Primary T cell immunodeficiencies associated with disturbed proximal T cell receptor signalling caused by human autosomal recessive LCK, ZAP-70 and ITK-mutations

par Fabian Hauck

Thèse de doctorat en Immunologie

Sous la direction de Sylvain Latour.

Le président du jury était Alain Trautmann.

Le jury était composé de Sylvain Latour, Alain Trautmann, Naomi Taylor, Oreste Acuto, Romain Roncagalli, Alain Fischer.

Les rapporteurs étaient Naomi Taylor, Oreste Acuto.

  • Titre traduit

    Immunodéficiences primaires des cellules T associées avec une signalisation proximale du récepteur à l’antigène des cellules T perturbée et causées par des mutations autosomiques récessives humaines de LCK, ZAP-70 et ITK


  • Résumé

    Les lymphocytes T sont caractérisés par l’expression d’un récepteur à l’antigène des cellules T (TCR), soit le preTCR, soit le γδ TCR et le αβ TCR clonotypique, associé à un complexe de transduction formé du CD3 et de la chaîne ζ. La signalisation du complexe TCR:CD3:ζ est cruciale pour le développement des cellules T et pour leur activation spécifique par l'antigène. Ces signaux déclenchent la prolifération, la différentation, les fonctions effectrices et l’apoptose des cellules T. Les évènements proximaux de la signalisation du TCR:CD3:ζ impliquent des protéines tyrosine kinases (PTK) des familles CSK, SRC, SYK et TEC dont les acteurs principaux sont CSK (C-terminal SRC kinase), LCK (lymphocyte-specific protein tyrosine kinase), ZAP-70 (ζ chain-associated protein tyrosine kinase of 70 kDa) et ITK (interleukin-2-inducible T cell kinase). Après stimulation du complexe TCR:CD3:ζ, les PTKs sont activées et déclenchent une cascade de phosphorylation sur tyrosine dont la phosphorylation des motifs activateurs ITAM (immunoreceptor tyrosine-based activation motif) du CD3 et de la chaîne ζ, et la phosphorylation des protéines adaptrices. Celles-ci conduisent à l’assemblage du signalosome LAT:SLP-76, lequel contrôle en grande partie la diversité des signaux associés au complex TCR:CD3:ζ, dont le flux calcique, l’activation de la cascade des MAP kinases, l’activation des facteurs de transcription NF-κB, NFAT et AP-1 ainsi que la réorganisation du cytosquellette d’actine, l’adhésion cellulaire et la motilité. Pendant les cinq dernières décennies, le système immunitaire a été analysé extensivement in vitro et à l’aide de modèles animaux comme la souris. Par ailleurs, l’étude des déficits immunitaires héréditaires chez l’homme a permis aussi des avancées importantes et novatrices dans la compréhension du système immunitaire humain que les modèles animaux ne permettaient pas d’appréhender. Dans ma thèse de doctorat je rapporte le premier cas de déficit humain en LCK de transmission autosomique récessive et l’identification de nouvelles mutations autosomiques récessives provoquant un défaut humain de ZAP-70 et un défaut humain d’ITK. Je rends compte des phénotypes cliniques et immunologiques associés à ces immunodéficiences et je caractérise les défauts biochimiques de la signalisation TCR:CD3:ζ associés à ces déficits. Enfin, je compare mes observations avec les modèles murins déficients Lck-/-, Zap-70-/- et Itk-/- déjà bien établis.


  • Résumé

    T lymphocytes express either a preTCR, or a clonotypic γδ TCR or αβ TCR together with the CD3-complex and the associated ζ-chain. TCR:CD3:ζ-signalling is crucial for T cell development and antigen-specific activation including proliferation, differentiation, effector functions and apoptosis of mature T cells. Protein tyrosine kinase (PTK) cascades lie at the heart of proximal TCR:CD3:ζ-signalling. The CSK-, SRC-, SYK- and TEC-family members C-terminal SRC kinase (CSK), lymphocyte-specific protein tyrosine kinase (LCK), ζ-chain associated protein tyrosine kinase of 70 kDa (ZAP-70) and interleukin-2-inducible T cell kinase (ITK), respectively, are the major T cell players. After TCR:CD3:ζ-complex triggering, activation of PTKs results in tyrosine phosphorylation signals. These include phosphorylation of immunoreceptor tyrosine-based activation motifs (ITAMs) of the CD3 and ζ-chains, and adaptor proteins that nucleate the proximal LAT:SLP-76-signalosome controlling almost all TCR:CD3:ζ-induced signalling events. These events initiate Ca2+-flux, activation of mitogen-activated protein kinases (MAPKs), activation of nuclear factor of kappa light polypeptide gene enhancer in B-cells (NF-κB), activation of nuclear factor of activated T cells (NFAT) and activator protein 1 (AP-1) as well as actin reorganization, cell-adhesion and motility. Throughout the last five decades, the immune system has been extensively investigated in vitro and in animal models such as the murine system. Additionally, studying and taking care of human primary immunodeficiency diseases (PIDs) has been seminal for our understanding of the human immune system as animal models not always recapitulate the subtleties found in men. In my doctoral thesis I report the first case of autosomal recessive human LCK-deficiency, a novel autosomal recessive mutation leading to human ZAP-70-deficiency and a novel autosomal recessive mutation leading to human ITK-deficiency. I provide detailed clinical, immunological and biochemical analyses especially of TCR:CD3:ζ-signalling and compare my findings to the well-established Lck-/-, Zap-70-/- and Itk-/- murine models.


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