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Thèse de doctorat/ PhD Thesis Citation APA:

Debuisson, D. (2014). Rétrocontrôle des réponses Th2 par l'interleukine-6 et identification d'un nouveau facteur de transcription exprimé par les

lymphocytes T helper folliculaires (Unpublished doctoral dissertation). Université libre de Bruxelles, Faculté des Sciences – Sciences biologiques,

Bruxelles.

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D 04012

4

Université Libre de Bruxelles Faculté des Sciences

Institut de Biologie et Médecine Moléculaire

Laboratoire d'immunobiologie

ULB

Rétrocontrôle des réponses Th2 par

rinterleukine-6 et identification d'un nouveau

facteur de transcription exprimé par les

lymphocytes T helper folliculaires

Delphine DEBUISSON

Promoteur :

Fabienne Andris

Oberdan Léo

ULB

Institut de Biologie et Médecine Moléculaire

Laboratoire d'immunobiologie

Rétrocontrôle des réponses Th2 par

rinterleukine-6 et identification d*un nouveau

facteur de transcription exprimé par les

lymphoc

5

d:es T helper folliculaires

Delphine DEBUISSON

Remerciements

J’aimerais remercier toutes les personnes qui ont contribué à la réalisation de ce travail.

Fabienne. Merci pour tout. Merci pour ta patience, ton optimisme et ta motivation. Merci pour ton encadrement et merci d’avoir toujours été là quand j’en avais besoin. J’admire ton esprit critique et ton coté didactique. Mieux vaut une petite métapJiore ou un petit schéma qu’un long discours, surtout avec moi ;).

Oberdan. Merci pour tes idées et tes conseils. Merci pour ta disponibilité et ton optimisme face aux résultats bizarres. Merci également pour la clarté de tes explications et ton soutien tout au long de ce travail.

Muriel. Merci ton efficacité et ta capacité à mettre tout ce qu’il faut autour de nous pour que nous puissions avancer. C’est toujours un plaisir de travailler avec une personne compétente et enthousiaste.

Seb par où commencer... Merci de m’avoir appris mon métier. Merci pour tes précieux conseils, ton aide technique et morale. Qu’est-ce que le labo ferait sans toi ? Tu es avant tout un technicien de qualité. Merci pour ta gentillesse, ta patience et ton écoute.

Merci à Nathalie Mari qui m’a aidée à faire mes premiers pas dans le laboratoire.

Nicolas (mon rabbit). Merci pour ton soutien de tous les jours. Merci pour tes nombreux conseils, ton expertise scientifique et ton aide toujours efficace. Merci d’avoir passé des soirées à relire et à corriger cette thèse et cela même quand Messi jouait Merci de m’avoir supporté dans les moments difficiles, surtout ces dernières semaines.

Les filles (Martina, Mélanie et Aurélie]. Merci de m’avoir intégrée dans votre petit groupe. Martina, merci pour ton organisation et ton esprit critique. Ton avis et tes conseils sont toujours très utiles. Mélou, merci pour ton aide, tes conseils. Merci pour ton sourire et ton énergie communicative. Auré, c’est toujours un plaisir de répondre à tes questions de biomol et de QPCR;]. Tu verras dans un an, c’est toi que l’on viendra voir. Merci à toutes pour vos encouragements en fin de thèse.

Les filles, merci également de m'avoir soutenue dans les moments difficiles. Surtout merci d’être devenues de vraies amies (ça vaut aussi pour toi Coco ;)].

capacité à détendre les filles (dont Valérie).

Dave (David). Laissons de coté la fin de parcours un peu plus obscure et ton coté grincheux. Tu as toujours été là pour un conseil ou de l’aide même le week-end ;). J’ai apprécié nos discussions scientifiques et les heures passées devant cette machine à gradients que nous adorons tous, n’est-ce pas ! Tu es quelqu’un de très serviable. Merci pour ça. Je sais que ça n’a pas toujours été facile pour toi mais dommage que tu n’aies pas continuer à participer à la vie du labo et nos sorties extra-labo.

lain. Tu as été un des premiers thésards à être parti. Quel choc pour moi. Finalement tu es vite réapparu ;) et on se voit quasi tous les jours. Merci pour tes conseils et merci d’avoir toujours gentiment répondu à mes questions de biomol. J’ai apprécié les débats que vous aviez David, Nico et toi, ça mettait de la vie en biomol. Merci également d’avoir partagé la hotte de culture avec moi ;)...

Soraya. Merci pour ton sourire, ta gentillesse et ton rire expressif.

Gwen, je te tire mon chapeau, je me suis toujours demandée comment tu faisais pour caser tout ce que tu devais faire en une journée. Un bébé, une maison, un mariage, un autre petit bout en route en fin de parcours et une thèse. Waouh ! Tout cela en si peu de temps.

Annette, une scientifique modèle. Je connais peu de personnes qui continuent à bosser après leur retraite avec autant d’enthousiasme et de passion. Merci pour les moments de détente passés chez toi. J’espère que l’on continuera les barbecues et les petits plongeons dans ta piscine ;).

Nathalie W. J’ai apprécié nos nombreuses sorties de labo. Tu es toujours partante pour faire des activités.

Violaine. Merci pour ta spontanéité et ton dynamisme. Tes sautes d’humeur manquent déjà au labo ;). Merci de m’avoir fait découvrir le Crossfit ;).

Guillaume. Merci pour ta décontraction, ta bonne humeur et ton expertise scientifique.

Hussein. Thank you to be you. You are the geek of the lab. 1 liked our conversations about technologies, about computer and phones ;). One day... l’il get an iPhone, hopefully. Thank you to introduce me to the Libanese food.

Adrien. Merci d’avoir partagé le bureau avec moi. Je pense que je n’ai jamais vu un bureau aussi ordonné que le tien. Merci d’apporter ton aide au labo quand Isa n’est pas là. Merci de prendre aussi soin du « Monster » (le sorteur).

Merci Cindy pour ta créativité et ta bonne humeur. Je me souviendrai toujours de ton gâteau en chocolat en forme de souris

Mouna pour ton aide, ta sympathie apportée pendant ton stage. Merci de m’avoir aidée à me poser encore plus de questions. Bon courage pour ton mémoire.

Fouad. Merci pour tes visites quotidiennes.

Alice, Mara : même si je n'ai malheureusement eu que très peu de temps pour vous connaître. Merci Alice pour ton organisation irréprochable, ton sens critique et ton efficacité. Je pense que tu resteras un modèle pour le labo. Merci d'avoir été impliquée dans le projet jusqu’au bout. Je suis contente d’avoir partagé ce projet avec toi. Merci Mara pour ton sourire et ta gentillesse.

Valérie, Caroline, Véro, et Isa. Votre aide technique indispensable est vraiment appréciée.

Merci à nos amis les biochimistes pour leur convivialité. Merci Nicolas G. d’être toujours partant pour faire la fête mais également un peu de sport.

Merci à tous mes amis : Jean-Mich et Pauline pour les soirées passées chez vous Julien, Anne et Jen.

Actino D Actinomycine D

Alum Alum Hydroxyde d’aluminium AMM Alternative Activated Macrophages ADN Acide désoxyribonucléique

ADNc ADN complémentaire APC Antigen Presenting Cells AP-1 Activating Protein -1 ABF-1 Activated B cell Factor-1

ARNtn Acide ribonucléique (ARN) messager BAL Lavage Broncho-Alvéolaire

Bcl-6 B-cell leukemia/lymphoma 6 Bcl2 B-Cell Lymphoma 2

BMDCs Bone Marrow derived Dendritic Cells BCR B cell Receptor

BHR Hyperréactivité bronchique

Blimp-1 B lymphocyte Induced Maturation Protein CD Cluster of Différentiation

c-Maf Avian musculoaponeurotic fibrosarcoma CRP C-reactive protein

CLC Cardiotrophin-Like Cytokines CLRs C-type Lectin Receptors CNTF Ciliary Neurotropic Factor CTL Cytotoxic T lymphocyte

CTLA-4 Cytotoxic T lymphocyte Antigen- 4 CT-1 Cardiotrophine-1

CXCR5 CXC motif Receptor 5 DCs Dendritic Cells cDCs DCs conventionnelles pDCs DCs plasmacytoïdes

GC Germinal Centre

GM-CSF Granulocyte-Macrophage Colony Stimulating Factor Grb2 Growth factor Receptor Bound protein

