Pathogénicité des lymphocytes dérivés de l'intestin dans la sclérose en plaques

Pathogenicity of gut-derived lymphocytes in multiple sclerosis

• Auteur / Autrice : Adrien Duran
• Direction : Nathalie Schmitt
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie - immunologie
• Date : Soutenance le 28/03/2022
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Bordeaux)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Immunology from Concept and Experiments to Translation - Composantes innées de la réponse immunitaire et différenciation
• Jury : Président / Présidente : Thierry Noël
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laure Michel, Capucine Picard, Christophe Jamin, Pierre Delobel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laure Michel, Capucine Picard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Intégrines

Lymphocytes B

Sclérose en plaques

Mots clés libres

Lymphocytes B intestinaux

Immunologie

Sclérose en plaques

Intégrine b7

Multiple sclerosis

Gut-derived B cells

Integrin b7

Immunology

Résumé

La sclérose en plaques (SEP) est une maladie auto-immune, inflammatoire chronique du système nerveux central. L’étiologie de la SEP est mal connue mais plusieurs facteurs, notamment génétiques et environnementaux sont associés à une susceptibilité à la SEP. L’intestin, exposé au microbiote intestinal, représente une interface majeure des cellules immunitaires avec l’environnement. Des études chez l’Homme ont montré que la composition du microbiote intestinal était différente entre sujets sains et patients SEP. Chez le modèle murin de la SEP, il a été observé que la composition du microbiote intestinal influence le développement de la maladie. De plus, les plasmocytes sécréteurs d’immunoglobulines de type A (IgA) présents dans le liquide céphalo rachidien des patients présentant une SEP active ont été montrés comme provenant majoritairement de l'intestin. Historiquement, un rôle des LB a été proposé dans la SEP suite à la découverte d’anticorps dans le liquide céphalo rachidien des patients SEP témoignant d’une expansion des LB. Or, le succès récent des thérapies de déplétion des LB a mis en évidence un rôle des LB indépendant de la production d’anticorps dans la pathologie de la SEP. Dans ce contexte, nous nous intéressons aux lymphocytes B (LB) dérivant de l’intestin dans la pathogénicité de la SEP. Pour identifier les LB dérivant de l’intestin nous utilisons l’expression de l’intégrine7. En effet, l’expression de l’intégrine b7 est induite chez les lymphocytes naïfs au niveau de site inducteur de l’intestin. Une fois exprimée, les lymphocytes rejoignent alors la circulation sanguine pour finalement revenir dans l’intestin grâce au ligand de l’intégrine b7, MADCAM, exprimé par les cellules endothéliales mucosales. L’expression de l’intégrine b7 par les lymphocytes dans le sang nous permet alors d’identifier les cellules dites « primées » dans l’intestin.Nous avons tout d'abord étudié le phénotype de ces LB dérivant de l’intestin chez les sujets sains puisque leurs propriétés sont peu connues. Nous avons pu observer que les LB IgD+ CD27+ dit marginaux b7+ ont un profil plus inflammatoire comparé aux LB mémoires (IgD- CD27+) dérivés ou non de l'intestin et aux LB marginaux n'exprimant pas l'intégrine b7. En effet, les LB marginaux b7+ sécrètent des niveaux de cytokines inflammatoires plus important notamment l'IL-6, le TNFa et la LT-a. De façon intéressante, cette population sécrète également plus d’IL-10, une cytokine régulatrice.Dans un second temps, nous avons étudié les caractéristiques des LB chez les patients atteints de SEP. Nous avons deux séries d’expériences. Dans la première série d’expérience, nous avons pu observer que les LB CD27+ de certains patients SEP exprimaient plus d’IL-6 que les LB de donneurs sains comme précédemment décrit dans la littérature. Nous avons pu déterminer que cette augmentation était due à une proportion plus élevée de LB mémoires exprimant l'intégrine b7+ capable de sécréter l'IL-6. Lors de la seconde série d'expérience, nous n’avons pas observé de différence entre les patients et les donneurs sains pour l’expression de l’IL-6 sans doute car les patients étudiés étaient sous immuno-modulateurs / immuno-suppresseurs et/ou ne présentaient pas une maladie active au moment des prélèvements.En résumé, chez les sujets sains, les LB de l’intestin présentent un profil cytokinique à la fois plus inflammatoire et régulateur potentiellement dû à leur exposition au microbiote intestinal. Dans la SEP, nous avons pu observer que la plus forte expression d’IL-6 par les LB décrite dans la littérature provenait des LB b7+, suggérant que les LB dérivés de l'intestin pourraient devenir pathogénique dans la SEP notamment en favorisant l’inflammation au niveau du système nerveux central.

Multiple sclerosis (MS) is a chronic inflammatory autoimmune disease of the central nervous system. The aetiology of MS is poorly understood but several factors, including genetic and environmental factors, are associated with susceptibility to MS. The gut, exposed to the intestinal microbiota, represents a major interface of immune cells with the environment. Studies in humans have shown that the composition of the gut microbiota is different between healthy subjects and MS patients. In the mouse model of MS, it has been observed that the composition of the gut microbiota influences the development of the disease. In addition, IgA-secreting B cells present in the cerebrospinal fluid of patients with active MS were found to mainly originated from the intestinal. In this context, we are interested in gut-derived B cells in the pathogenicity of MS. Historically, a role for B cells was proposed in MS following the discovery of antibodies in the cerebrospinal fluid of MS patients as it indicates an abnormal expansion of B cells. However, the recent success of B cell depletion therapies has highlighted a role for B cells independent of antibody production in MS pathology. We therefore aimed at determining the role of gut-derived B cells in MS pathology. To identify gut-derived B cells we used integrin b7 expression. Indeed, the expression of integrin b7 is initiated in naive lymphocytes at the inducer site of the intestine. Once expressed, the lymphocytes then enter the bloodstream and finally return to the intestine via the integrin b7 ligand, MADCAM, expressed by mucosal endothelial cells. The expression of integrin b7 by lymphocytes in the blood then allows us to identify the cells primed in the gut.We first studied the phenotype of these gut-derived B cells in healthy subjects in order to characterise them physiologically as they are poorly described in the literature. We were able to observe that IgD+ CD27+ B cells, also known as b7+ marginal B cells, have a more inflammatory profile compared to the memory B cells (IgD- CD27+) derived or not from the intestine and the marginal B cells not expressing the b7 integrin. Indeed, b7+ marginal B cells secrete higher levels of inflammatory cytokines, notably IL-6, TNFa and LT-a. Interestingly, this population also secretes higher levels of the immuno-regulatory cytokine IL-10.In a second step, we studied the characteristics of B cells in MS patients. We performed two sets of experiments. In the first set of experiments, we could observe that CD27+ B cells from some MS patients expressed more IL-6 than B cells from healthy donors as previously described. We determined that this higher secretion originates from b7+ memory B cells. In the second series of experiments, we did not observe any difference between patients and healthy donors for IL-6 expression, presumably because the patients studied were on immunomodulators/immunosuppressants and/or did not have active disease at the time of the sampling.In summary, in healthy subjects, B cells from the gut show both a more inflammatory and regulatory cytokine expression profile probably due to their exposure to the highly inflammatory environment of the intestine. In MS, we observed that the increased expression of IL-6 by B cells described in the literature is originated from b7+ B cells, suggesting that gut-derived B cells could be highly pathogenic in MS, notably by promoting inflammation in the central nervous system.