é f é r e n t i e l l e m e n t au sein de la zone B des organes lymphoïdes. Ils sont caractérisés par l'expression d u r é c e p t e u r aux c h i m i o k i n e s CXCR5 p o u r chemochine (C-X-C motif) receptor, d u facteur de t r a n s c r i p t i o n Bcl-6 p o u r B-cell

leukemia/lymphoma et la sécrétion d'IL-21 ( 3 7 , 3 8 ) .

Les CTL s o n t des l y m p h o c y t e s TCD8* ayant la capacité de t u e r les cellules cibles d e m a n i è r e

spécifique de l'antigène e t via des mécanismes moléculaires faisant i n t e r v e n i r les enzymes p e r f o r i n e et granzyme, c o n t e n u e s dans leurs granules cytoplasmiques. La p e r f o r i n e participe à la

p e r m é a b i l i s a t i o n de la m e m b r a n e plasmique de la cellule cible, p e r m e t t a n t l ' e n t r é e de la g r a n z y m e et autres composés cytotoxiques. La granzyme est une p r o t é i n a s e s é r i n e capable de cliver e t d'activer les caspases de la cellule cible et ainsi de m e n e r à son a p o p t o s e .

1 0

(16)

1 . 2 . 1 . 3 LES LYMPHOCYTES T MEMOIRE

Les l y m p h o c y t e s T m é m o i r e sont d'une grande hétérogénéité. Ils o n t une d u r é e d e vie l o n g u e et, lors de r e n c o n t r e s ultérieures avec l'antigène, s'activeront et réaliseront la r é p o n s e s e c o n d a i r e . La réponse m é m o i r e sera plus rapide e t s u r t o u t plus efficace q u e la r é p o n s e p r i m a i r e .

1 . 2 . 2 LES LYMPHOCYTES T RéGULATEURS ( T R E G )

1 . 2 . 2 . 1 H I S T O R I Q U E

En 1969, Nishizuka et Sakakura o n t suggéré qu'il existait une p o p u l a t i o n de l y m p h o c y t e s T d ' o r i g i n e t h y m i q u e r é g u l a n t la réponse i m m u n e (39). Pendant les années 1970 e t 1980, il a é t é suggéré q u e cette f o n c t i o n biologique était liée à des facteurs codés par u n gène d ' u n e r é g i o n s p é c i f i q u e d u c o m p l e x e m a j e u r d'histocompatibilité m u r i n (appelée l-J) o u u n gène de la f a m i l l e des

i m m u n o g l o b u l i n e s . Face à l'échec de l'identification de ce gène, ce c h a m p de r e c h e r c h e est t o m b é dans l'oubli p e n d a n t près de 20 ans (40). En 1995, l'équipe de S. Sakaguchi a r e d é c o u v e r t les cellules T suppressives, a u j o u r d ' h u i appelées cellules T régulatrices (Treg). Ils o n t m o n t r é q u e la sous- p o p u l a t i o n de T CD4'' e x p r i m a n t la chaîne a d u récepteur à l'IL-Z (CD25) est i m p l i q u é e dans la

t o l é r a n c e au soi e t a une action suppressive de la réponse i m m u n e (41). A u j o u r d ' h u i , il est c o n n u q u e les l y m p h o c y t e s T régulateurs constituent une p o p u l a t i o n h é t é r o g è n e . Chez la souris, il e n existe plusieurs p o p u l a t i o n s qui incluent des lymphocytes CD4*, CDS^ CD4 CD8' et des l y m p h o c y t e s T y6 ayant des capacités régulatrices. Seule la p o p u l a t i o n CD4'' sera d é c r i t e , les a u t r e s p o p u l a t i o n s n ' é t a n t pas l ' o b j e t de n o t r e étude. Ce sont des lymphocytes CD4* p r i n c i p a l e m e n t caractérisés par l'expression d ' u n f a c t e u r de transcription de la f a m i l l e forkhead/winged-helix, Foxp3 (42, 4 3 ) . Deux p o p u l a t i o n s de l y m p h o c y t e s T régulateurs sont définies : les l y m p h o c y t e s T régulateurs n a t u r e l s e t induits. Elles se d i s t i n g u e n t sur plusieurs points ( 4 4 , 4 5 ) .