HDM House Dust Mite

IFN Interferon

IBD Inflammatory Bowel Diseases

Ig Immunoglobuline

IL- Interleukine

ILC Innate Lymphoid Cell 1L-6R IL-6 Receptor IL-6RS soluble IL-6 Receptor IRF Interferon Regulatory Factor

JAK Janus-Kinase

KLM Keyhole Limpet Hemocyanin

KO Knock-Out

LB Lymphocyte B

LIF Leukemia Inhibitory Factor LPS Lipopolysaccharide

LT Lymphocyte T

LT-a Lymphotoxine-a

MAPK Mitogen-Activated Protein Kinase MDSCs Myeloid-Derived Suppressive Cells MHC Major Histocompatibility Complex

Msc Musculin

MyoR Myogénie Repressor MMPs Metalloproteinases NLRs NOD- like Receptors

NP 4-hydroxy-3-nitrophenyl acetyl N FAT Nuclear factor of activated T-cells

NF-kB Nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells NK Natural Killer

NKT Natural Killer T cell

NO Nitric Oxyde

OSM Oncostatine M

P AM P Pathogen-Associated Molecular Pattern PD-1 Programmed Death 1

PMA Phorbol 12-Myristatel3-Acetate PRR Pathogen Associated Receptor tTreg tymus derived Tregs

pTreg peripherally induced Tregs

RA Rhumatoid Acid

RLRs RIG-like Receptors

RORyT Retinoic acid receptor related Orphan Receptor y T ROS Reactive oxygen Species

RT-PCR Reverse Transcriptase-Polymerase Chain Reaction

SAA Sérum Amyloid A

SAP SLAM associated-protein SOCS Suppressor of Cytokine Signaling SNP Single Nucléotide Polymorphism

STAT Signal Transducer and Activator of Transcription TCR T cell Receptor

T-bet T-box expressed in T cell

TCZ Tocilizumab

Tip-DC TNF/iNOS-producing-DC TGF Transforming Growth Factor TNF Tumor Necrosis Factor

Th T helper

TLR Toll-like Receptor

Table des matières

Introduction... 1

1. Généralités... 1

1.1 L’immunité innée...1

1.1.1 Les récepteurs de l’immunité innée...2

1.2 L’immunité adaptative... 3

2. Les lymphocytes T helper... 4

2.1 L’activation du lymphocyte T naïf : le modèle des trois signaux... 4

2.2 La polarisation des réponses immunes... 5

2.3 Les voies de signalisation enclenchées par les cytokines polarisantes... 5

3. Les lymphocytes Th2...6

3.1 Les mécanismes moléculaires de la différenciation des cellules Th2...6

3.1.1 Le facteur de transcription c-Maf...7

3.1.2 Le facteur de transcription Bcl-6...7

3.1.3 Autres cytokines inductrices d’une réponse Th2... 8

3.2 Les fonctions et modes d’action des cellules Th2...9

3.2.1 Une réponse Th2 protectrice ; immunité contre les helminthes...9

3.2.2 L’asthme allergique... 10

3.3 Le rôle des DCs dans l’initiation des réponses Th2...12

3.3.1 Les sous-populations de DCs... 13

3.3.2 Les DC pro-Th2 associées à une réponse Th2... 14

3.4 Le rôle des cellules de l’immunité innée dans les réponses Th2... 16

3.4.1 Les basophiles...16

3.4.2 Les « Natural Killer T cells » (NKT]...16

3.4.3 Les « Innate Lymphoide Cells » de type 2 (ILC2]... 17

4. Les lymphocytes Tfh... 17

4.1 Les cytokines sécrétées par les lymphocytes Tfh...18

4.2 Les principaux marqueurs des lymphocytes Tfh...18

4.2.1 La molécule PD-1... 19

4.2.2 La protéine ICOS...19

4.2.4 Les protéines CD40L et SAP... 20

4.3 Les cytokines impliquées dans la différenciation des lymphocytes Tfh... 20

5. L’interleukine-6...21

5.1 L’interleukine-6, une cytokine aux effets pléiotropes... 21

5.2 Les voies d’activation de riL-6; « classical and trans-signaling activation »...22

6. Rôle de l’lL-6 dans la différenciation des différentes sous- populations de

lymphocytes T helper... 26

6.1 L'lL-6 et les lymphocytes Thl...26

6.2 L’lL-6 et les lymphocytes Thl7 et T régulateurs...27

6.2.1 Les lymphocytes T régulateurs naturels (nTreg) et les lymphocytes T régulateurs induits (iTreg)... 29

6.3 Rôle controversé de l'lL-6 dans la modulation des réponses Th2...30

But du travail... 30b Résultats : première partie...31

MyoR, un facteur de transcription induit par riL-6 : rôle putatif dans la différenciation des lymphocytes Th2 et Tfh ?...31

1. L’ARNm codant pour MyoR est induit après activation des LTh et des cellules INKT et est régulé positivement par l’lL-6... 32

2. L'expression ectopique de MyoR favorise la sécrétion d’lL-4 au par les LTh activés ... 33

3. Les facteurs de transcription MyoR et c-Maf ont un effet synergique sur la transactivation du promoteur de l’lL-4... 34

4. La délétion de MyoR n'affecte pas la capacité des LTh activés in vitro à sécréter de riL-4... 36

5. La délétion de MyoR n'affecte pas la capacité des cellules iNKT à sécréter de l'lL-4 in vivo... 38

6. L'ARNm codant pour MyoR marque les lymphocytes Tfh mais n'est pas requis pour leur différenciation et leur fonction in vivo... 38

Résultats : deuxième partie... 40

L'IL-6 sécrétée par les APC limite la différenciation des lymphocytes Th2... 40

Résultats complémentaires... 42

1. La phosphorylation du facteur STAT6, induite par l'lL-4, n'est pas inhibée par l'IL-6... 42

2. L'lL-6 inhibe les réponses Th2 indépendamment de l'expression des facteurs de transcription PU.l et Bcl-6...42

2.1. Le facteur PU.l...42

4. L'inhibition des réponses Th2 par l’IL-6 requiert la machinerie de production des

miRNAs 45

Discussion et perspectives...47 1. Le facteur MyoR est induit par I'IL-6 et sa surexpression induit une

augmentation de la sécrétion d’IL-4 par les LTh activés...47 2. La régulation des réponses immunes par l'IL-6...49 2.1 Les sous-populations de DCs et l’induction des réponses immunes Th2... 49

2.1.1 L'injection de BMDCs IL-6-/- induit une augmentation de lymphocytes Th doubles producteurs 1L-4+/IFN-Y+... 51

2.1.2 L'inhibition de la réponse Th2 par les DCs sécrétrices d’IL-6 ne résulte pas d’une augmentation de la réponse Thl7 ou d'une diminution des lymphocytes Tregs... 52

2.2 Le rôle physiopathologique de l’lL-6... 54

2.2.1 L'lL-6 limite la différenciation des lymphocytes Th2 et favorise le développement des lymphocytes Tfh... 56

3. L'inhibition de la réponse Th2 par l’IL-6 pourrait impliquer la machinerie de production des miRNA(s)...57

Figure 1. Les quatre grandes familles des D'aprèsLevitz & Golenbock, Cells (2012)

Les récepteurs de type Toll (TLRs), les lectines de type C (CLRs), les récepteurs de gènes inductibles par l’acide rétinoique (RLRs) et les récepteurs de domaine d’oligomérisaton de nucléotides (NLRs) appartiennent aux quatres grandes familles des PRRs .

Introduction

1. Généralités

Notre environnement est peuplé d’une grande variété de pathogènes (virus, bactéries, champignons, parasites multicellulaires, etc.) contre lesquels notre organisme doit se défendre. Pour assurer sa protection, l’organisme possède deux types de mécanismes de défense: l’immunité innée et l’immunité adaptative.

1.1 L'immunité innée ^

La peau, le tractus gastro-intestinal et le tractus respiratoire sont les portes d’entrées les plus fréquentes pour un pathogène, elles sont protégées par des épithéliums qui constituent des barrières physiques et chimiques. Lorsque le pathogène franchit une de ces barrières (une peau endommagée, par exemple), il enclenche au niveau du site d’entrée une première vague de réponse, la réponse innée. L’immunité innée, également appelée immunité naturelle, est une réponse rapide et ne conserve pas de mémoire.

Les principaux acteurs de l’immunité innée sont les cellules phagocytaires: les macrophages/monocytes, les cellules dendritiques (DC) et les neutrophiles, qui reconnaissent les microorganismes, les ingèrent et les détruisent. On trouve également les éosinophiles, les basophiles et les cellules tueuses naturelles (ou cellules <c Natural killer » (NK)). Enfin, les mastocytes et les lymphocytes Tyô font aussi partie des cellules innées.

