Leishmania infantum extracellular material and human invariant natural killer T cells : a functional study

par Renata Cardoso Belo da Costa

Thèse de doctorat en Immunologie

Sous la direction de Maria Leite-De-Moraes.

Soutenue le 22-09-2017

à Sorbonne Paris Cité en cotutelle avec l'Universidade do Porto , dans le cadre de École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris) , en partenariat avec Université Paris Descartes (1970-2019) (établissement de préparation) .

  • Titre traduit

    Le matériel extracellulaire de Leishmania infantum et les lymphocytes T natural killer invariants : une étude fonctionnelle


  • Résumé

    Les cellules iNKT (de l’anglais invariant Natural Killer T) constituent un sous-type particulier de lymphocytes T caractérisé par un profil de type inné. Ces cellules répondent rapidement à des antigènes lipidiques et glycolipidique présentés par le CD1d, une glycoprotéine exprimée par les différentes cellules présentatrices d'antigène. Suite à l’activation, les cellules iNKT sont capables de produire de grandes quantités de cytokines anti-inflammatoires et pro-inflammatoires et elles sont impliquées dans différentes maladies, telles que l'allergie, l'auto-immunité, le cancer et les infections, parmi lesquelles la leishmaniose. Les parasites protozoaires de les espèces Leishmania sont les agents causaux de la leishmaniose, une maladie tropicale négligée dont la manifestation la plus grave affecte les organes viscéraux et qui peut être mortelle si elle n'est pas traitée. Le succès de l'infection dépend de la capacité du parasite à maitriser la réponse immunitaire de l'hôte. Récemment, quelques groupes, y compris le nôtre, ont observé que les parasites Leishmania libèrent des vésicules extracellulaires (VE). Les VE sont formées par une bicouche membranaire lipidique, contenant des lipides, des protéines et du matériel génétique et elles peuvent transmettre des molécules dérivées des pathogènes aux cellules hôte sans contact direct entre les cellules. Les VE produites par les parasites Leishmania et aussi par d’autres protozoaires ont été associés à des effets pro-parasite car elles favorisent un environnement plus permissif à l'établissement de l'infection. Dans cette thèse, nous avons étudié l'effet du matériel extracellulaire (ME), correspondant aux VE et aux molécules non-associées aux VE, libéré par les promastigotes de L. infantum sur les cellules iNKT. Dans le début de ce travail, il a été observé que le ME de L. infantum empêche l'expansion ex-vivo des cellules iNKT humaines à partir de cellules mononucléaires du sang périphérique. Cela a mis en évidence la communication entre les cellules iNKT et le ME de L. infantum, ce qui a été exploré par la suite. Le ME de L. infantum module la capacité très importante des cellules iNKT à produire des cytokines. En effet, le ME de L. infantum empêche la production des différentes cytokines par les cellules iNKT, comme par exemple IL-4 et IFNγ. De plus, nous avons aussi démontré que le ME de L. infantum compète avec l’α-GalCer, un agoniste très puissant des cellules iNKT, pour la liaison à la molécule CD1d, ce qui justifie l’effet inhibiteur dans l'activation des cellules iNKT. Nous avons aussi montré que les lipides qui sont présents dans chaque fraction du ME de L. infantum ont un rôle très important dans l’inhibition de l'activation et l'expansion des cellules iNKT. Ainsi, le ME de L. infantum, par ces lipides, peut participer à l’altération de l’activation des cellules iNKT dépendante du CD1d. Cela ajoute une nouvelle évidence de la contribution du ME de L. infantum dans la subversion de la réponse immunitaire de l’hôte. La communication entre le ME libéré par un pathogène et les cellules iNKT a été étudié pour la première fois, ce qui a suggéré un mécanisme de modulation de ces cellules qui n’avait jamais été décrit. Ce travail ouvre des perspectives pour l'étude de l'interaction de ME libéré par d'autres pathogènes avec des cellules iNKT. De plus, l'analyse des lipides contenus dans le ME de L. infantum pourra aboutir à la découverte de nouvelles molécules spécifiques pour inhiber les cellules iNKT. Cela apporterait des avantages significatifs dans les approches cliniques ciblant la modulation de l'activation des cellules iNKT.


  • Résumé

    The invariant natural killer T (iNKT) cells constitute a particular subset of T lymphocytes characterized by an innate-like profile. These cells rapidly respond to lipid and glycolipid antigens bound by the glycoprotein CD1d expressed by different antigen presenting cells. Once activated, they release large amounts of anti- and proinflammatory cytokines. Thus, iNKT cells are endowed with a remarkable immunomodulatory potential and they have been implicated in different disorders, such as allergy, autoimmunity, cancer and infection, among which is leishmaniasis. Leishmania spp. are a group of protozoan parasites that includes the causative agents of leishmaniasis. This is a neglected tropical disease in which the most severe form of manifestation affects visceral organs and could be fatal if left untreated. Importantly, the success of Leishmania infection relies on the capacity of the parasite to subvert host immune responses. Recently, a few groups, including ours, observed that Leishmania parasites release extracellular vesicles (EVs). EVs are vesicles formed by a lipid bilayer membrane, containing other lipids, proteins and genetic material on their surface as well as in their lumen. Due to their potential to transmit messages between pathogens and host cells without a direct cell contact, they have been a focus of great interest regarding infection. EVs derived from Leishmania and other protozoan parasites have been associated with pro-parasite effects, by creating a more permissive environment to the establishment of the infection. Herein, we studied the effect of the extracellular material (ExM), which encloses both EVs and vesicle-depleted material, released by L. infantum promastigotes in iNKT cells. In the first steps of this work, it was observed that L. infantum ExM is capable of impairing the expansion of human iNKT cells ex vivo from peripheral blood mononuclear cells. This evidenced the cross-talk between iNKT cells and L. infantum ExM that we explored further. L. infantum ExM also modulates the important capacity of iNKT cells to release cytokines, impairing the production of different cytokines, such as IL-4 and IFNγ by these cells. Furthermore, we also show that L. infantum ExM competes with α-GalCer, a potent iNKT cell agonist, for CD1d binding, which justifies its effect in the impairment of iNKT cell activation. Additionally, we also proved the lipids present in each fraction of L. infantum ExM take an important role in the inhibition of iNKT cell activation and expansion. Thus, L. infantum ExM, through their lipids, is suggested to participate in the impairment of CD1d-mediated activation of iNKT cells, adding a new evidence regarding the contribution of the parasite ExM to subvert host immune responses. To the best of our knowledge, this is the first time that the cross-talk between the ExM released by a microbe and iNKT cells was assessed, shedding light on a mechanism of iNKT cell modulation that remained unexplored so far. This opens new perspectives regarding the study of the interaction of the ExM released by other pathogens with iNKT cells. Moreover, a further analysis of the lipid content of L. infantum ExM might allow the finding of new inhibitory molecules specific to iNKT cells, which can bring significant advantages in clinical approaches targeting the modulation of iNKT cell activation.


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