1 . 2 . 2 . 2 LES LYMPHOCYTES TREG NATURELS

ORIGINE

Les l y m p h o c y t e s T r e g dits naturels (nTreg) r e p r é s e n t e n t 5 à 10% des l y m p h o c y t e s CD4'' dans les organes l y m p h o ï d e s secondaires et sont présents n a t u r e l l e m e n t dans l ' o r g a n i s m e (41). Ils se d i f f é r e n c i e n t dans le t h y m u s à partir de précurseurs (CD4^CD8* t a r d i f s ou CD4''CD8' précoces) q u i interagissent avec les cellules t h y m i q u e s stromales (46, 47) et é c h a p p e n t à la sélection n é g a t i v e malgré leur i n t e r a c t i o n de haute affinité avec le c o m p l e x e C M H / p e p t i d e d u soi qu'elles e x p r i m e n t (Figure 3). De plus, f o r t e m e n t réduits dans les souris CD28KO, les l y m p h o c y t e s T r e g r e q u i è r e n t aussi un f o r t signal de c o s t i m u l a t i o n par le récepteur CD28 (48, 49). Enfin, ils r e ç o i v e n t des f a c t e u r s solubles p r o d u i t s par les cellules stromales.

(17)

Probability of sélection

*• Avidity Neglect Négative sélection

I- - -

Positive sélection

Figure 3 : Les lymphocytes T régulateurs naturels auraient écliappé à la sélection négative dans le thymus.

Les lymphocytes Treg interagiralent avec les complexes CMH/peptides du sol uniquement et avec une affinité relativement haute, mais au-dessous de la limite de la sélection négative (zone verte). Ainsi, ils auraient échappé à la sélection négative. De fait, les lymphocytes Treg ne constitueraient qu'une petite fraction des lymphocytes T matures et auraient une plus grande sensibilité pour les complexes CMH/peptides du soi que les lymphocytes T autoréactifs potentiellement pathogènes. Extrait de (50). Cependant, aujourd'hui, cette idée est reconsidérée. Les lymphocytes Treg seraient déjà engagés dans leur développement au moment de la sélection négative, ce qui leur conférerait une plus grande résistance à la sélection négative. Il en résulterait une population de lymphocytes Treg avec un répertoire TcR similaire aux lymphocytes T conventionnelles, mais une affinité légèrement supérieure pour le soi (51).

L'expression du facteur de transcription Foxp3 leur confère une activité suppressive, stabilise leur fonction et leur p h é n o t y p e (Figure 4).

A HDAC7

Tip60 AML1/ NFAT

Runxl ^ J_

Faxp3 1 n r B

Non-T„ 1 IL-2, IFN-r

Treg-associated molécules

^ (C02S. CTLA-4)

IL-2, IFN-r Figure 4 : Le facteur de transcription Foxp3.

A. Structure du facteur de transcription Foxp3. Pro: Proline-rich région; ZnF: zinc finger domain; LZ: leucine zipper domain; FHD: forkhead box.

B. Le complexe transcriptionnel inclut NFAT et AMLl/Runxl. Suivant la présence de Foxp3, ce complexe active ou réprime les gènes codant pour les cytokines {112) et plusieurs marqueurs de surface {Il2ra, Ctla4) dans les lymphocytes Treg et non Treg. NFAT pour nuclear factor of activated T-cells; AML: acute myeloblastic leukemia. Extrait de (52).

Les étapes clés de la différenciation des lymphocytes Treg dans le t h y m u s sont a c t u e l l e m e n t remises en question (51): Les lymphocytes sont-ils déjà engagés dans le d é v e l o p p e m e n t en lymphocytes Treg au m o m e n t de la sélection négative dans le thymus? Le f a c t e u r Foxp3 est-il le p r e m i e r signal initiateur du d é v e l o p p e m e n t des lymphocytes Treg ? Nous verrons que certaines é t u d e s récentes répondent p a r t i e l l e m e n t à ces questions (cf. Introduction- 3.1.2.).

12

(18)

