Dynamique d'interaction entre lymphocites TCD8 + cellules dendritiques : bases moléculaires et implications pour les réponses immunes T CD8+

Molecular and functional analysis of dynamic CD8+ T cell and dendritic cell interactions in vivo

• Auteur / Autrice : Alix Scholer-Dahirel
• Direction : Sebastian Amigorena
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunologie
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mémoire immunologique

Activation des lymphocytes

Cellules dendritiques

Cytotoxicité immunologique

Lymphocytes T CD8+

Résumé

Les lymphocytes T CD8+ ont un rôle crucial dans l'élimination de nombreux pathogènes et de tumeurs. Or, la mise en place de réponse immune T CD8+ nécessite l'interaction directe des lymphocytes T CD8+ naïfs avec les cellules dendritiques présentant l'antigène. Lors de ces interactions, les lymphocytes T CD8+ intègrent un grand nombre de signaux qui contribuent à leur programmation dès les 1-2 premiers jours d'une immunisation. Pendant cette période, la dynamique des interactions entre lymphocytes T CD8+ naïfs et cellules dendritiques diffère selon qu'une immunité ou une tolérance est induite : il existe une corrélation entre les modalités d'interactions entre lymphocytes T CD8+ et cellules dendritiques, et la nature du programme de différenciation des lymphocytes T CD8+ induit par la reconnaissance de l'antigène. L'objectif de ma thèse était d'étudier les bases moléculaires de la dynamique d'interactions entre lymphocytes T CD8+ naïfs et cellules dendritiques et d'en analyser les implications pour les réponses immunes T. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressé à l'initiation des interactions entre lymphocytes T et cellules dendritiques. Nous avons observé que, lors de la mise en place de réponse immune T CD8+ pour un antigène donné, les lymphocytes T CD8+ polyclonaux interagissent préférentiellement avec les cellules dendritiques présentant cet antigène. Du point de vue fonctionnel, cette interaction préférentielle des lymphocytes T CD8+ polyclonaux avec les cellules dendritiques matures déjà impliquées dans la mise en place d'une réponse immune T CD8+ améliore considérablement l'activation de lymphocytes T CD8+ naïfs présents à de faibles fréquences et spécifiques d'autres antigènes présentés par ces mêmes cellules dendritiques. Ces résultats ont des implications profondes sur les stratégies de vaccinations anti-tumorales. Dans un deuxième temps, nous avons identifié des régulateurs moléculaires de la stabilité des interactions T-DCs. Nous montrons que la molécule d'adhésion ICAM-1 et la protéine WASp sont deux acteurs essentiels de la régulation de la durée des contacts entre lymphocytes T CD8+ et cellules dendritiques. Nous avons ensuite cherché à déterminer dans quelle mesure les contacts T-DC stables dépendant d'ICAM-l déterminent le devenir de la réponse immune T CD8+. En absence d'ICAM-l A, des interactions transitoires séquentielles induisent l'activation des lymphocytes T CD8+ naïfs, leur prolifération et leur différenciation en lymphocytes T cytotoxiques pendant les premiers jours suivant l'immunisation. En revanche, les interactions stables entre lymphocytes T CD8+ et cellules dendritiques dépendant d'ICAM-l déterminent la survie des lymphocytes T activés et la mise en place d'une mémoire immunologique. Enfin, nous avons découvert un nouveau mécanisme modulant la dynamique d'interaction T-DCs lors de l'initiation de réponses immunes T antitumorale : les lymphocytes T régulateurs lysent les cellules dendritiques in vivo. Ce phénomène requiert la présence de l'antigène tumoral à la surface des cellules dendritiques et dépend d'une voie de cytotoxicité impliquant la perforine. Les lymphocytes T régulateurs contrôlent donc le nombre de cellules présentatrices de l'antigène tumoral dans les ganglions drainant la tumeur. Ils inhibent ainsi l'arrêt des lymphocytes T CD8+ spécifiques de l'antigène tumoral et donc la mise en place d'une réponse immune anti-tumorale efficace.

Naive T lymphocytes scan dendritic cells in search for their cognate MHC-peptide complexes. During antigen recognition, T cells stop their migration in contact with dendritic cells. We show that during the initiation of antigen-specific CD8+ T cell responses, polyclonal CD8+ T cells are attracted selectively to those mature dendritic cells competent to present antigen to antigen-specific CD8+ T cells. Antigen-independent interactions with mature dendritic cells require the expression of CCR5 by the polyclonal T cells, and increase thé efficiency of induction of naïve CD8+ T cell responses. Therefore, ongoing CD8+ T cell responses help thé priming of naïve CD8+ T cells through thé CCR5-dependent reqoiitment of polyclonal CD8+ T cells to the dendritic cells that present antigen to cognate CD8+ T cells. The initiation of cytotoxic immune responses requires the direct interaction between naïve CD8+ T lymphocytes and dendritic cells (DCs). Multi-photon imaging in intact lymph nodes (LNs) showed that during priming, naïve T cells and DCs establish sequentially brief (i. E. Minutes) and long (hours) antigen-specific contacts. We show hère that ICAM-1 expression by mature DCs is critical for long-lasting contacts with CD8+ T cells, but dispensable for short-lived antigen-specific interactions. Serial brief DC-T cell contacts induced early CD8+ T cell activation, proliferation and effector CTL differentiation in the first few days after immunization. ICAM-1-déficient mature DCs, however, failed to jnduce fully effective priming, as CD8+ T produced reduced levels of IFN , were clonally depleted after 2 weeks, and the mice failed to respond to re-challenge. We conclude that ICAM-1-dépendent long lasting interactions between mature DCs and naïve CD8+ T cells determine the survival of activated CD8+ T cells and the establishment of effective memory. Regulatory T cells (Tregs) control autoimmune responses, but also limit the onset of effective anti-tumor immune responses, through yet ill-defined mechanisins. The rejection of established ovalbumine (OVA)-expressing MCA101 tumors required both the adoptive transfer of OVA-specific CD8+ TCR transgenic T cells (OT1) and the inactivation or depletion of FoxP3+ T cells. We show here that, in tumor-draining lymph nodes, FoxP3+ T cell inactivation or depletion induced, in addition to a marked arrest in the migration of OT1 T cells, increased numbers of dendritic cells (DCs) and enhanced CD8+ T cell priming by the tumor antigens. Using adoptive transfer of DCs and 2-photon live microscopy, we show that FoxP3+ T cells induce the death of DCs in tumor-draining lymph nodes, but not in the absence of tumors. DC-death required direct FoxP3+-DC contacts, and it was tumor-antigen- and perforin-dependent. We conclude that during anti-tumor immune responses, FoxP3+T cell-dependent DC death in tumor-draining lymph nodes limits the onset of CD8+ T cell responses.