Etude du développement lymphoïde T à partir des progéniteurs hématopoïétiques CD34+ chez les patients infectés par le VIH-1 et traités par une thérapie antirétrovirale

par Inna Menkova

Thèse de doctorat en Biologie cellulaire et moléculaire

Sous la direction de Jean-Daniel Lelièvre et de Yves Lévy.

Le président du jury était Pierre Delobel.

Le jury était composé de Guislaine Carcelain.

Les rapporteurs étaient Isabelle André-Schmutz, Victor Appay.


  • Résumé

    Malgré leur efficacité pour réduire la réplication du VIH, les traitements antirétroviraux ne s’accompagnent pas systématiquement de la restauration du compartiment des lymphocytes T CD4+ périphériques. L’espérance et la qualité de vie des individus en échec immunologique sont grandement impactées. Concomitante avec les anomalies périphériques, une atteinte des progéniteurs hématopoïétiques rend compte des fréquentes cytopénies observées au cours des stades tardifs de l’infection. Si l’infection directe des progéniteurs CD34+ reste marginale, les études qualitatives menées in vitro évoquent la perturbation du potentiel de différenciation de ces cellules.Nous avons sélectionné et apparié les patients infectés par le VIH à chaque extrême quand au profil de leur restauration immunitaire et un groupe de donneurs non infectés. Les répondeurs (IR) et non répondeurs immunologiques (INR) traités depuis plus de 8 ans présentaient les caractéristiques similaires pour chaque paramètre pouvant impacter la magnitude de la reconstitution du système immunitaire. Les INR montraient l’activation chronique du système immunitaire, l’inflammation persistante et les signes de l’atteinte de la thymopoïèse. La fréquence des progéniteurs hématopoïétiques circulants n’étant pas différente entre les deux groupes de patients, nous avons analysé le potentiel de ces cellules aux stades pré-thymiques de la différenciation.En utilisant un système de co-culture des progéniteurs hématopoïétiques avec une lignée stromale OP9-DL1 (différenciation T) ou MS5 (différenciation B et NK) avec un cocktail cytokinique approprié, nous avons mis en évidence l’altération du potentiel de différenciation T des cellules issues de patients INR impactant leur restauration périphérique. Ce n’était pas le cas chez les patients IR qui étaient similaires aux donneurs non-VIH. En revanche, le potentiel NK était impacté chez tous les patients infectés en comparaison aux donneurs. Finalement aucune anomalie de potentiel B n’était révélée.En étudiant les voies moléculaires de l’engagement des précurseurs T (Notch), de leur prolifération (IL-7/IL7R) et leur survie (Fas/FasL, TNFR, caspase-1, P2X7) nous avons constaté une diminution de la viabilité des progéniteurs hématopoïétiques chez les patients VIH+ qui présentaient d’avantage d’activation de la caspase-1 qui orchestrait la mort cellulaire par pyroptose. De plus, l’expression de certains gènes-cibles de Notch était clairement Notch-indépendante. Néanmoins, les différences dans le profil transcriptionnel de BCL11B entre les patients IR et INR nous ont permis de proposer un modèle selon lequel la différenciation T était promue chez les patients IR au dépit de celle des précurseurs NK. Enfin, les progéniteurs CD34+ de patients INR présentait la surexpression du P2X7 (récepteur à l’ATP extracellulaire) et l’absence de l’ectonucléotidase CD73 (hydrolyse de l’ATP) ce qui suggérait leur susceptibilité accrue aux nucléotides extracellulaires.L’ensemble de données nous permet de postuler qu’il existe un microenvironnement hautement inflammatoire dans la niche médullaire des progéniteurs hématopoïétiques chez les patients VIH+ qui perturbe leur survie et différenciation. Cette mortalité accrue des cellules CD34+ et probablement des cellules voisines amplifie l’inflammation locale. Ce processus est compensé chez certains patients par la meilleure différenciation T des progéniteurs CD34+ et la réponse immunologique qui s’en suit. Quand ce n’est pas le cas l’atteinte de la lymphopoïèse est importante et l’absence de la reconstitution de la population des lymphocytes T CD4+ périphériques est observée. Ainsi, nous pensons avoir identifié une population de patients infectés par le VIH pour qui les interventions ponctuelles avec les médicaments anti-inflammatoires (par exemple, les antagonistes du P2X7) peuvent s’avérer d’un bénéfice clinique irréfutable.

  • Titre traduit

    Study of T cell differentiation of circulating CD34+ hematopoietic progenitors during HIV infection


  • Résumé

    Despite the efficient reduction of the HIV replication, the administration of combination antiretroviral therapy (c-ART) is not systematically accompanied by the restoration of the peripheral T CD4+ lymphocyte compartment. The life expectancy and quality are severely impacted in individuals with immunological failure. Together with peripheral abnormalities, an alteration of CD34+ hematopoietic progenitor may explain the frequency of the cytopenia observed in the latest stages of the disease. While a direct infection of CD34+ progenitors is thought to be extremely rare, quantitative studies performed in vitro have highlighted the impairment of the differentiation potential of these cells.We selected and matched individuals infected with HIV presenting extremely opposite immunological profile in response to c-ART as well as non-infected donors. The Immune Responders (IR) and Immune Non Responders (INR) treated since more than 8 years, presented similar characteristics for each parameter known to be involved in poor reconstitution of immune system. INR patients showed chronic immune activation, persistent inflammation and thymic regeneration failure. The frequency of circulating CD34 hematopoietic progenitors being not different between both groups of patients, we analyzed the differentiation potential of these cells at pre-thymic stages of lymphopoiesis.Using a co-culture system of hematopoietic progenitors with stromal cell lines OP9-DL1 (T-cell assay) or MS5 (B- and NK-cells assay) with appropriate cytokines, we highlighted an alteration of T-cell differentiation potential in INRs impacting their peripheral restoration. This was not observed in IRs who were similar to non-HIV donors. On the other hand, NK-cell differentiation potential was impaired in both groups of patients in comparison to non-HIV donors. Lastly, no abnormalities in B-cell potential were revealed.Studying molecular pathways involved in T-cell specification (Notch), proliferation (IL-7/IL7R) and survival (Fas/FasL, TNFR, caspase-1, P2X7) we observed the decreased viability of hematopoietic progenitors in HIV patients with increased caspase-1 activation involved in cellular death by pyroptosis. Moreover, expression of some Notch target genes was clearly Notch-independent. However, differences in transcriptional profile of BCL11B between IRs and INRs allowed us to postulate that T-cell differentiation is promoted over NK-cell differentiation in IR patients. Finally, CD34+ cells from INRs presented P2X7 overexpression (extracellular ATP receptor) and absence of CD73 ectonucleotidase (ATP hydrolysis) pointing out their increased susceptibility to extracellular nucleotides.Taken together our data, we postulate that highly inflammatory microenvironment of hematopoietic progenitor’s bone marrow niche disturbs their survival and differentiation in HIV patients. Thus, increased cellular death of CD34+ cells and probably neighboring cells amplifies the local inflammation. This is compensated in some patients by enhanced T-cell differentiation of CD34+ progenitors and results in immunological success. When it is not the case, the alteration of lymphopoiesis is important and the absence of reconstitution of peripheral T CD4+ lymphocyte compartment is noted. We believe have identified the population of HIV-infected individuals who will benefit from occasional administration of anti-inflammatory drugs (such as P2X7 antagonists).

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