SPECIFICITE DU T c R

Différentes équipes ont t e n t é de mesurer la diversité des ré p e r to i r es des r é c e p t e u r s T (TcR) des l y m p h o c y t e s Treg et o n t cherché à d é t e r m i n e r si les lymphocytes Treg s o n t spécifiques d u soi e t / o u du non-soi (53-55). Ces équipes o n t c o m p a r é le répertoire des TcR des l y m p h o c y t e s T r é g u l a t e u r s à celui des l y m p h o c y t e s T c o n v e n t i o n n e l s , ces deux populations é t a n t issues d e souris m a n i p u l é e s g é n é t i q u e m e n t d o n c avec un r é p e r t o i r e TcR limité. Hsieh et al. se sont intéressés aux dix TcR les plus f r é q u e n t s et conclurent de leurs é t u d e s que les lymphocytes Treg possèdent une h a u t e f r é q u e n c e d e TcR spécifiques d u soi (53, 54). Cependant, plus r é c e m m e n t , Pacholsky et al. o n t analysé plusieurs centaines de TcR, d o n t des TcR r a r e m e n t utilisés, et ont révélé que les TcR des l y m p h o c y t e s T r e g sont spécifiques d'antigènes d u soi et du non-soi (55). Ainsi, de m ê m e q u e p o u r les l y m p h o c y t e s T c o n v e n t i o n n e l s , les l y m p h o c y t e s Treg autoréactifs seraient min o r it a i re s par r a p p o r t aux l y m p h o c y t e s Treg spécifiques d'antigènes d u non-soi (56).

CARACTéRISTIQUES MOLéCULAIRES

Les l y m p h o c y t e s nTreg e x p r i m e n t c o n s t i t u t i v e m e n t la chaîne a d u r é c e p t e u r à riL-2 (CD25) (41), les molécules CTLA-4 (57), LAG-3 (58), FR4 (59), CD27, GITR (60) et d ' a u t r e s m e m b r e s de la f a m i l l e d u r é c e p t e u r au TNF ; OX40, CD39, CD73. Certaines de ces molécules sont d i r e c t e m e n t i m p l i q u é e s dans leur activité régulatrice et s e r o n t évoquées plus loin dans cette i n t r o d u c t i o n (cf. I n t r o d u c t i o n - 3.2).

Dans les tissus périphériques, ils e x p r i m e n t les récepteurs CCR4, CCR8 et CLA e t dans des organes lymphoïdes le récepteur CCR7 et la sélectine CD62L (61). Enfin, ils e x p r i m e n t f a i b l e m e n t le CD45RB.

C e p e n d a n t , ces m a r q u e u r s ne s o n t pas spécifiques des lymphocytes Treg e t ne p e r m e t t e n t pas de les distinguer des lymphocytes T c o n v e n t i o n n e l s activés qui e x p r i m e n t les m ê m e s m a r q u e u r s : CD25, CTLA-4, LAG-3, GITR...

1 . 2 . 2 . 3 LES LYMPHOCYTES TREG INDUITS

ORIGINE

Les l y m p h o c y t e s Treg dits induits (iTreg) sont aussi appelés l y m p h o c y t e s Treg a d a p t a t i f s . Ils se d i f f é r e n c i e n t à partir de l y m p h o c y t e s T naïfs CD4*CD25" in vitro e t in vivo dans des c o n t e x t e s dits suppressifs (présence de cytokines suppressives, c o n t e x t e intestinal, infections chroniques...).

In vitro, la présence de cytokines suppressives, telles que le TGF-P et l'IL-lO, i n d u i t la d i f f é r e n c i a t i o n des p o p u l a t i o n s T régulatrices p r o d u i s a n t respectivement du TGF-P et de l'IL-10 (Th3 et T r i ) (62, 63).

Z h e n g et al. o n t m o n t r é c o m m e n t le TGF-p agit sur les lymphocytes T CD4''CD25" s t i m u l é s in vitro (64) : 1) via des signaux d é p e n d a n t s et indépendants de Smad, il accélère leur expression du CTLA-4, il) d e m a n i è r e d é p e n d a n t e du CTLA-4, il inhibe l'expression de la cycline D et d o n c leur p r o l i f é r a t i o n , iii) il régule p o s i t i v e m e n t l'expression des chaînes a et P du r é c e p t e u r à l'IL-2 (CD25 et CD122, r e s p e c t i v e m e n t ) et iv) il régule l'expression du Foxp3. Bien que leurs p r o p r i é t é s s o i e n t similaires aux l y m p h o c y t e s ITreg Foxp3^ les l y m p h o c y t e s T r i n ' e x p r i m e n t pas le f a c t e u r Foxp3 (65).

Les l y m p h o c y t e s ITreg s o n t aussi induits in vivo en périphérie à p a r t i r de l y m p h o c y t e s T naïfs.

