Modalités d'activation des lympocytes T non conventionnels iNKT et Vgamma9Vdelta2

par Aurélie Thedrez

Thèse de doctorat en Biologie des cellules sanguines

Sous la direction de Emmanuel Scotet et de Marc Bonneville.

Soutenue en 2009

à Paris 7 .

mots clés

• Cellules iNKT
• Cytotoxicité immunologique
• Immunothérapie adoptive
• Activation des lymphocytes
• Interleukines
• Lymphocytes T CD4+
• Cellules tueuses naturelles

Résumé

Les lymphocytes non conventionnels iNKT (invariant Natural Killer 7) et T Vγ9Vδ2 humains constituent deux sous-populations T relativement bien représentées en périphérie, qui sont impliquées dans la défense anti-tumorale et la réponse immunitaire à divers agents infectieux. Suite à la reconnaissance d'une cible cellulaire, ces cellules sécrètent rapidement des quantités importantes de cytokines variées, peuvent lyser leur cible, moduler l'activité d'autres effecteurs de l'immunité, et proliférer intensément en présence d'IL-2. Chez l'homme, les cellules iNKT (CD4⁺, CD4⁻CD8⁻ ou CD8αα⁺) expriment un TCR Vα24Jα18-Vβ11 semi-invariant restreint par des molécules CD1d non polymorphes, et spécifique d'antigènes glycolipidiques, incluant l'a-galactosylcéramide (a-GalCer). Quant aux cellules humaines T Vγ9Vδ2 (principalement CD4⁻CD8⁻ ), elles expriment un TCR Vγ9Vδ2 de diversité restreinte qui leur permet d'être activées spécifiquement, selon un mécanisme encore non défini, par de petits intermédiaires pyrophosphatés des voies de biosynthèse des isoprénoïdes, communément appelés « phosphoantigènes » (PhosphoAg). Lors de ce travail, nous nous sommes intéressés aux modalités d'activation de ces deux sous-populations. Tout d'abord, nous avons étudié l'implication de la molécule CD4 au cours du processus d'activation des lymphocytes iNKT CD4⁺ par des complexes CD1d/α-GalCer. De façon surprenante, nous avons montré que, comme pour les lymphocytes T CD4 conventionnels, la molécule CD4 peut jouer un rôle de co-récepteur de l'activation de cellules iNKT CD4⁺ : elle potentialise l'activation TCR-dépendante d'une fraction significative de cellules iNKT CD4+, en s'engageant avec les molécules CD1d. Par la suite, nous avons étudié les réponses des lymphocytes T Vγ9Vδ2 activés ex vivo pan des PhosphoAgs synthétiques (Phosphostim® / Picostim®) et cultivés en présence de différentes cytokines : IL-7, IL-15, IL-18, IL-21, IL-23 ou IFN-α, versus IL-2. D'une part, nous avons constaté que seule l'IL-15 est capable de conduire à une prolifération intense des lymphocytes T Vγ9Vδ2 stimulés ex vivo par les PhosphoAgs synthétiques, de façon comparable à l'IL-2. D'autre part, de façon particulièrement intéressante, nous avons démontré que l'amplification des populations T Vγ9Vδ2 en présence d'IL-21 + IL-2/ IL-15 conduit à une potentialisation de leurs propriétés proinflammatoires (irréversible) et de leur potentiel cytotoxique anti-tumoral (réversible). En conclusion, cette étude révèle l'IL-21 comme une cytokine candidate de choix qui pourrait être utilisée en conjonction avec de NL-2/IL-15 et les PhosphoAgs synthétiques pour « renforcer» les propriétés anti-tumorales des lymphocytes T Vγ9Vδ2, dans le cadre de stratégies immunothérapeutiques passives et actives.

Titre traduit

Activation modalities of iNKT and Vgamma9Vdelta2 non-conventional T lymphocytes

Résumé

Human iNKT (invariant Natural Killer T) and Vgamma9Vdelta2 (Vy9Vô2) non-conventional lymphocytes are two T cell subsets well represented in periphery, implicated in immune responses against a variety of tumor cells and infectious pathogens. After recognition of a target cell, these lymphocytes quickly and strongly secrete various cytokines, can lyse their target, modulate the activity of other immune effectors, and intensely proliferate in the presence of IL-2. Human iNKT cells (CD4⁺, CD4⁻CD8⁻ or CD8αα⁺) express a semi-invariant Vα24Jα18-Vβ11 TCR which is restricted by non-polymorphic CD1d molecules, and specific of glycolipidic antigens, including a-galactosylceramide (a-GalCer). Human Vγ9Vδ2 lymphocytes (mainly CD4⁻CD8⁻) express a Vγ9Vδ2 TCR of restricted diversity that confers them the capacity to be specifically activated, using a mechanism yet undefined, by small pyrophosphate intermediates produced through the isoprenoid biosynthetic pathways, referred to as Phosphoantigens (PhosphoAg). In this work, we investigated the activation modalities of these two subsets. First, we studied the involvement of the CD4 molecule during the activation process of iNKT lymphocytes by CD1d/a-GalCer complexes. Surprisingly, we showed that, as for conventional CD4⁺ T lymphocytes, CD4 can play a role of co-receptor during activation of CD4⁺ iNKT cells : it potentiates TCR-dependent activation of a significant fraction of CD4⁺ iNKT cells, binding CD1d molecules. Later, we studied the responses of Vγ9Vδ2 T cells activated ex vivo by synthetic PhosphoAg (Phosphostim® / Picostim®) and maintained in the presence of different candidate cytokines : IL-7, IL-15, IL-18, IL-21, IL-23, or IFN-a, versus IL-2. On one hand, we noticed that only IL-15 is able substain an optimal proliferation of Vγ9Vδ2 T lymphocytes stimulated ex vivo by synthetic PhosphoAg, similarly to IL-2. On the other hand, we demonstrated that amplification of Vγ9Vδ2 cells in the presence of IL-21 and IL-2/ IL-15 leads to a potentiation of their pro-inflammatory properties (irréversible) and anti-tumoral cytotoxic potential (réversible). In conclusion, this study reveals IL-21 as a candidate cytokine of choice that could be used in conjunction with IL-2/ IL-15 and synthetic PhosphoAgs to strengthen the anti-tumoral properties of the Vγ9Vδ2 lymphocytes, in the setting of active and passive immunotherapeutic strategies.