Étude de la différenciation des lymphocytes T CD8 par des approches moléculaires au niveau cellule unique

Study of the CD8 T cells differentiation by molecular approaches at the single-cell level

• Auteur / Autrice : Margaux Prieux
• Direction : Jacqueline Marvel, Olivier Gandrillon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 10/05/2023
• Etablissement(s) : Lyon, École normale supérieure
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Biologie Moléculaire Intégrative et Cellulaire (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de biologie et modélisation de la cellule. Lyon (1987-….) - Centre International de Recherche en Infectiologie (Lyon ; 2013-....)
• Jury : Président / Présidente : Laurent Genestier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jacqueline Marvel, Olivier Gandrillon, Laurent Genestier, Luigia Pace, Marc Dalod, Céline Vallot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Luigia Pace, Marc Dalod

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cellules suppressives

Mots clés libres

Lymphocytes T CD8

Mémoire immunitaire

Trajectoire de différenciation

Qualité fonctionnelle

Transcriptomique en cellule unique

CD8 T cells

Immunological memory

Cell differentiation trajectory

Functional quality

Single-cell transcriptomics

Résumé

Les lymphocytes T (LT) CD8 sont des acteurs clés impliqués dans la lutte contre les pathogènes intracellulaires et les cellules tumorales. Le stade auquel les LT CD8 mémoires divergent des cellules effectrices reste discuté bien qu’un engagement précoce de la mémoire soit relativement admis. Les cellules mémoires générées sont d’une importance cruciale pour conférer une protection efficace et durable à l’hôte qui est notamment dépendante de la qualité fonctionnelle des cellules. Le contexte d’immunisation influence notamment les voies que suivent les LT jusqu’à la mémoire. En effet, la persistance d’un antigène dans le contexte d’une infection chronique ou d’un cancer, entraine les LT CD8 activés dans une voie de différenciation parallèle à la voie de l’infection aigue et mène à un dysfonctionnement des cellules mémoires. Nous avons ainsi étudié d’une part à quel stade les précurseurs de la mémoire sont générés et d’autre part, quel était l’impact d’une stimulation transitoire par une tumeur sur la qualité des LT CD8 mémoires par des approches en cellule unique. Pour ce premier axe, les outils de machine learning appliqués à des données de scRNA-seq ont permis de mettre en évidence que les précurseurs de la mémoire étaient générés en continu après une infection virale aigue avec un nombre croissant et acquérant les fonctions effectrices au cours du temps. Afin d’étudier la génération des précurseurs de la mémoire à des étapes précoces post-activation, nous avons développé un modèle d’activation des LT CD8 in vitro en présence ou absence d’IL2 exogène (IL2ex). Les données de scRNA-seq ont montré que l’IL2ex retarde la transition précoce des cellules T CD8 activées en cellules précurseurs de la mémoire, leur permettant d'acquérir des fonctions effectrices qui sont imprimées dans les cellules mémoires qu'elles génèrent. Pour le second axe, nous avons démontré qu’une stimulation unique par une tumeur était suffisante pour diminuer l’immunité protectrice des LT CD8 mémoires induits par la tumeur qui présentent des marqueurs d’épuisement et un défaut fonctionnel.

CD8 T cells are key players involved in the fight against intracellular pathogens and tumor cells. The stage at which memory CD8 T cells diverge from effector cells remains controversial, although early memory engagement is relatively accepted. The memory cells generated are of crucial importance for conferring effective and lasting protection to the host, which is dependent on the functional quality of the cells. The immunization context notably influences the pathways that T cells follow to memory. Indeed, the persistence of an antigen in the context of a chronic infection or cancer, drives the activated CD8 T cells in a differentiation pathway parallel to the pathway of the acute infection and leads to dysfunctional memory cells. We thus first studied at what stage the memory precursors cells are generated and, secondly, what was the impact of a transient stimulation by a tumor on the quality of memory CD8 T cells by single cell approaches. For this first axis, we demonstrate, using machine learning tools applied to scRNA-seq, that memory precursors cells were continuously generated after an acute viral infection with an increasing number and acquiring effector functions over time. In order to study the generation of memory precursors cells at early post-activation stages, we have developed an in vitro model of CD8 T cells activation in the presence or absence of exogenous IL2 (exIL2). The scRNA-seq data showed that exIL2 delays the early transition of activated CD8 T cells into memory precursor cells, allowing them to acquire effector functions that are imprinted in the memory cells they generate. For the second axis, we demonstrated that a single stimulation by a tumor was sufficient to decrease the protective immunity of tumor-induced memory T cells that exhibit markers of exhaustion and a functional defect.