Figure 2. Les récepteurs de type Toll. D'après Luke et ai, Nat Rev Immunol (2013)

La reconnaissance des PAMPs/DAMPs par les TLRs induit le plus souvent un changement conformationnel du récepteur, conduisant à l’activation de molécules adaptatrices associées: « Myeloid différentiation primary response gene 88 » (Myd88) et « TIR domain-containing adaptor inducing IFN-P » (TRIF).

La voie dépendante de Myd88 est essentielle pour la signalisation de tous les TLRs, à l’exception du TLR-3. Elle recmte séquentiellement de nombreuses molécules de signalisation qui conduisent à l’activation des facteurs NF-kB, IRF3 et IRF7.

1.1.1 Les récepteurs de l'immunité innée

Les PRRs sont des récepteurs transmembranaires qui reconnaissent deux types de signaux de dangers : les « Pathogen-Associated Moleciilar Patterns» (PAMPs) et les « Damage-Associated Molecitlar Patterns » (DAMPs). Les PAMPs sont des structures conservées appartenant aux pathogènes qui envahissent l’hôte. Ces molécules peuvent être des protéines, sucres, lipides ou des acides nucléiques. Tandis que les DAMPs sont des molécules endogènes libérées suite à un stress ou à des dommages tissulaires dans le milieu extracellulaire, même en l’absence d’infection. Panni les DAMPs les mieux connus, on retrouve l’adénosine triphosphate (ATP), l’acide urique, les « Heat Shock Protein » (HSP), les cristaux de cholestérol et les acides nucléiques des mammifères. L’activation des PRRs induit une cascade de signalisation afin d’engendrer une réponse inflammatoire

Parnii les PRRs, on retrouve la famille des récepteurs de type Toll ou « Toll-like receptors » (TLRs), qui peuvent être classés en fonction de leur localisation cellulaire et/ou en fonction du type de PAMPs qu’ils reconnaissent. Par exemple, le récepteur de surface TLR-4 reconnaît un composant de la paroi des bactéries Gram négatives, le lipopolysaccharide (LPS) tandis que le récepteur associé aux endosomes, TLR-3, reconnait des acides nucléiques viraux (Figure 2).

|Ph«gocyto«»| 'Exogcnoui «ntigcn PhégoMMiMt d«9f«d»tion MHCdaul totdiog Phagosome MHCcUssI loading CytosoUc pathway ER toading Celt-surface antigen présentation Phagosomal loading Cell-surface antigen presantation VacuoUr pathway CaU-surfacc antigen prasantation Antigen export to cytosol Proteasomal dégradation MHCdassI loading Transport into phagosome SEC22B ERCIC

Figure 3. La présentation croisée des cellules dendritiques. Joffi-e et al, Nat Rev Immunol (2012f

activated

Figure 4. Les différentes fonctions des lymphocytes T auxiliaires.

-Introduction-Une deuxième vague de défense entre alors en jeu, la réponse immune adaptative, afin d’éradiquer efficacement le pathogène.

1.2 L’immunité adaptative ^

La réponse immune adaptative est caractérisée par sa très haute spécificité et par sa faculté de mémoire. Son efficacité est augmentée au fil des rencontres avec un même pathogène. Sa mise en place nécessite la présence de lymphocytes T (LT) et de lymphocytes B (LB). Les récepteurs des LB et des LT, « B cell receptor » (BCR) et « T cell receptor » (TCR) respectivement, sont capables de reconnaître une très grande variété d’antigènes exprimés par des agents infectieux ou non infectieux. Les LB reconnaissent les antigènes (protéines, sucres ou lipides) sous leur forme native tandis que les LT reconnaissent uniquement des peptides antigéniques et à condition qu'ils soient présentés par des molécules du complexe majeur d'histocompatibilité {« Major Histocompatibility Complex » ou MHC).

Il existe deux types de molécules du complexe majeur d'histocompatibilité. Le MHC de classe I est exprimé par toutes les cellules nucléées et présentent des peptides dérivés de pathogènes intracellulaires (virus, bactéries) aux lymphocytes T CD8^. De cette manière, les LT CDS"^, aussi appelés « Cytotoxic T lymphocytes » (CTL) sont capables de détecter la présence de pathogènes intracellulaires et de certaines cellules tumorales, et d’induire leur lyse. Le MHC de classe II, quant à lui, est exprimé uniquement à la surface des cellules présentatrices d’antigènes ou « Antigen Presenting Cells », (APC). Parmi les APC, on retrouve les cellules dendritiques (DCs), les macrophages et les LB. Ces cellules présentent des antigènes internalisés, depuis l’environnement extracellulaire, aux lymphocytes T CD4^. Les cellules dendritiques peuvent également présenter des antigènes d’origine exogènes via le MHC de classe I aux LT CD8^ par un phénomène que l’on appelle la présentation croisée ^ (Figure 3).

Les LT CD4^ jouent un rôle central dans l’établissement de la réponse immune adaptative. Également connus sous le nom de LT auxiliaires ou « T helper lymphocytes » (Th), ils ont pour fonction de stimuler l’activité des cellules de l’immunité innée (macrophages, éosinophiles, basophiles, etc.) afin d’augmenter leur efficacité, d’activer les LT CD8^, ou encore d’aider les LB à sécréter des anticorps (Figure 4).

PAMPs

O

/

complex Lymph node

CCR7

Figure 5. L’activation des cellules dendritiques. Adapté de Kono & Rock, Nat Immunol (2009)

-Introduction-2. Les lymphocytes T helper

La différenciation des lymphocytes T se fait à partir de cellules souches hématopoïétiques présentes dans la moelle osseuse. Les précurseurs des lymphocytes T migrent de la moelle dans le thymus, où ces cellules T acquièrent, grâce à une succession de réarrangements géniques, l’expression d’un TCR constitué des chaînes alpha(a) et bêta(P) et spécifique d’un antigène. Les LT subissent ensuite, une double sélection permettant l’établissement d’un répertoire restreint pour les molécules MHC du soi et largement dépourvu de cellules autoréactives (phénomène de tolérance centrale) Dans un premier temps, seuls les LT exprimant des récepteurs susceptibles de reconnaître des peptides du soi présentés par les molécules de MHC continuent leur maturation (sélection dite positive). Ensuite, une sélection négative opère, où les LT possédant une trop forte affinité pour ces mêmes complexes MHC/peptide du soi mourront par apoptose. Cette double sélection aboutit à la différenciation de LT exprimant des TCR présentant une affinité faible pour les molécules MHC du soi. Ce processus permet aussi la maturation phénotypique des LT, qui, à partir de précurseurs thymiques « doubles positifs » (CD4'^CD8’^), se différencient en cellules dites « simples positives » (exprimant les molécules CD4 ou CD8),et ce, selon la nature du MHC que leur TCR a pu lier.

À la sortie du thymus, un LT CD4’*' naïf circule constamment à travers les organes lymphoïdes périphériques à la recherche de l’antigène dont il est spécifique. Lorsqu’il reconnaît son antigène cible, à la surface d’une cellule d’une APC, il s’active et sécrète des cytokines qui vont, d’un part stimuler sa prolifération, et d’autre part permettre sa différenciation en lymphocyte T effecteur.

2.1 L’activation du lymphocyte T naïf : le modèle des trois signaux

Parmi les cellules présentatrices d’antigènes, les DCs sont les cellules les plus efficaces pour l’activation initiale des LT naïfs, d’où leur qualificatif de cellules présentatrices d’antigènes « professionnelles » Lorsqu’un pathogène est reconnu par les TLRs exprimés à la surface des DCs ou lors d’inflammation, les DCs subissent un processus de maturation caractérisé par des changements phénotypiques et morphologiques (Figure 5). En effet, leur fonction de phagocytose diminue, elles expriment plus de molécules MHC de classe II à leur surface ainsi que d’autres molécules nécessaires à l’activation optimale des LT (CD80,

Figure 6. L’activation et la différenciation d’un LT CD4'^ naïf en LT effecteur nécessite la présence de trois signaux. Adapté de Kapsenberg, Nat Rev Immunol (2003)'^

CD4

Effector

Régulation. Inflammation AlUrgic ar>d Gérminal Macrophaga activation. suppréssion of halminth cantfé hélp

functiont inflammatory responMS inflammation responses

Figure 7. Les différentes sous-populations de lymphocytes T helper. Adapté de Swain et al. Nat Rev Immunol

(

/

CD86). Elles vont ensuite migrer vers les organes lymphoïdes secondaires afin de présenter l’antigène aux lymphocytes T naïfs spécifiques qui y circulent de manière permanente.

