Cellules T régulatrices humaines, nouvelles cibles d'induction de tolérance

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Le Courrier de la Transplantation - Vol. XVII - n° 2 - avril-mai-juin 2017 79

Cellules T régulatrices humaines, nouvelles cibles d’induction

de tolérance

Regulatory T cell targeting, a novel pathway towards tolerance

Guy Gorochov*

* Département d’immuno- logie et Inserm U1135, centre d’immunologie et des maladies infectieuses, hôpital Pitié-Salpêtrière (AP-HP), Sorbonne universités, université Pierre-et-Marie-Curie, Paris.

L

es cellules T CD4+ régulatrices (Treg) exprimant le facteur de transcription Forkhead Box P3 (FOXP3) jouent un rôle essentiel pour le maintien de la tolé- rance (1) . Elles sont impliquées dans le contrôle négatif des réponses immunes eff ectrices responsables du rejet de greff e. Chez la souris, les cellules CD4+FOXP3+ sont eff ectivement des cellules T suppressives. Chez l’homme en revanche, les cellules T CD4+FOXP3+ sont hétéro- gènes en phénotype et en fonction (1, 2) . N’importe quel lymphocyte T humain CD4+ peut en eff et exprimer de manière transitoire FOXP3 après activation. Néanmoins,

l’expression transitoire de FOXP3 ne confère pas un phénotype suppresseur stable (3) . Alors qu’il est relati- vement aisé de distinguer chez l’homme une population de lymphocytes T régulateurs naïfs (nTreg), dans le sang périphérique (fi gure 1, p. 80) , la distinction entre Treg CD45RA– et Tconv CD45RA– reste diffi cile car elle repose uniquement sur un niveau d’expression plus élevé de FOXP3 chez les premières (4) . Par ailleurs, le marqueur FOXP3 est un marqueur intracellulaire qui ne peut pas être utilisé pour purifi er des cellules Treg vivantes, par exemple dans un but de thérapie cellulaire.

Résumé Summary

»

Les cellules T CD4+ régulatrices (Treg) jouent un rôle central dans l’induction de tolérance, notamment dans celle du greff on. Chez la souris, leur phénotype est très clairement défi ni : CD4+FOXP3+CD25+. Chez l’homme en revanche, le même phénotype englobe un groupe hétérogène, comprenant à la fois des cellules suppressives et des cellules non suppressives. Nous avons montré que les cellules CD25+CD45RA+FOXP3 ^low correspondent aux cellules Treg naïves (nTreg), qui sont également des cellules au repos chez l’homme. Ces cellules Treg naïves sont assez faciles à distinguer par cytométrie en fl ux, il est en revanche phénotypiquement diffi cile de distinguer entre cellules CD25 ^highCD45RA-FOXP3 ^high, qui correspondent à des cellules Treg eff ectrices/activées hautement suppressives (eTreg) et une autre population de cellules CD4+CD25+CD45RA–FOXP3 ^low qui sont des cellules T conventionnelles (Tconv) non suppressives.

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Nous avons testé un très grand nombre de marqueurs pouvant permettre de distinguer entre eTreg et Tconv FOXP3+. Nous montrons que le CD15s (Sialyl Lewis X) est un marqueur très spécifi que des cellules eTreg. Ce marqueur permet donc une identifi cation facile des Treg diff érenciées chez l’homme et off re de nouvelles possibilités de ciblage de ces cellules.

Mots-clés : Cellules T régulatrices – Treg – FOXP3.

CD4+ regulatory T ( Treg) cells are indispensable for immunological tolerance, including graft tolerance. FOXP3+CD25+CD4+

cells are bona fide Tregs in mice but are in humans heterogeneous in function and diff erentiation status, including suppressive or nonsuppressive cells.

We have identified CD15s (sialyl Lewis x) as a biomarker for activated, terminally differentiated, and most suppressive FOXP3^high eff ector Treg (eTreg) cells and able to diff erentiate them from nonsuppressive FOXP3+ T cells secreting inflammatory cytokines. In the long term, CD15s might also allow specifi c targeting of eTreg cells in controlling immune responses

Keywords: Regulatory T Cells – Treg – FOXP3.

