Rôle des macrophages CD169 dans les réponses immunitaires adaptatives cellulaires

Role of CD169 macrophages in cellular adaptive immune responses

• Auteur / Autrice : Francois-Xavier Mauvais
• Direction : Peter Van Endert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunologie
• Date : Soutenance le 28/11/2016
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Descartes (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Necker Enfants-Malades (Paris ; 2014-....) - Institut Necker Enfants-Malades / INEM - UM 111 (UMR 8253 / U1151)
• Jury : Président / Présidente : Martin Guilliams
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Martin Guilliams, Toby Lawrence, Karl-Sebastian Lang, Cédric Auffray
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Martin Guilliams, Toby Lawrence

Mots clés

Mots clés contrôlés

Phagosomes

Antigènes d'histocompatibilité de classe I

Présentation d'antigène

Cellules dendritiques

Immunologie

Mots clés libres

Macrophages CD169

Cellules dendritiques

Endosome

Phagosome

MHC-I

Immunité adaptative

Présentation croisée

Rate

CD169 macrophages

Dendritic cells

Endosome

Phagosome

MHC-I

Adaptive immunity

Antigen cross-presentation

Spleen

Résumé

L’acquisition d’une immunité efficace contre les infections nécessite l’initiation de réponses immunitaires adaptatives, notamment l’activation et la différentiation de lymphocytes T (LT) spécifiques de motifs antigéniques dérivés des microbes. Cette étape cruciale doit être orchestrée de façon minutieuse pour prévenir le développement de maladies inflammatoires ou auto-immunes et de nombreux travaux attribuent un rôle important aux cellules dendritiques (CDs). Une de leurs caractéristiques majeures est de présenter efficacement des motifs antigéniques générés en leur sein à partir de protéines exogènes pour leur chargement sur les molécules du complexe majeur d’histocompatibilité de classe II (CMH-II) et du CMH-I au cours du processus de présentation croisée. En ce qui concerne cette dernière, il n’est cependant pas clair si d’autres cellules possèdent des capacités similaires. Par exemple, la capacité des macrophages CD169+ à présenter l’antigène aux lymphocytes T (LT) est controversée : alors qu’ils occupent une place critique dans le contrôle de certaines tumeurs par les LT CD8+ cytotoxiques stimulés dans les ganglions, ils ne joueraient qu’un rôle indirect en transférant l’antigène aux CDs dans la rate. La difficulté à les isoler in vitro et les étudier in vitro et in vivo constitue un obstacle majeur pour déterminer leur rôle précis dans les réponses immunitaires adaptatives. Les objectifs de ce travail sont de : préciser la contribution des macrophages CD169+ de la rate dans l’induction des réponses immunitaires adaptatives in vivo; identifier les facteurs moléculaires et cellulaires intervenant dans la régulation des réponses innées et adaptatives par les sous-types de phagocytes. En mettant au point une stratégie unique de purification combinant gradient de densité et tri par cytométrie en flux multiplexe, nous avons montré que les cellules CD169+ de la rate possèdent une signature moléculaire et protéique comparable aux macrophages tissulaires. Nous avons placé les macrophages CD169+ de la rate aux côtés des CDs, au rang des cellules dotées d’une grande efficacité de présentation croisée de l’antigène aux LT CD8+. Lorsqu’un antigène est dirigé vers les macrophages CD169+ de la rate in vivo, les LT CD8+ naïfs spécifiques forment des contacts étroits et prolongés avec ces cellules, se différencient en lymphocytes effecteurs et mémoires. En cherchant à comprendre les mécanismes en rapport avec leur capacité hautement efficace de présentation croisée, nous avons observé que les macrophages CD169+, au contraire des CDs, n’utilisent pas la voie cytosolique mais une voie vacuolaire unique pour générer des peptides antigéniques pour les molécules du CMH-I ; de même le profil trafic intracellulaire des molécules de CMH-I est unique au sein des macrophages CD169+. Finalement, ce travail suggère un rôle marginal d’un compartiment cellulaire pourtant présent au sein des macrophages CD169+, dont nous avons préalablement identifié et caractérisé le rôle important dans les CDs: les endosomes de régulation Rab14+. En régulant la maturation phagosomale, ces endosomes contrôlent les réponses immunitaires adaptatives mais aussi innées et inflammatoires dans les CDs. Au total ce travail bouleverse certaines des connaissances actuelles sur les acteurs régulant les réponses adaptatives par leur capacité à présenter les antigènes et propose une nouvelle voie efficace d’apprêtement des antigènes et de production de complexes entre des peptides issus d’antigènes internalisés et des molécules du CMH-I.

Protective immunity against infections requires the initiation of adaptive immune responses, including the generation of cytotoxic T lymphocytes specific of antigenic motifs expressed by microbes. These processes have to be tightly regulated to avoid the persistence of inflammation and the development of autoimmunity. In this context, dendritic cells play a major role and can efficiently present exogenous antigenic material for loading onto the major histocompatibility class II molecules (MHC-II), but also MHC-I molecules in a process referred to as cross-presentation. However, it is not clear if other phagocytes have similar capacities. For example, the ability of CD169+ macrophages to present antigens to T cells is controversial: in the lymph nodes they generate protective immunity against tumors by cross-presenting tumor derived antigens, whereas in the spleen they may act as an antigen transfer platform for cross-presenting dendritic cells. The crucial barrier to determining their precise role in adaptive immunity is the difficulty to isolate them. The objectives of this work are to: clarify the contribution of splenic CD169+ macrophages in inducing adaptive immune responses; identify the molecular and cellular factors involved in the regulation of innate and adaptive immunity by phagocyte subsets. By developing a unique strategy that combines density gradients and cell sorting by flow cytometry, we showed that CD169+ cells have a molecular and protein signatures close to macrophages. We place the splenic CD169+ macrophages together with dendritic cells, in a group of professional antigen presenting cells capable of efficient cross-presentation. Following antigen targeting to splenic CD169+ macrophages, specific naïve CD8+ T cells form long-standing contacts with macrophages resulting in their activation and differentiation into effector and memory cells. Surprisingly, we found that CD169+ macrophages exclusively use a unique vacuolar antigen cross-presentation pathway to generate antigenic peptides for loading onto MHC-I, at variance with dendritic cells. Similarly, the profile of MHC-I trafficking is unique in CD169+ macrophages. Finally, this work suggests a marginal role of the regulatory Rab14+ endosomes, which we have previously characterized as important in regulating cross-presentation by dendritic cells, by controlling inflammatory responses and phagosomal maturation.