Krestchmer et al. o n t m o n t r é que le TGF-P est impliqué dans la suppression de la p r o l i f é r a t i o n des T CD4*CD25" et p e r m e t leur d i f f é r e n c i a t i o n en lymphocytes ITreg (66). D'après Z h e n g et al, c e t t e d i f f é r e n c i a t i o n est o p t i m a l e si le TGF-P est présent très t ô t après la r e n c o n t r e avec l'antigène et est d é p e n d a n t e de la présence d'IL-2 (67). En o u t r e , Krestchmer et al. o n t m o n t r é que leur

d i f f é r e n c i a t i o n est favorisée lorsque l'antigène, ici le peptide HA f u s i o n n é à l ' a n t i c o r p s anti-DEC205, est présent en faible dose et qu'il m a n q u e le signal de costimulation lié au r é c e p t e u r CD40 (66).

Enfin, les l y m p h o c y t e s ITreg ne s o n t pas induits dans des souris B 7 K 0 (68), ni e n r é p o n s e à l'injection

(19)

de TGF-P dans des souris CTLA-4K0 (64). En résumé, le signal B7/CTLA-4, qui est un signal de costimuiation négatif, est nécessaire à la différenciation des lymphocytes iTreg. De m ê m e qu'/n vitro, in vivo, riL-10 induit une population T r i aux propriétés régulatrices similaires aux iTreg, mais n'exprimant pas le Foxp3 (65). Certaines cellules dendritiques o n t la capacité d'induire des populations régulatrices in vivo : les DC exprimant l'intégrine OvPs (69), les DC déficientes en S0CS3 (70) ou encore les DC exprimant l'enzyme indoléamine-2,3-dioxygénase ou IDO (71). Les cellules tumorales, par la sécrétion de TGF-P (72) ou par l'expression de l'enzyme IDO (73), sont capables d'induire des lymphocytes iTreg.

Les tissus lymphoïdes associés à l'intestin constituent un e n v i r o n n e m e n t tolérogène. Les cellules dendritiques CD103* y induisent des populations régulatrices appelées T helper 3 ou ThS en utilisant le TGF-P associé non pas à riL-2 mais à l'acide rétinoïque (RA) (74).

Cependant, plusieurs études ont montré que la différenciation de lymphocytes Treg à partir de cellules naïves en périphérie s'oppose à la différenciation en lymphocytes T helper de t y p e T h l , Th2 et T h l 7 (cf. Introduction- 2.2.3). Wei et al. ont montré que la différenciation de lymphocytes Treg ne se produit pas en présence des cytokines IFN-y (Thl) ou IL-4 (Th2) in vitro et que l'injection des anticorps neutralisant anti-IFN-y et anti-IL-4 favorise cette différenciation (75). De plus, Bettelli et al.

ont m o n t r é que le TGF-P associé à l'IL-6, une cytokine pro-Thl7, inhibe l'induction de lymphocytes iTreg en faveur de la différenciation de T h l 7 in vitro. Dans un modèle d'EAE pour expérimental autoimmune encephalitis dans lequel riL-6 est produit en grande quantité, l'expression du TGF-P sous le p r o m o t e u r de riL-2 favorise la production d'IL-17 et a u g m e n t e l ' a u t o i m m u n i t é (76).

Finalement, l'antagonisme entre les programmes de différenciation des lymphocytes iTreg et des lymphocytes T helper dépend de la production cytokinique et donc de l'état du système

immunitaire. Des études récentes ont révélé que dans tous les tissus murins, il existe des

lymphocytes Tap exprimant à la fois les facteurs de transcription Foxp3 et RORyT, e x p r i m a n t l'IL-lO et le CCL20 et fonctionnant c o m m e des lymphocytes Treg (77). Ainsi, il semblerait que des

programmes de différenciation potentiellement antagonistes peuvent coexister au sein d'une cellule, m ê m e si l'un d'entre eux est prédominant. De plus, Fontenot et al. o n t m o n t r é que lors d ' u n e infection avec un pathogène, le virus LCMV exprimant l'ovalbumine r e c o m b i n a n t e ou rLmOva, il n'y a pas de conversion de lymphocytes T conventionnels spécifiques de l'antigène en lymphocytes iTreg (46). Et Wan ef al., lors d'un transfert adoptif de lymphocytes T dans des hôtes

immunodéficients, ont m o n t r é qu'il n'y a pas non plus de différenciation en lymphocytes iTreg (78).

En réalité, les lymphocytes iTreg ne seraient induits que dans des e n v i r o n n e m e n t s cytokiniques particuliers : infection, contexte intestinal, tumoral...

i

I SPECIFICITE DU TCR _ __

Les lymphocytes ITreg différenciés à partir de lymphocytes T naïfs o n t souvent une spécificité pour un type cellulaire, des t u m e u r s ou des antigènes étrangers, par exemple microbiens (79).