L’activation d’un LT naïf requiert la présence de trois signaux délivrés par la DC et par le microenvironnement où s’établit le premier contact LT/DC (Figure 6).

- La reconnaissance du complexe MHC/peptide par le TCR constitue le premier signal. Ce signal est indispensable à l’activation du LT et est spécifique, seuls les lymphocytes présentant un TCR approprié seront activés.

- Le second signal, ou signal de costimulation, est fourni par l’interaction des molécules CD80 et CD86 exprimées à la surface des DC et les molécules CD28 exprimées par les LT naïfs (Figure 6).

- Le troisième signal est donné par les cytokines dites « polarisantes » sécrétées par les DCs ou présentes dans l’environnement. Ce signal oriente le LT vers une voie de différenciation et dépend fortement de la nature du pathogène. De plus, la polarisation du LT est également dépendante des molécules d’interaction entre la DC et le LT.

2.2 La polarisation des réponses immunes

On peut discriminer au moins cinq sous-populations de lymphocytes T effecteurs ; les lymphocytes T de type 1 (Thl), les lymphocytes Th2, les lymphocytes Th 17, les lymphocytes T folliculaires (Tfh) et les lymphocytes T régulateurs inductibles (iTregs). La nature de l’antigène, la force de signalisation induite au niveau du TCR ainsi que les cytokines présentent dans l’environnement conditionnent la différenciation des LT effecteurs et le type de réponse qui va être mis en place (Figure 7).

2.3 Les voies de signalisation enclenchées par les cytokines polarisantes

Dans une grande majorité des cas, lorsqu’une cytokine se lie à son récepteur membranaire, cela entraine l’homo- ou F hétéro-dimérisation de ce récepteur ainsi que l’activation de protéines tyrosines kinases de la famille des JAKs « Janus Kinase » (Figure 8). Les protéines JAKs, en phosphorylant le récepteur, recrutent des facteurs de transcription cytoplasmiques de la famille des STATs « Signal Transducer and Activator of

Li9<nd Rcceptor

(î

\

rr

D

Figure 8. La voie de signalisation JAK/STAT induite par la liaison d’une cytokine à son récepteur. D'après Miklossy et al., Nat Rev Drugs Discovery (2013)’^

STATs peuvent alors jouer le rôle d’activateur transcriptionnel et induire l’expression d’une série de gènes nécessaires à la différenciation du lymphocyte T.

3. Les lymphocytes Th2

Les lymphocytes Th2 sécrètent principalement de l’IL-4, de l’IL-5, de l’IL-9, de l’IL- 13 et de l’IL-25. Ils sont indispensables pour l’élimination de parasites extracellulaires comme les helminthes. Plus récemment, leur rôle dans la défense contre les venins (tel que le venin d’abeille, a été mis en évidence chez l’animal. Cependant, ils sont aussi responsables de l’apparition de maladies inflammatoire de type allergiques comme l’asthme, les rhinites allergiques ou encore la dermatite atopique.

3.1 Les mécanismes moléculaires de la différenciation des cellules Th2

L’IL-4 est une cytokine nécessaire à la différenciation des lymphocytes Th2 Cette cytokine induit l’activation du facteur STAT6 qui à son tour induit l’expression du facteur de transcription GATA bindingprotein 3 » (GATA3). Le facteur GATA3 la transcription des gènes codant pour l’IL-4, l’IL-5 et l’IL-13. L’IL-4 sécrétée renforce sa propre expression de manière autocrine et induit une boucle de rétrocontrôle positive sur la différenciation des lymphocytes Th2 (Figure 9). L’importance du facteur GATA3 a été démontrée in vitro et in vivo En effet, des lymphocytes Th2 provenant de souris génétiquement invalidées pour GATA3 dans le compartiment des LT CD4, sont incapables de sécréter des cytokines pro-Th2 (IL-4, IL-13 et IL-5) in vitro.

La protéine GATA3 participe également au maintien du phénotype Th2 : d’une part, en favorisant l’expression de FIL-4R et d’autre part, en inhibant la différenciation des lymphocytes Thl. En effet, GATA3 est capable de réprimer l’expression de la chaine-p de l’IL-12R et des facteurs de transcription STAT4 et T-bet (voir point 6.1)

La voie IL-2/STAT5 induite lors de l’activation des LT naïfs permet également le développement des lymphocytes Th2 in vitro En effet, le facteur STAT5 favorise l’expression de l’IL-4 en se liant sur le promoteur de l’IL-4 (Figure 8) Ce facteur induit également l’expression de l’IL-4R

Cytoplasm

Nucléus

c-Maf

Figure 9. La différenciation des lymphocytes Th2. Adapté de Lazarevic et ai, Nat. Rev. Immunol. (2013) In vitro, l’activation d’un LT naif en présence d’IL-4 favorise sa différenciation en lymphocyte Th2. La liaison de TIL-4 à son récepteur entraine l’activation du facteur de transcription STAT6 qui induit l’expression du facteur GATA3. Le facteur GATAS va à son tour stimuler l’expression des cytokines IL-4, IL-5 et IL-13. L’IL-4 sécrétée renforce sa propre expression de manière autocrine et induit une boucle de rétrocontrôle positive sur la différenciation des lymphocytes Th2. Le facteur STAT5 principalement activé par TIL-2 est également un acteur important pour la différenciation des lymphocytes Th2. En combinaison avec des concentrations faibles d’antigène, le facteur STAT5 induit l’expression de TIL-4 et cela indépendamment de l’expression du facteur GATAS.

pennettant une production d’IL-4 par les LT va ensuite induire l’expression la protéine GATA3 via STAT6. Ces données suggèrent un rôle de l’lL-2 uniquement sur l’expression de riL-4, cependant d’autres données sur des lymphocytes Th2 pleinement différenciés ont mis en évidence un rôle du facteur STAT5 dans le maintien de l’expression de GATA3. À l’inverse, une forte stimulation du TCR (lors de concentrations élevées d’antigène) inhibe l’expression de GATA3

Le facteur STAT6 est nécessaire pour le développement de lymphocytes Th2 in vitro 21 33

’ . In vivo, le développement de cellules Th2 est possible indépendamment de STAT6 comme cela a été montré à l’aide de souris déficientes pour STAT6 infectées par le parasite Schistosoma mansoni Ces données peuvent s’expliquer par le fait que le facteur de transcription GATA3, induit par un signal TCR faible, est capable de réguler sa propre expression en se fixant sur son promoteur

Outre GATA3, STAT6 et STAT5, il y a beaucoup d’autres facteurs de transcription impliqués dans la régulation de l’IL-4 (les membres de la famille NFAT, c-Maf, IRF4, JunB, Dec2, etc.). À l’inverse, d’autres facteurs de transcription (comme T-bet, Runx3 ou encore Bcl-6) sont connus pour réprimer l’expression de l’IL-4

3.1.1 Le facteur de transcription c-Maf

Le facteur de transcription c-Maf est un membre de la famille des protéines « Activating Protein -1» (API), et fait partie des facteurs de transcription à « fermeture éclair à leucine ». La protéine c-Maf fixe le promoteur de l’IL-4, au niveau d’un site consensus (MARE) Des LT CD4^ isolés à partir de souris transgéniques surexprimant c-Maf dans le compartiment des LT CD4"^ se différencient préférentiellement en lymphocytes Th2 in vitro (Figure 9). A l’inverse, des lymphocytes Th2 différenciés à partir de souris c-Maf^' sécrètent moins d’lL-4 in vitro mais autant d’IL-5 et d’IL-13. Ces données démontrent que le facteur de transcription c-Maf est capable de réguler spécifiquement l’expression de l’IL-4 dans les lymphocytes Th2

3.1.2 Le facteur de transcription Bcl-6

Allergens

Helminth

[ô c

AMBDfk

0 Û

1

fol

LJ

LJ

.5/

Figure 10. Les cytokines permettant la différenciation d’un lymphocyte T naïf en lymphocyte Th2.

réponses Th2. En effet, les souris génétiquement invalidées pour Bcl-6 révèlent une inflammation de type Th2 accompagnée d’une vascularite pulmonaire et cardiaque qui provoquent leur mort avant l’âge de 7 semaines D’un point de vue moléculaire, Bcl-6 est capable de réprimer l’expression de GATAS dans des lymphocytes Th2, et cela indépendamment de STAT6 et de l’IL-4 Par ailleurs, il a été montré que l’absence de Bcl- 6 spécifiquement dans les lymphocytes Tregs induit une perte de fonction des Tregs à réguler une réponse Th2 inflammatoire. De plus, ces cellules acquièrent un phénotype de lymphocytes Th2 : elles expriment des plus hauts taux de GATAS et d’IL-4

3.1.3 Autres cytokines inductrices d'une réponse ThZ

L’activation des cellules épithéliales par des pathogènes ou des allergènes induit la sécrétion de nombreuses alamiines (« Thymie Stromal LymphoPoietin » (TSLP), IL-25, IL- SS) jouant un rôle important dans le développement des réponses Th2 (Figure 10). Ces molécules favorisent la différenciation des lymphocytes Th2 en agissant sur les DCs et également sur les LT eux mêmes (Figure 10).

