Follicular CD4 T Cells Tutor CD8 Early Memory Precursors : an Initiatory Journey to the Frontier of B Cell Territory

par Maisa Abduh

Thèse de doctorat en Immunologie

Sous la direction de Yassine Taoufik.

Soutenue le 01-10-2018

à l'Université Paris-Saclay (ComUE) , dans le cadre de École doctorale Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué (Châtenay-Malabry, Hauts-de-Seine ; 2015-....) , en partenariat avec Immunologie des maladies virales, auto-immunes, hématologiques et bactériennes (Fontenay-aux-Roses, Hautes-de-Seine ; 2015-....) (laboratoire) et de Université Paris-Sud (1970-2019) (établissement opérateur d'inscription) .

Le président du jury était Antoine Dürrbach.

Le jury était composé de Yassine Taoufik, Antoine Dürrbach, Nabila Seddiki, Guislaine Carcelain, Bruno Canque, Deniz Durali.

Les rapporteurs étaient Nabila Seddiki, Guislaine Carcelain.

mots clés

• Cd8
• Mpec
• Cxcr5
• Tfh
• Cd40l
• Il-21
• Mémoire immunologique
• Lymphocytes -- Immunologie
• Vaccination

Titre traduit

Cellules T CD4 folliculaires Tuteur CD8 Précurseurs précoces de la mémoire : un voyage initiatique à la frontière du territoire des cellules B

Résumé

Les lymphocytes T CD8+ spécifiques de l'antigène sont impliqués dans la réponse immunitaire adaptative et jouent un rôle essentiel dans la protection de l'hôte contre l'infection par des pathogènes intracellulaires. Cette protection de longue durée dépend de la génération de réponses lymphocytaires T CD8+ mémoires, hautement fonctionnelles en termes de fréquence et de fonctionnalité, après réinfection.Après présentation de l'antigène, une cellule T CD8 naïve subit une forte expansion clonale, générant une population hétérogène de cellules activées qui est dominée, au sommet de l'expansion, par des effecteurs CD8 de courte durée (SLEC). Cette expansion est suivie d'une phase de contraction massive par apoptose. Quelques cellules survivent à cette phase de contraction et finissent par se différencier en cellules mémoire hautement compétentes. Les processus par lesquels et le moment où se différencient les précurseurs de mémoire (MPECs) restent largement inconnus, tout comme les étapes ultérieures de leur maturation en cellules mémoire pleinement fonctionnelles. Les signaux d'aide provenant des cellules T CD4+ sont clairement requis tout au long du processus de maturation des MPEC.Notre équipe a montré que les lymphocytes T CD4+ régulateurs FoxP3+ (Tregs) favorisent la maturation des MPEC en limitant l'exposition à l'IL-2 et en fournissant des signaux inhibiteurs, mais ce n'est probablement qu'une facette de l'aide complexe et multiforme apportée par les cellules T CD4+ au MPEC. Les Tregs agissent sur des MPEC préexistants. Les réponses mémoire B et CD8+ partagent des caractéristiques communes, telles que l'expression du facteur de transcription Bcl-6. Les lymphocytes T CD4+ folliculaires (Tfh) sont les principaux producteurs de la cytokine IL-21. Bien que les mécanismes par lesquels les Tfh induisent l’expression de Bcl-6 dans les cellules B doivent être clarifiés, ils pourraient inclure l’IL-21 et l’interaction CD40-CD40L.Dans ce projet de thèse, nous avons étudié le rôle potentiel des Tfh dans l'initiation de la différenciation mémoire T CD8+, dans des modèles de souris transgéniques permettant une déplétion transitoire et sélective des Tfh, infectées par la bactérie recombinante Listeria monocytogenes-OVA.Nous avons montré que dès 2 jours après l'infection, les MPECs très précoces peuvent être identifiés par l’expression du récepteur de chimiokine CXCR5. Ces précurseurs précoces, qui ont un phénotype effecteur, se développent et migrent temporairement à la jonction des zones T et B, où ils interagissent avec les Tfh puis perdent leur expression CXCR5.Cette interaction avec les Tfh, considérés jusqu'à présent comme des auxiliaires exclusifs des cellules B, est nécessaire pour que les MPECs CD8+ deviennent des cellules mémoire compétentes sensibles à l'IL-21, capables de générer des réponses effectrices secondaires efficaces.Cette étude dévoile les premières étapes cruciales dans la génération de la mémoire CD8+, identifie CXCR5 comme le premier marqueur connu des MPECs CD8+, révèle l’implication fondamentale des Tfh dans le CD4 help et indique une coordination possible, via les Tfh, entre les voies de différentiation mémoire CD8+ et B. Ces résultats peuvent avoir des implications pour la conception du vaccin et de l'immunothérapie.

mots clés

• Cd8
• Mpec
• Cxcr5
• Tfh
• Cd40l
• Il-21

Résumé

Antigen-specific CD8 T cells are involved in the adaptive immune response and play a critical role in protecting the host from infection by intracellular pathogens. This long-lasting protection depends on the generation of memory CD8+ T cell responses, which are highly functional in terms of frequency and functionality, after secondary infection.Following antigen activation, a naive CD8 T cell undergoes strong clonal expansion, generating a heterogeneous population of activated cells that is dominated, at the peak of expansion, by short-lived CD8 effectors (SLECs). This expansion is followed by a phase of drastic contraction through massive apoptosis. A few cells survive this contraction phase and eventually become highly competent memory cells. Precisely when and how these memory precursors (MPECs) are generated is largely unknown, and so are the subsequent steps of their maturation into fully functional memory cells. Help signals from CD4+ T cells are clearly required throughout the MPEC maturation process.Our team has previously shown that FoxP3+ regulatory CD4+ T cells (Tregs) favor MPECs maturation by limiting exposure to IL-2 and by providing inhibitory signals, but this is probably only one facet of the complex and multifaceted help provided by CD4+ T cells to MPEC, and Tregs act on pre-existing MPECs.B-cell memory and CD8+ T cell memory share some common features, such as the expression of the transcription factor Bcl-6. Tfh are major producers of the cytokine IL-21. The mechanisms by which Tfh induces Bcl-6 in B-cells need to be clarified, they might include IL-21 and CD40-CD40L.In this PhD project, we have investigated the potential role of Tfh on the initiation of CD8 memory differentiation, in transgenic mice models, allowing transient and selective depletion of Tfh cells, infected by recombinant Listeria monocytogenes-OVA.We have shown that as early as 2 days after infection, very early memory precursors can be identified by their expression of the chemokine receptor CXCR5. These early precursors, which have an effector phenotype, expand and temporarily migrate to the junction of T-cell and B-cell zones, where they interact with follicular CD4 T cells (Tfh) then lose their CXCR5 expression.Remarkably, this interaction with Tfh, hitherto considered as exclusive B-cell helpers, is required for memory precursors to become competent memory cells responsive to IL-21 and capable of mounting efficient cytotoxic secondary effector responses.This study thus unveils critical early steps in the generation of CD8 memory, identifies CXCR5 as the earliest known marker of CD8 memory precursors, reveals a major helper role for Tfh, and points to possible coordination, through Tfh, between the pathways of CD8 and B-cell memory generation. These findings may have implications for vaccine and immunotherapy design.