CARACTERISTIQUES MOLECULAIRES " __

Les lymphocytes iTreg expriment généralement les mêmes marqueurs que les lymphocytes nTreg mais de manière plus hétérogène : les molécules CD25, CTLA-4, LAG-3, FR4, CD27, GITR.

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2 L E D E R O U L E M E N T D ' J J N E R E P O N S E I M M U N E A D A P T A T I V E

2 . 1 A C T I V A T I O N DES D C ET INITIATION DES REPONSES INNEE ET ADAPTATIVE

Certains é l é m e n t s microbiens franchissent les dispositifs a n a t o m i q u e s e t p h y s i o l o g i q u e s d e l ' i m m u n i t é innée (la peau, les muqueuses...) e t se r e t r o u v e n t au sein des tissus, au c o n t a c t des cellules sentinelles du système i m m u n i t a i r e , les cellules d e n d r i t i q u e s (DC). Les DC activées par u n é l é m e n t m i c r o b i e n d é c l e n c h e n t localement une réponse i n f l a m m a t o i r e c o n t r ô l é e par les cellules d e l ' i m m u n i t é innée. En effet, grâce à leurs récepteurs PRR, elles reconnaissant des m o t i f s c o m m u n s associés aux pathogènes, les P A M P pour Pathogen-Associated Molecular Pattern, e t r é p o n d e n t p a r la p r o d u c t i o n de signaux i n f l a m m a t o i r e s : cytokines, chimiokines et a u t r e s m o l é c u l e s . Les

c h i m i o a t t r a c t a n t s r e c r u t e n t les neutrophiles, monocytes et autres cellules i m m u n e s circulantes e t d ' a u t r e s chimiokines f a c i l i t e n t l ' e n t r é e de composants du plasma ( c o m p l é m e n t s et anticorps) sur le site d ' i n f l a m m a t i o n . L'IL-12 p r o d u i t e p e r m e t l'activation des cellules NK qui p r o d u i s e n t l'IFN d e t y p e 1, à effet a n t i - m i c r o b i e n (80). C e t t e réponse i m m u n e innée p e r m e t d e c o n t e n i r les p a t h o g è n e s . De plus, les cellules d e n d r i t i q u e s sont aussi capables d'initier une r é p o n s e i m m u n e a d a p t a t i v e . En 1978 puis en 1983, l'équipe d e Steinman a m o n t r é en effet q u e les cellules d e n d r i t i q u e s s o n t les cellules de rate les plus p e r f o r m a n t e s à induire une réponse a l l o g é n i q u e des l y m p h o c y t e s in vitro (81, 82). En réponse à la s t i m u l a t i o n des PRR, les DC produisent des signaux p r o - i n f l a m m a t o i r e s q u i induisent l'expression de molécules p e r m e t t a n t leur sortie du tissu e n f l a m m é et l'expression d e récepteurs de chimiokines (CCR7). Guidées par les gradients de c h i m i o k i n e s CCL19 et CCL21, elles m i g r e n t vers les zones T des ganglions lymphatiques. Cette m i g r a t i o n s ' a c c o m p a g n e d ' u n e m a t u r a t i o n , au cours de laquelle elles a p p r ê t e n t l'antigène. A u sein des ganglions, soit elles interagissent d i r e c t e m e n t avec les lymphocytes T, soit elles t r a n s f è r e n t l ' a n t i g è n e c a p t u r é aux DC résidentes. Les DC sont capables de présenter le peptide antigénique e n association avec les C M H I e t II aux l y m p h o c y t e s T naïfs. De plus, elles e x p r i m e n t des ligands d e c o s t i m u l a t i o n : les m o l é c u l e s B7 o u CD80 (B7.1), CD86 (B7.2) et B7.H1, la molécule CD70, GITRL et ICOSL. Enfin, elles s é c r è t e n t des cytokines. L'interaction e n t r e les cellules dendritiques et les l y m p h o c y t e s T naïfs a b o u t i t à d e n o m b r e u s e s possibilités, incluant la différenciation de l y m p h o c y t e s T CD^* naïfs en l y m p h o c y t e s T effecteurs e t donc l'initiation d ' u n e réponse i m m u n e o u encore la d i f f é r e n c i a t i o n de l y m p h o c y t e s T régulateurs.

Par leur capacité à r e c r u t e r e t activer les acteurs de la réponse i n n é e et à initier et o r i e n t e r la r é p o n s e adaptative, les cellules dendritiques se placent à la f r o n t i è r e d e la r é p o n s e innée e t de la réponse adaptative.

