Molecular and functional characterization of high avidity T cell receptors preferentially expressed by HIV-specific CD4 + T cells from HIV controllers

par Moran Galperin

Thèse de doctorat en Immunologie B3MI

Sous la direction de Lisa Chakrabarti.

  • Titre traduit

    Caractérisation moléculaire et fonctionnelle des TCR publics préférentiellement exprimés par les patients contrôlant spontanément l'infection à VIH


  • Résumé

    Les « HIV controllers » (HICS) sont de rares patients qui contrôlent spontanément la réplication du VIH en absence de thérapie antirétrovirale. Ces patients sont caractérisés par un taux normal de Cellules T CD4+ et le maintien d'une charge virale indétectable (< 50 copies d'ARN viral / ml de plasma), et montrent un très faible risque de progression vers le sida, de nombreux travaux suggèrent que le contrôle de la réplication virale chez ces patients est dû à une réponse cellulaire antivirale. Particulièrement efficace, notre équipe a montré que ces hics maintiennent des réponses T CD4+ très sensibles, associées à l'expression de TCRS ayant une forte avidité pour certains peptides gag du VIH. Il a été montré en particulier que les cellules T CD4+ de hics répondent à de très faibles concentrations de l'épitope immunodominant GAG293. Dans une première étude, nous avons montré que les cellules T CD4+ des hics maintiennent une population de cellules effectrices de type THI, caractérisées par une production importante d'IFN gamma et du marqueur de dégranulation CD107a en réponse à une stimulation par GAG293, notamment, ces réponses TH1 effectrices persistent malgré la faible quantité d'antigènes viraux présents dans l'organisme des hics. Par contre, les patients traités voient leurs réponses T CD4+ effectrices décroître avec le temps suite à une inhibition par l'IL-10, ce qui suggère la persistance d'une immunosuppression. Malgré la thérapie antirétrovirale prolongée (> 10 ans), la persistance de réponses effectrices T CD4+efficaces malgré une faible virémie pourrait s'expliquer par la présence de cellules T CD4+ de haute avidité chez les hics. Ces résultats nous ont conduit à explorer les niveaux d'expression de T-BET dans les cellules de hics ex vivo, car ce facteur de transcription est critique pour la différenciation des T CD4+ naïves en cellules de type THI. Les niveaux d'expression de T-BET se sont révélés supérieurs chez les cellules TCD4+ des hics par rapport aux cellules issues de donneurs sains. Néanmoins, nous n'avons pas détecté une augmentation de l'expression de T-BET dans les cellules T CD4+ des hics par rapport à celles des patients traités. La possibilité que l'expression de T-BET diffère dans les cellules T CD4+ spécifiques du VIH chez les HICS et chez les patients traités reste à être explorée. La réponse de haute avidité observée pour les cellules T CD4+ des HICS semble s'expliquer par une propriété intrinsèque de leur TCR, en effet, les tétramères de molécules CMH II chargés en peptide GAG293 lient plus efficacement les TCR présents à la surface des cellules T CD4+ + des HICS que celles des patients traités, indiquant une différence dans l'avidité intrinsèque des TCRS, pour identifier les déterminants moléculaires qui sous-tendent cette réponse de haute avidité, nous avons caractérisé le répertoire TCR des cellules T CD4+ spécifiques de l'épitope immunodominant GAG293, les HICS ont montré un répertoire TCR hautement biaisé, caractérisé par une expression préférentielle des chaînes TCR TRAV24 et TRBV2, la présence de motifs conservés au sein des régions CDR3 de ces deux chaînes, et une prévalence élevée de clonotypes publics (n"18 pour chaque chaine de TCR). Les clonotypes publics les plus représentés ont été capables de générer des TCR fonctionnels ayant de affinité de l'ordre du micromolaire pour le complexe PCMH II, ce qui est remarquablement élevé pour les TCRS restreints par le CMH II. Nous avons montré que les TCR de haute affinité spécifiques pour GAG293 sont capables de reconnaitre jusqu'à 5 allèles différents de HLA-DR, de plus, après transduction à l'aide de lentivecteurs, ces TCR ont conféré une réponse spécifique à GAG293 très sensible et polyfonctionnelle aux cellules T CD4+ primaires. Par ailleurs, l'expression de ces TCR dans des cellules T CDS+ leur a permis de répondre à GAG293, malgré l'absence du corécepteur CD4, ces résultats suggèrent que des clonotypes publics ayant une fonctionnalité plus efficace sont impliqués dans le contrôle de l'infection par le VIH. Le transfert de ces TCR dans des cellules hétérologues pourraient contribuer au développement de nouvelles approches immunothérapeutiques contre le VIH.


  • Résumé

    HIV controllers are rare individuals who spontaneously control HIV replication without the need for therapeutic intervention, these patients are characterized by normal CD4+ T cell counts and viral loads, which remain below the limit of detection (<50 RNA copies per milliliter plasma) for extended periods of time, importantly, HIV controllers very rarely progress to aids, accumulating evidence suggests that control of viral replication in these patients is mediated by a particularly efficient cellular immune response. Indeed, our team previously reported that HIV controllers maintain a population of specific CD4+ T cells of high functional avidity, these cells were shown to produce IFN gamma in response to minimal amounts of the immunodominant GAG293 peptide. In a first study, we have shown that HIV controller CD4+ T cells maintain a population of highly efficient effector cells, which are characterized by increased production of IFN gamma and the degranulation marker CD107A in response to stimulation with GAG293, notably, these THI responses persisted in HIV controllers despite the minimal amount of viral antigens available to induce such responses, in contrast, CD4+ T cells from treated patients showed increased expression of IL-10, indicating negative immunoregulation after long-term antiretroviral therapy, the persistence of efficient CD4+ T effector responses in spite of low antigenemia may be explained by the presence of high avidity CD4+ T cells in HIV controllers. These findings prompted us to explore the ex vivo expression patterns of T-BET, which is a key transcription factor driving the differentiation towards THI lineage, T-BET expression levels were higher in HIV controllers compared with healthy blood donors, However, we did not detect Increased T-BET expression in controller CD4+ T cells compared to patients receiving highly active antiretroviral therapy (haart), the possibility that T-BET expression differs in the HIV -specific CD4+ T cells of controllers and treated patients remains to be tested. The high functional avidity observed in controller CD4+ T cells could be explained by an intrinsic property of their t cell receptors (TCRS), which efficiently round GAG293-loaded MHC class-II tetramers, to identify the molecular determinants underlying this hight avidity response, we characterized the TCR repertoire directed at the immunodominant capsid epitope, GAG293. HIV controllers showed a highly skewed repertoire characterized by a predominance of the TRAV24 and TRBV2 variable gene families, the presence of conserved motifs in both CDR3 regions, and a high prevalence of public clonotypes (N=18 for each TCR chain), the most prevalent public clonotypes generated TCR with affinities in the micro-molar range, at the high end of values reported for naturally occurring TCRS, the high-affinity GAG293-specific TCRS conferred broad HLA 11 cross-restriction, with up to 5 HLA-DR alleles recognized, high antigen sensitivity, and polyfunctionalityTo primary CD4+ T cells, in addition, CD8+ T cells could be redirected to target the conserved capsid major homology region by expressing a high-affinity GAG293-specific TCR, these findings indicate that TCR clonotypes with superior functions are associated with HIV control, amplifying or transferring such clonotypes may contribute to immunotherapeutic approaches that aim at a functional HIV cure.

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  • Détails : 1 vol.(259 f.)
  • Annexes : 723 réf.

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