La protéine TSLP induit la maturation des DCs et l’expression de la molécule OX40-L à leur surface. Lorsque ces DCs sont mises en présence de LT naïfs in vitro, elles favorisent leur différenciation en lymphocytes Th2 De plus, des souris surexprimant TSLP au niveau de l’épithélium des poumons développent un asthme spontané Récemment, le mécanisme d’action de la molécule TSLP a été identifié. La liaison de OX40-L à son récepteur 0X40, exprimé par les LT naïfs, induit une production d’IL-3 par les LT. L’IL-3 permet le recrutement de basophiles qui vont à leur tour sécréter de l’IL-4 dans l’environnement et favoriser la différenciation en lymphocytes Th2 Il a également été montré que TSLP est capable d’inhiber la production d’IL-12 par les DCs

Neutrophil

\KTceU

Th17ccU T.lccU

IL-lland ThMit («pair

• AngiogcTevo

■ MyofitKabUit activation • ECM ckspovtion

Anti halininth imrmmity

• Coblet cell nyperpLaiia (rnuon and R£LMp production)

* Smooth ■nuactc contraction

Hmantine

MaM cell

Barrier tnlUmmato<> I

damag* damage to aarner |

Epithelial or endothc.ijice.l

X

* Epithetiai cell turnover

* Encapsulationand Pâmer formation * IncrcBied iuminal ftjids

Figure 11. La réponse Th2 permet une défense contre les helminthes et favorise la réparation des tissus. D'après Cause et al., Nat rev (2013)^^

Suite à une infection par un helminthe, les alarmines lL-33 et IL-25 sécrétées par les cellules épithéliales ou endothéliales activent les cellules lymphoïdes de l’immunité innée de type 2 (ILC2), qui en sécrétant de riL-5 favorisent et activent la différenciation des éosinophiles. Une fois activés, les éosinophiles sécrètent de riL-4 pouvant agir directement sur les lymphocytes Th2. Par ailleurs, l’alarmine TSLP, également sécrétée par les cellules épithéliales, active les DCs qui expriment alors plus de molécules OX40-L à leur surface. L’activation des LT par ces DCs favorisent leur différenciation en lymphocytes Th2. Ces lymphocytes Th2 sécrètent alors de TIL-4, de l’IL-5 et de l’lL-13. La libération de ces cytokines stimule la production de mucus par les cellules épithéliales, augmente la contractilité des muscles lisses de l’intestin et favorise la sécrétion d’IgE par les lymphocytes B. Les IgE en se liant sur leur récepteur (FceR) provoquent l’activation et la dégranulation des basophiles et les mastocytes. Ceux-ci libèrent dans le microenvironnement des médiateurs inflammatoires comme des histamines, de l’héparine, des protéases, des chimiokines, etc.

L’IL-25 (ou IL-17E) fait partie de la famille des cytokines IL-17 et est sécrétée par de nombreux types cellulaires (les cellules épithéliales, endothéliales, les macrophages, les lymphocytes Th2, les cellules innées, etc.). L’IL-25 peut agir directement sur les LT et induire in vitro leur différenciation en lymphocytes Th2 LTL-25 favorise également la sécrétion de cytokines pro-Th2 en agissant sur les iNKT et les macrophages Comme pour lTL-33, l’administration intranasale d’IL-25 augmente l’hyperréactivité bronchique et l’asthme allergique

L’IL-33 et riL-25 stimulent également les « type 2 Innate Lymphoide Cells » (ILC2) (voir point 3.4.3) à produire de l’IL-5 et de l’IL-13 (Figure 10).

3.2 Les fonctions et modes d'action des cellules Th2

3.2.1 Une réponse Th2 protectrice : immunité contre les helminthes

Les helminthes regroupent les nématodes (oxyures), les cestodes (ténias) et les trématodes (schistosomes). La taille des helminthes peut aller de quelques centimètres à plusieurs mètres. Chez les mammifères, ils peuvent coloniser l’intestin, les poumons ou encore les tissus conjonctifs. La protection de l’hôte nécessite une réponse Th2 qui permet de diminuer la charge parasitaire au sein des tissus ou d’expulser le parasite de l’intestin. Ce type de réponse favorise également la réparation des lésions tissulaires engendrées par l’entrée et la migration du parasite dans notre organisme

L’entrée des larves du parasite Nippostrongyliis hrasiliensis se fait par la peau. Les larves pénètrent les poumons via les vaisseaux sanguins. Elles sont ensuite expulsées des poumons, remontent le tractus respiratoire et sont avalées. Dans l’intestin, les parasites atteignent le stade adulte et pondent des oeufs.

-Introduction-poumons afin de faciliter l’expulsion du parasite. Enfin, l’IL-4 et l’IL-13 agissent conjointement sur les lymphocytes B en favorisant la production d’anticorps de type IgE. Les IgE activent les cellules qui expriment des récepteurs reconnaissant la partie constante des IgE (FcyR) tels que les basophiles et les mastocytes. Ce signal provoque la libération dans le microenvironnement de médiateurs inflammatoires comme notamment des histamines, de l’héparine, des protéases, des chimiokines.

En plus d’activer les mécanismes effecteurs antiparasitaires, la réponse Th2 facilite la réparation tissulaire par les macrophages de type M2 ou « alternative activated macrophages (AMMqi) ». Ceux-ci sécrètent des métalloprotéinases (MMPs), de l’arginase 1, RELMa, du « Vascular Endothélial Growth Factor » (VEGF), etc., qui ensemble favorise l’activation des cellules musculaires, l’angiogenèse et le renouvellement des cellules épithéliales et des cellules de la matrice extracellulaire (Figure 11).

Il existe différentes manières de contenir une infection due à des helminthes. Par exemple, on observe une réponse de type Th2 lorsqu’une souris est infectée par Heligmosomoides polygyrus ou Schistosoma mansoni, mais l’effet protecteur est différent. Dans le cas d’une infection par Heligmosomoides polygyrus, la réponse Th2 est rapidement mise en place et on assiste à l’expulsion du parasite. Par contre, dans le cas d’une infection par Schistosoma mansoni, la réponse effectrice pennet uniquement de contrôler la croissance du parasite et de limiter les lésions dues à l’infection Cette différence est peut être due à un retard dans la mise en place de la réponse Th2. En effet, en début d’infection par Schistosoma mansoni, la fonne adulte du parasite induit d’abord une réponse aigüe de type Thl, suivie d’une réponse de type Th2 qui apparaît après la ponte des œufs dans l’intestin. L’induction successive de ces deux types de réponses connues pour leur antagonisme, s’explique par des différences d’expression d’antigènes entre la forme adulte du parasite et les œufs

3.2.2 L’asthme allergique

L’asthme allergique est une maladie inflammatoire chronique des voies respiratoires qui est le plus souvent attribuée à une réponse Th2 inadaptée et/ou excessive vis-à-vis d’un antigène généralement inoffensif. Le pollen, les acariens et les allergènes d’origine alimentaire sont les exemples les plus souvent avancés.

L’asthme a également une composante génétique importante. Les patients atopiques sont des individus génétiquement prédisposés à sécréter des anticorps de type IgE face à un allergène inoffensif Cette catégorie de patients souffre souvent d’autres maladies allergiques comme la rhinite ou la dermatite.