D o s s i e r

L’immunothérapie

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CD15s est un biomarqueur des eTreg humains Par cytométrie en fl ux, nous avons étudié le niveau d’expression de 355 marqueurs différents sur les cellules CD4+FOXP3+ circulantes de 6 sujets sains (2) . Nous avons observé qu’un anticorps d’isotype IgM dirigé contre le marqueur CD15s permet de distinguer au mieux cellules Treg et cellules T conventionnelles (Tconv), le CD15s étant fortement exprimé par les cellules T CD4+ exprimant le plus fort niveau de FOXP3 (Treg eff ectrices/activées hautement suppressives [eTreg]). D’autres marqueurs sont également fortement exprimés par les mêmes cellules.

Ces marqueurs sont CLA, HLA-DQ, CD30, CD66B, CD101, CD275 (ICOS-L), CCR5, CCR6, CCR4, CD137 et CD71 (2) . Les marqueurs précédents n’avaient jamais été jusqu’à présent rapportés comme étant fortement exprimés sur les lymphocytes eTreg. Nos analyses ont par ailleurs

confi rmé des études antérieures montrant que les marqueurs CD25, HLADR, CD39, CD95, CD147 et CD278 (ICOS) sont fortement exprimés sur ces Treg eff ecteurs hautement diff érenciés. Toutefois, aucun des biomarqueurs de surface précités ne permet une aussi bonne distinction que le CD15s entre eTreg et Tconv FOXP3+.

Les Treg CD15s+ sont suppresseurs

Afi n de confi rmer que les cellules FOXP3+CD15s+ correspondent eff ectivement à des lymphocytes suppresseurs, nous avons comparé leur fonction à celle d’autres cellules exprimant aussi FOXP3, mais n’exprimant pas le CD15s. À l’heure actuelle, les lymphocytes CD4+FOXP3+CD127^low sont considérés comme représentant la population Treg (5, 6) . Nous montrons toutefois que cette population peut être sous-divisée en cellules CD15s+ et cellules CD15s– par tri cellulaire. Les 2 sous-types peuvent être ensuite testés in vitro pour leur capacité à supprimer la prolifération de lymphocytes T conventionnels autologues activés par anti-CD3 en présence de lymphocytes B et de monocytes.

Comme montré dans la fi gure 2 , seules les cellules CD45RA–

FOXP3+CD15s+ sont capables de supprimer la proliféra- tion de lymphocytes T conventionnels autologues activés, alors que les cellules CD45RA-FOXP3+CD15s– (pourtant contenues dans le groupe CD4+FOXP3+CD127^low) sont incapables de supprimer la prolifération.

Le marqueur CD15s correspond à une glycosylation particulière de la surface cellulaire

Le CD15s (Sialyl Lewis X) est un motif glycosidique pouvant être porté par diff érentes protéines. C’est un tétrasaccharide qui représente la forme sialylée du lacto- N -fucopentaose III (CD15) [7]. CD15s est exprimé sur les eTreg mais également sur certains lymphocytes T à mémoire ou activés. CD15s est également fortement exprimé sur les monocytes, les neutrophiles et certains précurseurs myéloïdes (8) . La nature glycosidique de ce motif explique pourquoi il n’avait pas été détecté dans les études transcriptomiques initiales visant à défi nir les marqueurs Treg (4, 9). La synthèse de CD15s et CD15 est médiée par la fucosyltransférase 7 (FUT7) et la fucosyltransférase 9 (FUT9), respectivement (10, 11) . Une réanalyse de nos anciennes études transcriptomiques des diff érentes populations des lymphocytes T CD4+ humains exprimant FOXP3 nous a permis de confi rmer que FUT7 était eff ectivement beaucoup plus fortement exprimée par les eTreg que par les lymphocytes TCD4+FOXP3^low, ou FOXP3– (4) . Cette observation indique que cette forme de sialylation est fortement spécifi que des eTreg.

