Ontogénie des macrophages dermiques et leur fonction pendant la réparation des tissus

Ontogeny of dermal macrophages and their function in tissue repair

• Auteur / Autrice : Rebeca Ponce landete
• Direction : Elisa Gomez-perdiguero
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie cellulaire et développement
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 08/11/2022
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant (Paris)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Biologie du développement et cellules souches
• Jury : Président / Présidente : Philippe Benaroch
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Elisa Gomez-perdiguero, Sandrine Henri, Molly Ingersoll, Francisco Sanchez madrid, Calum Bain
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sandrine Henri, Calum Bain

Mots clés

Mots clés libres

Macrophages résidants

Macrophages dérivés de monocytes

Derme

Ontogénie

Peau

Réparation tissulaire

Tissue resident macrophages

Monocyte derived macrophages

Dermis

Ontogeny

Skin

Wound healing

Résumé

La peau est une interface directe importante, tant par sa taille que par sa fonction, entre l'environnement et l'organisme. La protection contre les agents pathogènes et la cicatrisation sont deux des fonctions essentielles assurées par les cellules immunitaires résidant dans la peau, en particulier les cellules phagocytaires telles que les macrophages. Les macrophages orchestrent des fonctions homéostatiques et immunitaires, via la phagocytose de débris, de cellules apoptotiques et d’agents pathogènes, et la production de cytokines. Les macrophages ont une grande diversité de phénotypes et de fonctions. Il existe deux lignées indépendantes basées sur l'ontogénie : les macrophages dérivés de monocytes, dépendants des cellules souches hématopoïétiques (CSH) et les macrophages "résidents" tissulaires qui s'auto-entretiennent indépendamment des CSH. Les monocytes sont des cellules circulantes qui s'infiltrent dans les tissus où elles se différencient en macrophages. Cette population de macrophages peut s'étendre massivement après une agression. D'autre part, les macrophages résidents proviennent de progéniteurs érythro-myéloïdes qui apparaissent dans le sac vitellin avant la génération des CSH. Si ces deux lignées distinctes de macrophages ont été décrites dans de nombreux organes, on sait peu de choses sur la contribution respective des macrophages résidents d’origine embryonnaire dans le derme, où l'on a supposé que, comme dans l'intestin, les macrophages sont constamment remplacés par des monocytes. En utilisant la cytométrie de flux dans des modèles murins génétiques de cartographie du devenir cellulaire, j'ai pu caractériser trois populations de macrophages dermiques à l'état physiologique. De plus, j'ai identifié le phénotype d'un sous-ensemble de macrophages résidant dans les tissus qui se maintient dans le derme avec l'âge par une faible prolifération et indépendamment des CSH. Bien que ce nouveau population de macrophages présente un immunophénotype similaire à celui des cellules dendritiques (DCs), nous avons prouvé qu'ils sont différents en termes d'origines développementales et qu’ils sont dépendants du facteur de croissance des macrophages Csf1r. De plus, j'ai décrit ce sous-ensemble indépendant des CSH non seulement dans le derme de la peau de l'oreille mais aussi dans le derme de la peau du dos, ce qui nous permettra de réaliser des études fonctionnelles pendant la réparation des tissus. En outre, cette population de macrophages n'est pas seulement auto-entretenue à l'état physiologique. Des stratégies de déplétion utilisant des inhibiteurs de Csf1r (PLX5622) ont montré que cette population résidente est rétablie sans apport de cellules circulantes, démontrant ainsi sa capacité d'auto-entretien, contrairement à aux autres populations de macrophages dermiques qui nécessitent l'apport de monocytes infiltrants. Cette stratégie de déplétion est utilisée pour étudier le rôle des macrophages dermiques dans la cicatrisation des plaies, où des données préliminaires suggèrent que cette population résidente de macrophages dermiques à longue durée de vie pourrait être impliquée dans le remodelage des vaisseaux sanguins. Ainsi, ce travail apporte la preuve de l'existence d'une population de macrophages embryonnaires à longue durée de vie dans le derme de l'oreille et la peau du dos de la souris adulte et ouvre également de nouvelles voies de recherche sur son rôle dans la cicatrisation des plaies.

The skin is an important direct interface, both in size and function, between the environment and the organism. Protection from pathogens and wound repair are two of the essential functions performed by skin-resident immune cells, particularly phagocytic cells such us macrophages. These macrophages orchestrate homeostatic and innate immune functions, via the scavenging of cells and pathogens and the production of cytokines. Macrophages have a high diversity and plasticity of phenotypes and functions. Further, two independent lineages exist based on ontogeny : monocyte-derived macrophages that are hematopoietic stem cells (HSC)-dependent and tissue ‘resident’ macrophages that self-maintain independently of HSC. Monocytes are short-lived circulating cells that originate from hematopoietic stem cells (HSC) and infiltrate tissues where they differentiate into macrophages. This macrophage population can massively expand through increased recruitment after challenge. On the other hand, tissue resident macrophages originate from developmentally restricted erythro-myeloid progenitors emerging in the extra-embryonic yolk sac prior to HSC generation. While these two distinct macrophage lineages have been described in many organs, little is known about the contribution from embryo-derived tissue resident macrophages into the dermal compartment, where it has been hypothesized that as in the gut, macrophages are constantly replaced by monocytes. Using flow-cytometry in genetic fate-mapping mouse models, I was able to characterized three dermal macrophage populations in steady state. Further, I identified the phenotype of a tissue resident macrophage subset that is maintained in the dermis with age by low proliferation and independently to HSCs. Although this novel macrophage subset presents a similar immunophenotype to Dendritic cells (DCs), their developmental origin and dependency on the macrophage growth factor receptor Csf1r (colony stimulating factor 1 receptor) ascribe them to the macrophage lineage. Further, I described this HSC-independent subset not only in the ear skin dermis but also in the back skin dermis, which will empower us to perform functional studies during tissue repair. In regards to its mechanism of maintenance, depletion strategies using Csf1r inhibitors (PLX5622) have shown that this resident subset is restored without input from circulating cells, showing its capacity of proliferation and self-maintenance even when they are depleted, unlike its counterparts that rebound by contribution from infiltrating monocytes. This depletion strategy is used to study the role of dermal macrophages in wound healing, where preliminary data suggest that this long-lived and resident population of dermal macrophages may be involved in blood vessel remodeling. This work provides evidence of the existence of a dermal long-lived embryonic macrophage population in the dermis of ear and back skin of adult mouse and also opens up new avenues of research into its role in wound healing.