Des analyses génétiques ont mis en évidence des SNP « Single Nucléotide Polymorphism» (modification d’un seul nucléotide par rapport à la séquence d’ADN nonnale) dans une série de gènes qui prédisposent aux maladies allergiques. Panni ces gènes, on retrouve IL-4, IL-13, STAT6, etc. Récemment, deux SNP au niveau du gène codant pour l’IL-6 ont été identifiés comme favorisant le développement de rhinite allergique De plus, des taux élevés d’IL-6 sont présents dans le lavage bronchoalvéolaire et le sérum de patients asthmatiques, suggérant un rôle de l’IL-6 dans cette pathologie

Les manifestations allergiques sont principalement sous le contrôle des lymphocytes Th2 et des cytokines qu’ils sécrètent Comme dans le cas d’une infection par un helminthe, l’IL-5 induit le recrutement d’éosinophiles au niveau des poumons. L’IL-13 stimule la production de mucus par les cellules épithéliales et augmente la contractilité des muscles lisses, provoquant un rétrécissement des bronches à l’origine des symptômes d’hyperréactivité bronchique (BHR) L’IL-9 intervient dans le recrutement, la prolifération et l’activation des mastocytes. Enfin, l’IL-4 et l’IL-13 induisent la production d’anticorps de type IgE par les LB.

Le paradigme des lymphocytes Th2 comme les seuls acteurs dans l’asthme a dû être reconsidéré suite à plusieurs évidences. Initialement, les lymphocytes Th2 ont été identifiés comme les principaux producteurs d’IL-4, IL-5 et IL-13, or nous savons maintenant que ces cytokines sont également sécrétées par une série de cellules de l’immunité innée (NKT, basophiles, ILC2, etc.) (voir point 3.4). De plus, d’autres cytokines comme l’IL-17, l’IL-22 et l’IL-9 sont fréquemment exprimées dans les poumons de souris rendues artificiellement asthmatiques mais également chez l’homme. Enfin, parmi les patients asthmatiques, il a été montré que, seulement 50% des cas ont une réponse Th2 exacerbée, rendant les traitements visant à inhiber les cytokines Th2, bénéfiques que pour une partie des patients.

-Introduction-22 sont co-exprimées avec les cytokines de types Th2 au sein des poumons de souris rendues artificiellement asthmatiques ou encore chez des patients asthmatiques Ces données sont confortées par la présence de neutrophiles observée dans les poumons de patients asthmatiques, qui est corrélée avec un moins bon pronostique, une moins bonne réponse aux traitements corticoïdes et de manière générale, un asthme plus sévère Le recrutement de ces neutrophiles dans les poumons serait dû aux cellules productrices d’IL-17 ™. Il a également été montré que l’IL-17 en s’opposant aux effets anti-inflammatoires des Tregs, favoriserait l’inflammation et l’hyperréactivité bronchique.

3.3 Le rôle des DCs dans l'initiation des réponses Th2

Il est aujourd’hui bien établi que les DCs ne fonnent pas une population homogène mais peuvent être subdivisées en sous-populations qui se distinguent par leur localisation, leur origine et leur fonction Plusieurs auteurs ont dès lors pensé que l’existence de différentes sous-populations de DCs pouvait présenter une spécialisation symétrique vis-à-vis des sous-populations de LTh qu’elles régulent. Cependant, les données expérimentales révèlent une réalité plus complexe.

Alors que les DC sont capables d’induire une réponse Thl (voir point 6.1) en sécrétant de l’IL-27 et de l’IL-12 et une réponse Th 17 (voir point 6.2) en sécrétant de l’IL-6, de l’IL-1 et de l’IL-23, elles ne produisent pas d’IL-4, laissant ouverte la question du mécanisme d’initiation d’une réponse Th2 in vivo.

Cependant, plusieurs données expérimentales ont mis en évidence l’importance des DCs dans le développement des réponses Th2. En effet, l’utilisation de souris transgéniques CDllc-DTR, pennet l’élimination notamment des DCs exprimant le marqueur CDl le après l’injection de la toxine diphtérique. Comparée à des souris WT, les souris n’ayant plus de DCs développent une réponse Th2 plus faible lorsqu’elles sont rendues artificiellement asthmatiques en présence de déjections d’acariens présents dans la poussière {« House Dust Mite » (HDM) L’absence de DCs induit également une plus faible réponse Th2 dans un modèle d’infection par le parasite Schistosoma mansoni

I

I

plasmacytOKl convenbonal macrophage

OC(pOC) OC OC coter OC cota 0CC010T OMeronbabng mllamnMloty OC COI le" COllb’ iMC-r L»ec*^ coeo’

In sleatfy etata ontv in MlammMOfy/ and Miflammatory condWons MfactkMie condibone

-Introduction-3.3.1 Les sous-populations de DCs

On peut distinguer trois sous-populations majeures de DCs : les DCs conventionnelles, les DCs plasmacytoïdes et les DCs dérivées des monocytes (Figure 12). Toutes expriment le marqueur CDllc mais à des niveaux divers. Elles sont toutes capables d’internaliser des antigènes, de les apprêter et de les présenter aux LT.

a] Les DCs conventionnelles (cDC)

On distingue deux groupes de cDC en fonction de leur capacité migratoire : les DCs résidentes, localisées dans les organes lymphoïdes primaires et secondaires (rate et ganglions, plaque de Peyer et thymus) et les DC migratrices des tissus non lymphoïdes (peau ou les muqueuses). Les DCs migratrices regroupent les cellules de Langerhans et les DCs dermiques qui peuvent être subdivisées en sous-populations selon qu’elles expriment ou non l’intégrine CDllb et l’intégrine (aE)-pv (CD103). Comme leur nom l’indique, ces DCs migrent de la périphérie vers les ganglions drainants où elles peuvent initier une réponse immunitaire (soit directement en activant les LT spécifiques des antigènes, soit indirectement en transmettant l’antigène aux DCs résidentes). Les DCs résidentes peuvent être subdivisées en deux principales sous-populations de DCs : CD8a‘ CD4'^ et CDSa"^ CD4‘. Ces deux populations présentent des fonctions différentes, les DC CD8a'^CD4' seraient spécialisées dans la présentation croisée des antigènes tandis que les CD8a‘CD4^ auraient un rôle prédominant dans la présentation antigénique aux lymphocytes T CD4’^. De plus, chez la souris, les DCs CD8a"^ sécrètent de grandes quantités d’IL-12 lorsqu’elles sont stimulées et induisent plutôt une réponse Thl, alors que les DCs CD8a' favorisent une réponse Th2

b) Les DCs dérivées de monocytes

Les DCs dérivées de monocytes ou DCs inflammatoires se développent uniquement dans un contexte inflammatoire (infections ou lésions tissulaires) à partir de monocytes issus de la moelle. Ces DCs ont été identifiées par l’équipe de Serbina et al., suite à une infection par la bactérie Listeria monocytogenes . Elles sont également connues sous le nom de <(" TNF/iNOS-prodiicing-DC (Tip-DC) » en raison des niveaux élevés de TNF-a et d’iNOS qu’elles sécrètent lors d’infections microbiennes.

Les DCs inflammatoires sont présentent lors d’infections parasitaires et virales ™ ainsi que dans des pathologies inflammatoires liées à des maladies auto-immunes Elles

sont capables d’induire une réponse Thl lors d’une infection par Leishmania major Il a également été montré dans un modèle inflammatoire des poumons induit par l’inhalation d’allergènes provenant de déjections d’acariens que, les DCs inflammatoires ne sont pas responsables de l’initiation la réponse Th2 mais qu’elles participent plutôt au maintien de l’inflammation de type Th2 Le rôle des DCs inflammatoires dans l’induction des réponses Thl7 a récemment été montré in vitro et in vivo dans un modèle d’encéphalomyélite (EAE)

Au vu de ces observations, les DCs inflammatoires ne semblent pas privilégier une orientation particulière de la réponse adaptative. Il est donc probable que le stimulus inflammatoire (le type d’infection, l’adjuvant ou encore le type de ligands TLR) ainsi que l’environnement tissulaire détermine leur fonction et le type de réponse qu’elles vont induire 76

c) Les DCs plasmacvtoïdes

Les DCs plasmacytoïdes (pDC) ont une morphologie atypique ronde mais adoptent, après activation, un aspect lus classique de DC avec des dendrites. Elles sont présentes dans la moelle osseuse et les organes périphériques. Ces cellules sécrètent de grandes quantités d’interféron (IFN) de type 1 et ont un rôle important dans l’immunité antivirale.