Figure 1. La composition de la sous-population lymphocytaire CD4+ exprimant FOXP3 est hétérogène chez l’homme. Les lymphocytes T CD4+ exprimant FOXP3 peuvent être divisés en 3 groupes. Deux groupes correspondent eff ectivement à des lymphocytes T suppresseurs, il s’agit des CD45RA+CD25+FOXP3^low (Treg naïfs, ou nTreg) et des CD45RA-CD25+ FOXP3^bright (Treg eff ecteurs diff érenciés, ou eTreg). Les lymphocytes CD45RA-CD25+FOXP3^low ne sont pas des lymphocytes T régulateurs. Ces cellules ont un niveau instable d’expression de FOXP3 en raison d’une déméthylation incomplète du promoteur du gène correspondant. Ces cellules sont en fait des lymphocytes T conventionnels activés, sécréteurs de cytokines pro-infl ammatoires (Tconv FOXP3+). Comme on peut le voir, la distinction entre eTreg et Tconv FOXP3+ reste fl oue sur la base de cette défi nition. Le marqueur CD15s représente donc un intérêt, car il est fortement exprimé par les eTreg, et non par les Tconv FOXP3+ (voir fi gure 2).

Treg naïfs

Treg effecteurs

CD45RA

FOXP3

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CD15s joue un rôle dans la migration tissulaire, mais n’est pas impliqué dans la fonction suppressive

CD15s est un ligand des sélectines qui sont expri- mées par exemple sur les cellules endothéliales (12) . L’interaction avec les sélectines permet aux lymphocytes CD15s+ de migrer depuis le sang périphérique vers les tissus (13) . Le marqueur CD15s ne semble pas directement impliqué dans la fonction suppressive des Treg humains puisque la présence de l’anticorps anti-CD15s utilisé pour leur purifi cation ne joue pas un rôle inhibiteur de suppression in vitro.

eTreg et Tconv FOXP3+, 2 types cellulaires aux fonctions opposées, à ne pas confondre Les études visant à établir des corrélations entre certaines pathologies et le taux de lymphocytes T régulateurs circulants devraient donc tenir compte des défi nitions discutées plus haut. Nous avons par exemple observé qu’au cours des poussées de lupus,

les lymphocytes eTreg, exprimant fortement CD15s, sont fortement sous-représentés en périphérie et dans les organes lymphoïdes. Au contraire, le nombre de cellules CD4+ FOXP3^lowCD15s–, qui correspondent à des lymphocytes T eff ecteurs activés, est augmenté.

Il existe donc au cours des poussées de lupus une diminution du nombre de bona fide Treg, alors que celui des lymphocytes effecteurs CD4+FOXP3 ^low activés et sécréteurs de cytokines pro-inflammatoires est augmenté en proportion et en valeur absolue (14, 15) .

Conclusion

Les lymphocytes CD4+CD45RA-FOXP3+CD15s+ sont des cellules régulatrices, à ne pas confondre avec les CD4+CD45RA-FOXP3+CD15s–, qui correspondent à des cellules conventionnelles non suppressives. Dans le futur, la manipulation de cet équilibre pourrait permettre de favoriser la tolérance des greff es d’organes ou hématopoïétiques, et donc de limiter l’utilisation des molécules immunosuppressives. ■

Figure 2. Les cellules CD4+CD15s+FOXP3+ suppriment la prolifération des lymphocytes T autologues, alors que les cellules CD4+FOXP3+CD15s- n’exercent aucun eff et suppresseur in vitro.

CD127 CD45RA CD15s

CD25 CD15s-FoxP3+

Tresp / CD15s + CD45RA-

FoxP3+ 1/1

Tresp/CD15s- CD45RA- FoxP3+ 1/1

CFSE

0 50 100 150 200

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R é f é r e n c e s b i b l i o g r a p h i q u e s

L’auteur déclare ne pas avoir de liens d’intérêts.

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