' 2^2^

LA DIFFERENCIATION D ' U N E POPULATION DE LYMPHOCYTES T

^^^^^'^^^^^^//j^ÊÊÊÊÊÊÊ

L'interaction d ' u n e cellule d e n d r i t i q u e avec un l y m p h o c y t e T naïf p e r m e t une c o m m u n i c a t i o n f i n e e t régulée aboutissant à l' a ct iv a tio n d u lymphocyte.

2 . 2 . 1 LES S I G N A U X D ' A C T I V A T I O N DES LYMPHOCYTES T NAïFS

Le « m o d è l e des deux signaux » proposé par Lafferty and Cunningham é t a i t d e v i g u e u r depuis les années 1970 (83). Basé sur l ' o b s e r v a t i o n que la réponse est o r i e n t é e par la n a t u r e d u p a t h o g è n e e t le tissu infecté, le « m o d è l e des t r o i s signaux » a été proposé par Kalinski et al. en 1999 (84).

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Le signal 1 est délivré au TcR par le peptide antigénique associé au CMH II. Il est d é p e n d a n t de la nature du pathogène. Lorsque le signal 1 est délivré seul, il p r o m e u t l'inactivation des cellules T par anergie ou par délétion ou bien la différenciation de lymphocytes T régulateurs, m e n a n t ainsi à la tolérance (29).

Le signal 2, dit de costimulation, est délivré par les ligands de costimulation m e m b r a n a i r e s des APC aux récepteurs de costimulation des lymphocytes T (Tableau 1). En interagissant avec les récepteurs de costimulation membranaires, les ligands B7, CD70, ICOSL, GITRL fournissent un signal de costimulation positif. Il existe de nombreux couples ligand/récepteur. Le p r e m i e r couple découvert est le couple B7/CD28 qui s'avère être un signal de costimulation f o n d a m e n t a l . Les autres couples de costimulation, considérés comme secondaires dans un premier t e m p s , se voient a u j o u r d ' h u i attribuer un rôle crucial dans des conditions particulières (Tableau 1) et en particulier, les couples appartenant à la famille du TNF-a ligand/récepteur (Figure 5).

Lig3nd Famillp du ligand

Rérpntpiir Pamillo Hii récepteur

Pnrtînilarito Ho l'intorartinn

r al lieu loi ILC UC 1 IlIlCIaULIUli Rit net • B7

(CD80 et CD86)

Superfamille

des Ig CD28 Superfamille

des Ig

induit la différenciation des

lymphocytes FoxpS* dans le thymus (49)

CD70 famille du TNF CD27 famille du TNFR

induit les réponses de type T h l et fournit l'aide aux lymphocytes

TCD8* mémoire

(85, 86)

ICOSL famille des 87 ICOS famille du CD28

contrôle le pool de lymphocytes T effecteurs et régulateurs et favorise la différenciation en TpH

(87, 88;

GITRL famille du TNF GITR famille du TNFR

renforce la résistance des lymphocytes T effecteurs à la suppression par les lymphocytes Treg

(89- 91) CD40 famille du

TNFR CD40L famille du TNF active les APC à produire le signal de

polarisation de la réponse (signal 3) (92) LFA-1 intégrine ICAM-1 giycoprotéine stabilise la liaison TcR/CMH (93) OX40L famille du TNF OX40 famille du TNFR promeut la prolifération et la

différenciation des lymphocytes B (94) 4-lBBL famille du TNF 4-lBB famille du TNFR promeut la survie des lymphocytes T

CD8 (95)

1 CD30L famille du TNF CD30 famille du TNFR régule les réponses humorales (96) Tableau 1 : Les couples ligand/récepteur costimulateurs et la particularité de leur interaction.

ICOS pour inducible costimulator; GITR pour glucocorticoid-induced tumor necrosis factor receptor family- related gene; ICAM-1 pour intercellular adhésion molecule-1; LFA-1 pour lymphocyte function-associated antigen 1.

En réalité, il existe aussi des couples ligand/récepteur dits coinhibiteurs : B7/CrLA-4, B7-H1 ou B7- H2/PD1, ligand/BTLA, B7-H3 ou B7-H4/récepteur (recensés dans (97)). Plutôt q u ' u n unique signal de costimulation, ce signal 2 est en fait une combinaison des différents signaux (positifs et négatifs) générés par les différents récepteurs (98). Le signal résultant régule p o s i t i v e m e n t (ou négativement, selon le cas) le signal 1 lié au TcR.

16

Figure

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