Ces dernières années, trois nouvelles sous-populations de pDC ont été décrites chez la souris sur base de l’expression des chaines a et p de la molécule CD8 : CDSa'P', CDSa^P' et CDSa^P”^ ***’. Dans un modèle d’asthme, les DCs CDSa^P" et CDSa’^P'^ joueraient un rôle tolérogène en favorisant le développement de Tregs connus pour limiter les réponses effectrices. À l’opposé, les DCs CDSa'P' sensibiliseraient le développement de l’asthme lorsqu’elles sont injectées à dans des souris receveuses WT

3.3.2 Les DCpro-Th2 associées à une réponse Th2

-Introduction-troisième étude réalisée par Murakami et al., a permis de compléter les travaux précédents en montrant que les DCs CDSOlb”^ (aussi appelées DCs Mgl2^) sont phénotypiquement et fonctionnellement différentes des cellules de Langerhans, des DCs dermiques (CD 103"^), des DCs CDSa"^ et des DCs plasmacytoïdes de la peau. Ces résultats suggèrent que les DCs Mgl2VCD301b'^ représentent donc une sous-population unique de DCs retrouvée dans la peau et capable d’induire une réponse Th2.

Il est également possible de « conditionner » des DCs à induire des réponses Th2, en les stimulant préalablement in vitro en présence d’antigènes isolés de Nippostrongylus brasiliensis (NES) ou d’extraits d’œufs de Schisîosoma mansoni (SEA) avant de les injecter dans des souris receveuses de type sauvage En effet, des DCs cultivées en présence de NES expriment des niveaux élevés de CD86, CD40 et OX40L et sécrètent moins d’IL-12

Ces résultats ont été confortés par l’équipe de F. Ronchese, où le transfert de DCs provenant de souris infectées par NES dans des souris naïves induit également une augmentation de la sécrétion d’IL-4

Par ailleurs, lorsque des DCs sont cultivées en présence d’omega-1, une ribonucléase secrétée par S. mansoni et présente dans les SEA, elles sécrètent moins d’IL-12. La protéine omega-1 provoque également des changements morphologiques sur les DC. Ces cellules induisent alors un signal d’activation du TCR plus faible, équivalent à des concentrations plus faibles d antigenes .

Il a également été montré que des DCs dérivées de la moelle ou « Bone Marrow Dendritic Cells » (BMDCs) cultivées en présence de déjections d’acariens (HDM) favorisent le développement d’asthme Dans cette étude, les BMDCs exprimeraient plus fortement le récepteur c-kit. L’activation de ce récepteur par son ligand « Stem Cell Factor » SCF, engendre une cascade de signalisation qui stimulerait la production d’IL-6 par ces BMDCs. L’injection de ces cellules favoriserait le développement d’une réponse Th2 et Th 17.

Enfin, une étude a démontré que l’injection de BMDCs IRF3‘^‘ dans des souris receveuses de type sauvage induit une plus faible réponse Th2, suggérant que le facteur IRF3 exprimé par les DCs favorise leur capacité à induire une réponse Th2. Cependant, les mécanismes d’induction de cette réponse ne sont pas encore définis

L’ensemble de ces données démontre qu’il existe des sous-populations de DCs capables d’induire des réponses Th2 dans un contexte biologique particulier et qu’il est possible de conditionner des DCs à promouvoir des réponses Th2.

3.4 Le rôle des cellules de l’immunité innée dans les réponses Th2

La source initiale d’lL-4 qui conduit au développement des réponses Th2 n'est toujours pas identifiée, et les cellules candidates sont nombreuses. Panni celles-ci on retrouve les cellules de l’immunité innée : les basophiles, les mastocytes, les éosinophiles, les cellules NKT et les « type 2 Innate Lymphoïde Cells » (1LC2) (Figures 10).

3A.1 Les basophiles

Trois groupes ont mis en évidence l’importance des basophiles (CD49b^Fc8Rrckit'*’) dans le développement d’une réponse Th2 Dans un modèle d’infection par un helminthe ou suite à l’injection de papaïne, les basophiles peuvent migrer dans les ganglions drainants les sites de l’infection et jouer le rôle d’APC en présentant l’antigène dans le contexte du MHC de classe II aux LT CD4^. De plus, ces cellules expriment des signaux de costimulation et sécrètent de l’IL-4 et TSLP, indispensables au développement d’une réponse Th2 in vivo 96-99 ggg modèles, la déplétion des basophiles par l’utilisation d’un anticorps dirigé contre le récepteur aux IgE (FceRI) mène à une diminution de la réponse Th2. Cependant, ces résultats sont controversés car l’injection de l’anticorps anti-FceRI élimine également une partie des DCs inflammatoires .

3.4.2 Les « Natural Killer T cells » (NKT)

-Introduction-L’implication des cellules iNKT dans le développement de l’asthme allergique a clairement été montrée chez la souris En effet, les souris déficientes en iNKT (Jal8'^‘) manifestent un asthme moins sérère.

3.4.3 Les « Innate Lymphoide Cells » de type 2 (ILC2)

Les cellules lymphoïdes innées (ILC) représentent une nouvelle famille de cellules effectrices de l’immunité innée. En effet, ces cellules sont capables de sécréter des cytokines qui auparavant, étaient associées aux LTh. De morphologie lymphoïde, elles n’expriment pas de récepteur antigénique, ni de marqueurs de la lignée myéloïde ou des cellules dendritiques. Les ILC jouent un rôle dans la fonnation des tissus lymphoïdes, dans l’immunité, dans l’inflammation et dans le remodelage et la réparation des tissus. Ces cellules se localisent principalement au niveau des muqueuses de la peau, de l’intestin et des poumons où elles répondent aux facteurs de stress sécrétés par les cellules épithéliales ou endothéliales.

On distingue trois populations sur base des facteurs de transcription et des cytokines qu’elles expriment, nous décrirons ici brièvement le groupe 2 (ILC2).

Les ILC2 ont été identifiées dans des souris RAG2'^‘ (ne possédant ni LT, ni LB) comme une source de cytokines pro-Th2 en réponse à TIL-25 Ces cellules produisent de l’IL-5 et de l’IL-13 en réponse à l’IL-33, l’IL-25 et le TSLP. Elles sécrètent également de l’IL-6, l’IL-9, IL-10, du GM-CSF et de petites quantités d’IL-4 Le développement des ILC2 dépend du facteur de transcription GATA3 et de RORa. Comme nous l’avons décrit dans le point 3.2, ces cellules ont leur importance dans l’immunité contre les helminthes (Figure 10). En effet, elles représentent une source importante d’IL-13 favorisant la sécrétion de mucus et la contraction des muscles intestinaux nécessaire à l’expulsion du parasite.

4. Les lymphoc

^es Tfh

L’immunité humorale est une composante de l’immunité adaptative reposant sur la production d’anticorps (également appelés immunoglobulines (Ig)) par les lymphocytes B. Dans le cadre de ce travail, nous nous sommes intéressés aux réponses humorales T- dépendantes, nécessitant l’intervention des LTh et plus particulièrement des lymphocytes T follieulaires helper (Tfh).

lymphocytes Tfh. D’après Tangye et al, Nat. Rev. Immunol (2013)

L’interaction des molécules ICOS/ICOS-L exprimées respectivement par les DCs et les LT CD4+naïfs, induit l’expression du facteur de transcription Bcl-6 par les lymphocytes Th.

La présence d’IL-6 dans l’environnement favorise également la différenciation des LT €04“^ naïfs en lymphoc3des Tfh qui sont caractérisés par l’expression du récepteur aux chimiokines, CXCR5 et des molécules costimulatrices PDI et ICOS. La voie de signalisation enclenchée par la molécule ICOS induit également l’expression du facteur c-Maf qui induit à son tour, l’expression de TIL-21 par les cellules Tfh. L’IL-21 sécrétée par les lymphocytes Tfh induit la prolifération et la différenciation des lymphocytes B en cellules B de mémoire ou en cellules productrices d’anticorps (les plasmocytes).

