Rôle de la reconnaissance CD1d/TCR dans la différentiation des sous populations iNKT

Role of CD1d/TCR recognition in the differentiation of iNKT subpopulations

• Auteur / Autrice : Ludivine Amable
• Direction : Kamel Benlagha
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Hématologie
• Date : Soutenance le 14/10/2022
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Hématologie, oncogenèse et biothérapies (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ecotaxie, microenvironnement et développement lymphocytaire. Paris
• Jury : Président / Présidente : Bruno Lucas
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bruno Lucas, Renaud Lesourne, Valérie Zimmermann, Julie Dechanet-Merville
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Renaud Lesourne, Valérie Zimmermann

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gènes du récepteur des cellules T

Antigène CD1

Différenciation (biologie)

Cellules iNKT

Mots clés libres

INKT

CD1d

Reconnaissance TCR/CD1d

Différentiation

Force du signal TCR

IiNKT

CD1d

TCR/CD1d recognition

Differentiation

TCR signal strength

Résumé

Les cellules invariantes « Natural Killer » T sont une population particulière de lymphocytes T dites non conventionnelles, qui reconnaissent des antigènes lipidiques présentés par CD1d, une molécule non classique apparentée au complexe majeur d'histocompatibilité de classe I. Ces cellules expriment un TCR semi invariant composé majoritairement d'une chaîne TCRa invariante (Va14-Ja18 chez la souris, Va24-Ja18 chez l'homme) associée principalement aux chaînes TCR Vb8.2, Vb7, ou Vb2 chez la souris, Vb11 chez l'homme. Les cellules NKT acquièrent au cours du développement dans le thymus des caractéristiques effectrices/mémoire liées au facteur clé de transcription PLZF, également important pour le développement des cellules MAIT et Tgd. A l'image des lymphocytes T CD4+, les cellules iNKT se développent en trois principales sous population différenciées en phase terminale et fonctionnellement distinctes. Les cellules iNKT1 expriment le facteur de transcription T-bet et sécrètent de l' interféron-g; les cellules iNKT2 expriment le facteur de transcription GATA3 et PLZF et sécrètent de l'IL-4 et IL-13 ; et les cellules iNKT17 expriment le facteur de transcription ROR-gt et sécrètent de l'IL-17. Fait important, la distribution relative des trois sous-ensembles thymiques iNKT varie dans différentes souches de souris et affecte le phénotype et l'état d'activation des cellules environnantes. En effet, les cellules iNKT1 représentent le principal sous ensemble de cellules iNKT chez les souris C57BL/6 tandis que la population iNKT2 est dominante chez les souris BALB/c. Il y a plusieurs hypothèses concernant les éléments qui pourraient influencer l'orientation du lignage des sous-ensembles iNKT. Dans cette étude, nous avons cherché à évaluer dans quelle mesure la reconnaissance du complexe CD1d/ligand par le TCR des cellules iNKT pourrait influencer leur différenciation. Ainsi, dans un premier temps, nous avons comparé le développement des cellules iNKT entre les souris C57BL/6 et BALB/c et étudié l'influence des molécules CD1d1 et CD1d2 différentiellement exprimées dans ces souris. Nos résultats montrent que les cellules iNKT des souris C57BL/6 semblent percevoir un signal TCR plus faible et qu'il y aurait une corrélation entre la composition des sous ensemble des cellules iNKT et la force de du signal TCR ce qui soutiendrait l'idée que la force du signal TCR pourrait influencer la différenciation des sous ensemble des cellules iNKT. L'étude des souris BALB/c CD1d1KO et BALB/c CD1d2KO, nous a permis de déduire que seule la molécule CD1d1 permettait une sélection efficace de cellules iNKT, ressemblant en phénotype et en nombre à celles observées chez les souris BALB/c, indiquant que l'expression différentielle des molécules CD1d ne permet pas d'expliquer la composition différente du sous-ensemble des cellules iNKT entre nos souris C57BL/6 et BALB/c. Dans un second temps, nous avons analysé le développement de cellules iNKT dérivées de la moelle osseuse de souris B6CD1dKO et de souris BALB/c et inversement dans des souris chimères mixtes. Les cellules iNKT dérivant de la moelle B6CD1dKO sont forcées de se développer sur les cellules BALB/c exprimant la molécule CD1d, leur permettant leur sélection. Nous avons constaté que la seule reconnaissance du complexe CD1d/ligand par le TCR des cellules iNKT n'est pas suffisante pour conduire un programme de différenciation spécifique de type C57BL/6 ou BALB/c, programme lié à la moelle d'origine de la souris CD1d déficiente et impliquant des facteurs génétiques intrinsèques. Et enfin, nous avons étudié l'influence de la demi dose de CD1d dans le développement de nos cellules. Nous avons pu constater les niveaux d'expression du complexe CD1d/ligand influencent la différenciation des cellules iNKT liées à l'affinité de leur TCR. L'ensemble de nos résultats nous permet d'apporter un éclairage déterminant quant aux éléments qui pourraient influencer l'orientation du lignage des sous ensemble iNKT.

