Influence des interactions avec le Soi sur le devenir des cellules T CD4 naïves en phase effectrice

par Vincent Guichard

Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la santé. Immunologie

Sous la direction de Cedric Auffray.

Soutenue le 19-09-2019

à l'Université de Paris (2019-....) , dans le cadre de École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....) , en partenariat avec Institut Cochin (Paris) (laboratoire) .

Le président du jury était Christophe Combadière.

Le jury était composé de Clotilde Randriamampita, Olivier Joffre.

Les rapporteurs étaient Daniel Olive, Céline Charvet.


  • Résumé

    Les lymphocytes T CD4C⁺ naïfs (CD4 TN) sont générés et éduqués dans le thymus. Cette éducation est basée sur leur capacité à reconnaitre le Soi via l’interaction TCR-pCMH (peptide du Soi-CMHII) avec une affinité variable. En périphérie, les cellules CD4 TN circulent entre les organes lymphoïdes secondaires, où elles continuent à interagir avec le Soi via des contacts fréquents et transitoires avec les cellules présentatrices d’antigènes (APCs). Plusieurs études montrent que ces contacts influencent l’homéostasie et la fonction des lymphocytes CD4 TN. En se basant sur l’expression de la protéine Ly-6C, mon équipe a démontré que les cellules CD4 TN Ly-6C⁻ interagissent plus fortement avec le Soi que leurs homologues Ly-6C⁺, et reçoivent ainsi un « Tonic Signaling » plus fort. De plus, ils ont montré que les interactions TCR-pCMH, en plus d’améliorer quantitativement leur réactivité lors d’une stimulation antigénique, augmentaient la capacité des lymphocytes CD4 TN Ly-6C⁻ à se différencier en cellules T régulatrices périphériques (pTregs).En utilisant un modèle de conversion in vitro des cellules CD4 TN Ly-6C⁺ en Ly-6C⁻, notre étude principale démontre que le Tonic Signaling influence, via la composante calcique de la signalisation TCR, le phénotype et la fonction des lymphocytes T CD4⁺ naïfs. De façon intéressante, nous avons observé que la signalisation calcique, dépendante de la calcineurine, est en partie responsable de l’acquisition du phénotype des cellules CD4 TN les plus auto-réactives (Ly-6C⁻). Une augmentation de la concentration intracellulaire de calcium permet non seulement de convertir une cellule CD4 TN Ly-6C⁺ en Ly-6C⁻, mais augmente aussi sa sensibilité aux signaux de différenciation en pTregs in vitro et in vivo. De plus, en utilisant un modèle de transfert adoptif de cellules T CD4⁺ TCR transgénique (AND), nous avons reproduit in vivo notre modèle de conversion. Le transfert de ces cellules dans une souris sauvage augmente leur possibilité d’interaction avec les APCs en diminuant la compétition pour le complexe pCMH. Ainsi nous observons une conversion phénotype et fonctionnelle des cellules AND similaire à celle observée lors de nos cultures in vitro.Dans une seconde étude, nous avons comparé les cellules CD4 TN Ly-6C⁻ aux CD4 TN CD5Hi. CD5 est un autre marqueur reflétant l’auto-réactivité des lymphocytes T dont l’expression est corrélée à la force du signal TCR reçu. Nous avons observé que malgré quelques différences phénotypiques et fonctionnelles, ces populations de CD4 TN Ly-6C⁻ ou CD5Hi sont plus sensibles aux signaux de polarisation en pTregs que leurs homologues respectifs Ly-6C⁺ et CD5Low. Grâce à la comparaison des données de RNASeq issues de ces différentes sous populations de CD4 TN, nous avons identifié les facteurs de transcription associés aux phénotypes de celles-ci. Parmi ces facteurs, Foxo1 qui est régulé par la signalisation TCR est connu pour jouer un rôle dans la différenciation Treg. Nos expériences semblent prouver que le Tonic Signaling régule via Foxo1 la capacité des lymphocytes CD4 TN à se différencier en pTregs. Ainsi, au cours de ma thèse, nous avons pu approfondir nos connaissances sur les voies moléculaires induites par le Tonic Signaling ainsi que son influence sur le phénotype et la fonction des lymphocytes T CD4⁺ naïfs.

  • Titre traduit

    Influence of interactions with the Self on fate of naïve CD4 T cells in effector phase


  • Résumé

    Naïve CD4 T cells (CD4 TN) are generated and educated in the thymus. This education is based on their ability to recognize the Self via the TCR-pMHC (Self peptide-MHCII) interaction with a variable affinity. In the periphery, CD4 TN cells circulate between the secondary lymphoid organs, where they still interact with the Self via frequent and transient contact with antigen presenting cells (APCs). Several studies have shown that these contacts influence homeostasis and function of CD4 TN cells. Based on the expression of the Ly-6C protein, my team has shown that CD4 TN Ly-6C⁻ cells interact more strongly with the Self than their Ly-6C⁺ cells counterparts, and that they receive a stronger "Tonic Signaling". In addition, they showed that TCR-pMHC interactions, increase quantitatively the responsiveness during antigenic stimulation, and the ability to differentiate into peripheral regulatory T cells (pTregs) of CD4 TN Ly-6C⁻ cells.Using an in vitro conversion model of CD4 TN Ly-6C⁺ cells into Ly-6C⁻ cells, our main study has shown that the Tonic Signaling, via the calcium pathway of TCR signaling, influences the phenotype and function of naïve CD4 T cells. Interestingly, we have observed that calcineurin-dependent calcium signaling, is partly responsible for the phenotype acquisition of the most self-reactive CD4 TN cells (Ly-6C⁻). An increase in the intracellular calcium concentration enables both the conversion of CD4 TN Ly-6C⁺ cells into Ly-6C⁻ cell, and increases their sensitivity to pTregs differentiation signals in vitro and in vivo. In addition, using an adoptive transfer model of transgenic TCR CD4⁺ T cells (AND), we reproduced in vivo our conversion model. The transfer of these cells into a wildtype mouse increases their potential to interact with APCs by decreasing competition for the pMHC complex. Thus we observe a phenotype and functional conversion of AND cells similar to those observed during our in vitro cultures.In a second study, we have compared CD4 TN Ly-6C⁻ cells to CD4 TN CD5Hi cells. CD5 is another marker reflecting self-reactivity and its expression is correlated with the strength of the TCR signal received. We have observed, despite some phenotypic and functional differences, that these populations of CD4 TN Ly-6C⁻ or CD5Hi are more sensitive to pTegs polarization signals than their Ly-6C⁺ and CD5Low respective counterparts. Through comparison of RNASeq data, from these different CD4 TN cells populations, we have identified the transcription factors associated with their phenotypes. Among these factors, Foxo1- which is regulated by TCR signaling- is known to play a role in Treg differentiation. Our experiments have proven that the Tonic Signaling regulates via Foxo1 the ability of CD4 TN lymphocytes to differentiate into pTregs.The work done during my Phd thesis has therefore allowed a deeper understanding of the molecular pathways induced by the Tonic Signaling as well as its influence on the phenotype and function of naive CD4⁺ T cells.

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