-Introduction-Les lymphocytes Tfh ont pour fonction principale d’aider les LB à produire des anticorps de haute affinité. À l’origine, les cellules Tfh ont été découvertes suite à l’expression du récepteur de chimiokines CXCR5 « CXC motif Receptor 5 » (reconnaissant la chimiokine CXCL13^ et à leur localisation dans les centres genuinatifs (GC), siège de la maturation d’affinité et de commutation isotypique suite, ces cellules ont été définies par l’expression de toute une série de molécules (Bcl-6, PDI, ICOS, SAP, IL-21, etc.) et une expression réduite de Blimp-1 «B lymphocyte Induced Maturation Protein » (codé par le gène prdml)

4.1 Les cytokines sécrétées par les lymphocytes Tfh

Les lymphocytes Tfh sécrètent principalement de l’IL-21, importante pour la maturation des LB qui a lieu au sein des GCs des follicules lymphoïdes Cette cytokine agit également de manière autocrine sur les cellules Tfh et favorise leur survie. L’IL-21 est souvent référée comme une cytokine «signature» des lymphocytes Tfh '^Néanmoins, elle est aussi produite par les lymphocytes Thl, Th2 et Th 17

Par ailleurs, les lymphocytes Tfli peuvent également sécréter de l’IL-4 lors d’infection par les parasites Schistosoma mansoni et Heligmosomoides polygynis La production d’IL-4 par les lymphocytes Tfh et Th2 est régulée par des mécanismes différents De plus, contrairement aux lymphocytes Th2, les Tfh ne sécrètent pas d’IL-13 et expriment faiblement GATA3

Il a également été observé des cellules Tfh productrices d’IFN-y lors d’une infection par Leishmania major ou par Toxoplasma gondii

L’ensemble de ces observations dénote d’une grande plasticité au sein des lymphocytes T helper. A ce jour, on ne sait toujours pas si les cellules Tfh représentent une sous- population de LTh distincte ou s’ils représentent un état transitoire de différenciation

4.2 Les principaux marqueurs des lymphocytes Tfh

Les cellules Tfh expriment le récepteur CXCR5 responsable de leur migration dans les GCs, une région riche en chimiokine CXCL13. Il existe également d’autres marqueurs caractéristiques des LTfh (Figure 13) :

4.2.1 La molécule PD-1

La protéine PD-1 « Programmed Death » a été initialement décrite dans les lignées cellulaires destinées à la mort cellulaire d’où son appellation. La molécule PD-1 est un récepteur membre de la superfamille du récepteur CD28, dont l’expression est induite après l’activation des LT. Cette molécule est aussi fortement exprimée par les lymphocytes Tfh Ses ligands, PDL-1 ou PDL-2, sont exprimés principalement par les DCs et les macrophages et les LB. Le récepteur PD-1 régule négativement la prolifération des LT en réprimant l’activation induite par le TCR. Il a été montré que des souris déficientes pour PD- 1 ou doublement déficientes pour ses ligands (PDL-r^'PDL-2'^') présentent un nombre plus important de lymphocytes Tfh après immunisation

4.2.2 La protéine ICOS

La protéine ICOS « indiicihle co-stimulator » fait également partie de la famille du récepteur CD28. Son expression est augmentée au sein des LT activés. Cette protéine est est fortement exprimée par les lymphocytes Tfh et est essentielle pour leur développement. En effet, les souris déficientes pour la protéine ICOS présentent une fréquence réduite de cellules Tfh et de GCs La liaison de ICOS à son ligand (ICOS-L), exprimé par les DCs, induit l’expression du facteur de transcription Bcl-6 au sein des lymphocytes Tfh (voir point 4.2.3). Par ailleurs, les lymphocytes B expriment également ICOS-L et contribuent, via une interaction ICOS-L/ICOS à soutenir l’expression de Bcl-6 par les lymphocytes Tfh. Enfin, la protéine ICOS favorise également la production d’lL-21 par les cellules Tfh

4.2.3 Le facteur de transcription Bcl-6

Le facteur de transcription Bcl-6 est indispensable pour le développement des lymphocytes Tfh in vivo ‘ ' et in vitro ‘ . En effet, les souris génétiquement invalidées pour Bcl-6 présentent un taux très réduit de cellules Tfh. À l’inverse, sa surexpression dans des LTh favorise la génération de lymphocytes Tfh en induisant la transcription de CXCR5, PDI, ICOS, IL-21R et IL-6R in vitro et in vivo In vivo, l’expression de Bcl-6 est induite lors de la stimulation des LT par les DC et requière la protéine ICOS La protéine Bcl-6 favorise ensuite, l’expression de CXCR5 pemiettant la migration des LT dans les GCs.

-Introduction-Outré son rôle indispensable pour le développement des lymphocytes Tfh, Bcl-6 est capable de bloquer la différenciation des lymphocytes Thl, Th2 et Th 17 en réprimant l’expression de T-bet, GATA3 et RORyT Le facteur Bcl-6 est aussi capable de réprimer le facteur de transcription Blimp-1 (codé par le gène prdml). Blimp-1 est une protéine exprimée dans des cellules non-Tfh telles que les lymphocytes Thl, Th2 et les Tregs

108,128

4.2.4 Les protéines CD40L et SAP

Les lymphocytes Tfh expriment également CD40L qui en interagissant avec son récepteur (CD40) exprimé par les LB favorise la différenciation et la commutation de classe des anticorps secrétés par les LB La protéine « SLAM associated-protein » (SAP) stabilise l’interaction entre le LT et le LB et favorise ainsi le maintien des lymphocytes Tfh (Figure 13)

4.3 Les cytokines impliquées dans la différenciation des lymphocytes Tfh In vitro, lorsque des LT naïfs sont cultivés en présence d’IL-6 et/ou d’IL-21, ils acquièrent un phénotype qualifié de « Tfh-like » : ils expriment les transcrits codant pour Bcl-6 et CXCR5 et sécrètent de l’lL-21 (Figure 13). De plus, lorsque des cellules « Tfh-like » sont cultivées en présence de LB, elles sont capables d’aider les LB à sécréter des anticorps (majoritairement des anticorps de sous-classe IgG) L’importance des cytokines IL-6 et lL-21 dans le développement des lymphocytes Tfh a été démontrée à l’aide de souris IL-6‘

et/ou 1L-2L'^" dans des modèles d’infections virales. Dans ces modèles, les souris déficientes pour riL-6 ou pour l’IL-21 présentaient une forte diminution du nombre de lymphocytes Tfh et du taux d’IgG spécifiques du virus D’un point de vue moléculaire, 6 et l’IL-21 activent 1e facteur STAT3 qui induit l’expression du facteur c-Maf. Le facteur c-Maf favorise l’expression et la sécrétion d’IL-21 par les lymphocytes Tfh '^^''^^Notons que l’IL-

12 peut également activer le facteur STAT3 et induire la différenciation de lymphocytes Tfh comme cela a été montré dans une étude réalisée chez l’homme. Dans cette étude, les patients porteurs d’une mutation dans le gène codant pour la chaîne |31 du récepteur à l’lL-12 présentent moins de cellules Tfh

L’IL-6 peut également et favoriser la génération des cellules Tfh via l’activation du facteur STATl

L’IL-12, en activant le facteur STAT4, peut également induire le développement des lymphocytes Tfh. En effet, l’activation de STAT4 induit l’expression de Bcl-6 et d’IL-21 142,143 étude récente a montré que les IFN de type I (a/p) connus pour favoriser les réponses Thl, sont capables d’induire, via STATl, l’expression de Bcl-6, CXCR5 et PDI 143

À l’opposé, l’IL-2 est une cytokine connue pour s’opposer à la différenciation des lymphocytes Tfh '44.145 i46 mécanismes ont été proposés : (i) L’IL-2 via STAT-5 induirait l’expression de Blimp-1 et réprimerait alors l’expression de Bcl-6 au sein des cellules Tfh et (ii) STAT5 compéterait également avec STAT3 pour le site de liaison sur le promoteur de Bcl-6

L’ensemble de ces données indique que le développement de lymphocytes Tfh est dépendant de nombreux facteurs. Certaines molécules (cytokines et facteurs de transcription) jouent parfois des rôles pléiotropes redondants ou discrets qui complexifient l’analyse des

mécanismes de différenciation des cellules Tfh.

5. L'interleukine-6

5.1 L'interleukine-6, une cytokine aux effets pléiotropes i48,i49

L’IL-6 a été initialement identifiée comme le facteur favorisant la différenciation des lymphocytes B en cellules sécrétrices d’anticorps (plasmocytes). Elle est sécrétée par des cellules innées (les DCs, les macrophages et les mastocytes), par les LB et par certains types de LT helper. Elle est également produite par des cellules non hématopoïétiques telles que les cellules endothéliales, épithéliales, les fibroblastes, les cellules nerveuses et par certaines cellules tumorales.

%

> I

«P

Collagen fibroblastSynovial

VEGF Angiogenesis •% Vascular permeability Megakaryocytes

O'

RANKL in bone marrow

Hépatocyte B cell CD4 T cell CD8 T J T cell

O

colony formation production Cytotoxic T cell

Figure 14. Les multiples fonctions de VlL-6. D’après Tanaka étal, Annu. Rev (2012)‘‘>^