Analyse des interactions entre lymphocytes T CD8 et neurones au moyen du modèle de neuroinflammation induite par le Bornavirus

par Grégoire Chevalier

Thèse de doctorat en Neuro-immunologie

Sous la direction de Daniel Gonzalez-Dunia et de Roland Liblau.

Soutenue en 2011

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Les lymphocytes T CD8 cytotoxiques (CTL) sont aujourd'hui considérés comme des acteurs clés dans diverses pathologies neuroinflammatoires ou neurodégénératives, telles que la sclérose en plaques, l'encéphalite de Rasmussen ou la maladie d'Alzheimer. On présume qu'ils participent aux lésions neuronales observées dans ces pathologies bien que leur contribution précise reste à déterminer. En effet, la possibilité que les neurones puissent représenter une cible pour les CTL reste controversée, notamment parce que les neurones expriment peu de molécules du complexe majeur d'histocompatibilité de classe I (CMH-I) en conditions physiologiques. Dans ce contexte, l'objectif général de ma thèse était donc d'analyser les interactions entre CTL et neurones, ainsi que leurs conséquences, au moyen d'un modèle original de neuroinflammation. Pour cela, j'ai utilisé le modèle de neuroinflammation induite par l'infection avec le virus de Borna (BDV). L'infection intracérébrale du rat Lewis avec ce virus neurotrope, absolument non cytolytique aussi bien in vivo qu'in vitro, est connue pour induire une inflammation médiée par les CTL. Les CTL purifiés à partir du cerveau de rats infectés sont incubés ex vivo avec des cultures primaires de neurones corticaux de rats Lewis, préalablement infectées par le BDV. Ainsi, j'ai pu analyser la dynamique et les conséquences de l'interaction entre CTL et neurones, en utilisant notamment des techniques d'imagerie en temps réel. D'une part, j'ai pu observer que l'infection par le BDV induit l'expression de CMH-I à la surface des neurones, les rendant potentiellement susceptibles à l'attaque par les CTL. D'autre part, les CTL sont préférentiellement recrutés dans le cerveau des rats infectés et surexpriment fortement des effecteurs cytolytiques en terme d'ARNm. De plus, suite à l'incubation avec des neurones infectés, les CTL purifiés à partir du cerveau peuvent sécréter de l'IFN-gamma, alors que ce n'est pas le cas suite à une stimulation avec des neurones non infectés ou lorsque les CTL sont purifiés à partir de la périphérie. Par la suite, l'enregistrement en temps réel des interactions CTL-neurones a révélé que la mobilité des CTL est sévèrement réduite, et ce de façon dépendante de l'interaction avec le complexe CMH-I/antigène viral, suggérant une interaction spécifique avec les neurones. En outre, l'observation de neurones marqués à la calcéine a permit de montrer des changements rapides de la morphologie neuronale, dépendant encore une fois du CMH-I. Afin d'étudier les propriétés électrophysiologiques des neurones pendant cette attaque par les CTL, nous avons enregistré l'activité électrique de réseaux de neurones corticaux mis en culture sur des supports à électrodes multiples en collaboration avec le Pr. Le Masson (Inserm U862). De façon surprenante, l'analyse fonctionnelle des neurones montre que le réseau neuronal reste électriquement actif durant cette période. De plus, les neurones semblent assez résistant à l'attaque par les CTL puisque l'activation des caspases 3 et 7, indiquant l'induction de l'apoptose, n'est détectée qu'au bout de 4 heures de co-incubation. Dans leur ensemble, ces données suggèrent que la dynamique de l'attaque neuronale par les CTL semble être différente de celle d'une cible conventionnelle.

  • Titre traduit

    Exploring the mechanisms of axonal and neuronal damge caused by cytotoxic CD8 T cells


  • Résumé

    Cytotoxic CD8 T cells (CTLs) are increasingly recognized as key players in various inflammatory and degenerative central nervous system (CNS) disorders, such as multiple sclerosis, Rasmussen's encephalitis or Alzheimer's disease. CTLs are believed to actively contribute to neuronal damage in these CNS conditions although their relative contribution remains elusive. Indeed, the possibility that neurons could represent a target for CTLs is still controversial, in part due to the paucity of Major Histocompatibility Complex (MHC) class I expression by neurons. Given this context, the general aim of my thesis was to analyze the dynamics of interaction between CTLs and neurons and bring new information about the mechanisms of neuronal injury caused by CTLs. To address this question, I used the model of neuroinflammation induced by neurotropic Borna Disease Virus (BDV). Intracerebral infection of adult Lewis rat with BDV, a non-cytolytic virus, is known to induce a CD8 T cell-mediated inflammation. CTLs ex vivo purified from brains of BDV-infected animals were co-incubated with primary cultures of cortical neurons infected by BDV. I could then assess the dynamics and consequences of CTL interaction with neurons, using live-cell imaging and time-lapse microscopy techniques. On one hand, I observed that BDV infection induces MHC class I expression on neurons, rendering them susceptible to CTL attack. On another hand, CTLs are preferentially recruited in the CNS of infected rats, expressing high amounts of cytolytic effector mRNA. Moreover, upon incubation with infected neurons, ex vivo brain-purified CTL produce IFN-gamma, which is not the case when incubated with non-infected neurons or for peripheral CTLs. Thereafter, live-cell imaging of CTL-neuron interaction revealed that CTL mobility was dramatically reduced in an MHC class I-dependent manner, suggesting specific interaction with neurons. Analysis using calcein staining showed changes in neuronal morphology, once again dependent on MHC class I expression. In order to investigate the effect of CTL attack on neuronal electrical properties, we recorded electrical activity of neuronal networks seeded on MicroElectrode Array (MEA), in collaboration with Pr. Le Masson (Inserm U862). Surprisingly, this analysis revealed that the neuronal network remains functionally active during this period. Moreover, neurons appeared to resist quite well to this initial CTL contact, since caspase-3 and -7 activation, indicating apoptosis induction, was detected only 4 hours after co-incubation. Taken together, these data suggest that the dynamics of CTL-neuron interaction may be quite different to that of a classical CTL target. Taken together, these data suggest that the dynamics of CTL-neuron interaction may be quite different to that of a classical CTL target.

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  • Détails : 1 vol. (300-41 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 259-300

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2011 TOU3 0095
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