Invariant Natural Killer T cells are a particular population of so-called non-conventional T lymphocytes, which recognize lipid antigens presented by CD1d, a non-classical molecule related to the major histocompatibility complex class I. These cells express a semi-invariant TCR mostly composed of an invariant TCRa chain (Va14-Ja18 in mice, Va24-Ja18 in humans) associated mainly with TCR Vb8.2, Vb7, or Vb2 chains in mice, Vb11 in humans. NKT cells acquire during development in the thymus effector/memory characteristics linked to the key transcription factor PLZF, also important for the development of MAIT and Tgd cells. Like CD4+ T lymphocytes, iNKT cells develop into three main subpopulations that are terminally differentiated and functionally distinct. iNKT1 cells express the transcription factor T-bet and mainly secrete interferon-g; iNKT2 cells express the transcription factor GATA3 and PLZF and secrete IL-4 and IL-13; and iNKT17 cells express the transcription factor ROR-gt and secrete IL-17. Importantly, the relative distribution of the three thymic iNKT subsets varies in different mouse strains and affects the phenotype and activation state of surrounding cells. Indeed, iNKT1 cells represent the main subset of iNKT cells in C57BL/6 mice while the iNKT2 population is dominant in BALB/c mice. There are several hypotheses regarding elements that might influence the lineage orientation of iNKT subsets. In this study, we sought to assess to what extent the recognition of the CD1d/ligand complex by the TCR of iNKT cells could influence their differentiation. Thus, first, we compared the development of iNKT cells between C57BL/6 and BALB/c mice and studied the influence of CD1d1 and CD1d2 molecules differentially expressed in these mice. Our results show that the iNKT cells of C57BL/6 mice seem to perceive a weaker TCR signal and that there would be a correlation between the composition of the iNKT cell subsets and the strength of the TCR signal, which would support the idea that the strength of the TCR signal could influence the differentiation of iNKT cell subsets. The study of BALB/c CD1d1KO and BALB/c CD1d2KO mice allowed us to deduce that only the CD1d1 molecule provided an efficient selection of iNKT cells, resembling in phenotype and number to that observed in BALB/c mice, indicating that the differential expression of CD1d molecules does not explain the different composition of the iNKT cell subset between C57BL/6 and BALB/c mice. Secondly, we analyzed the development of iNKT cells derived from the bone marrow of B6CD1dKO mice and BALB/c mice and vice versa in mixed chimeric mice. iNKT cells derived from B6CD1dKO marrow are forced to develop on BALB/c cells expressing the CD1d molecule, allowing them to be selected . We have found that recognition of the CD1d/ligand complex by the TCR of iNKT cells alone is not sufficient to drive a specific differentiation program of the C57BL/6 or BALB/c type, a program linked to the tissue of origin of the CD1d-deficient mouse and involving intrinsic genetic factors. And finally, we studied the influence of the half dose of CD1d in the development of iNKT cells. We were able to observe that the expression levels of the CD1d/ligand complex influence the differentiation of iNKT cells linked to the affinity of their TCR. All of our results allow us to shed decisive light on the elements that could influence the orientation of the lineage of iNKT subsets.