Prévention du rejet d'allogreffe par les lymphocytes T régulateurs : mécanismes de maintenance de la tolérance à long terme

Regulatory T cell-mediated prevention of allograft-rejection : mechanisms of long-term persistence of tolerance

• Auteur / Autrice : Lise Pasquet
• Direction : Joost Van Meerwijk
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunologie
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lymphocytes T

Prévention

Rejet de greffe

Mots clés libres

Lymphocytes T Régulateurs

Transplantation

Tolérance infectieuse

Résumé

L'activation du système immunitaire de l'hôte conduisant au rejet d'un organe greffé est un obstacle majeur en transplantation. Les drogues immunosuppressives actuellement utilisées en clinique inhibent efficacement le rejet aigu mais pas le rejet chronique. De plus, ces drogues réduisent l'activation du système immunitaire dans sa globalité, augmentant ainsi la sensibilité des patients aux infections opportunistes et à la survenue ou la réactivation de tumeurs. Le développement de nouvelles thérapies inhibant de façon spécifique les rejets aigu et chronique avec de moindres effets secondaires est par conséquent essentiel. Notre laboratoire a développé une thérapie expérimentale innovante induisant la protection efficace et durable d'allogreffes chez la souris. Des lymphocytes T régulateurs (Treg) spécifiques pour les antigènes du donneur sont co-injectés avec une greffe de moelle osseuse dans un animal pré-conditionné assurant par la suite la pérennité d'une allogreffe de peau ou de cœur. Nous avons constaté une disparition progressive, dans le sang et les organes lymphoïdes, des Treg injectés apportant l'interrogation de la nécessité de leur persistance pour maintenir une tolérance efficace à long terme. Afin de répondre à cette question, nous avons utilisé un modèle de souris permettant la déplétion spécifique des Treg injectés. Les souris transgéniques '' DEREG '' expriment le récepteur à la toxine diphtérique sous le contrôle du promoteur de Foxp3 conférant aux Treg seuls une sensibilité à cette toxine. En utilisant des Treg purifiés de souris DEREG pour protéger les allogreffes de moelle osseuse, nous montrons tout d'abord que les Treg sont indispensables à l'induction de la tolérance mais pas à sa persistance. L'analyse du répertoire des lymphocytes T CD4 de l'hôte a révélé la présence d'une délétion centrale et périphérique des cellules T de l'hôte spécifiques pour des antigènes du donneur. De façon importante, nous montrons que la persistance des Treg injectés n'est pas nécessaire non plus à la maintenance des allogreffes de peau. Ceci suggère l'implication d'autres mécanismes actifs de maintien de la tolérance. Afin de tester cette dernière hypothèse, nous avons éliminé, par injection de la toxine diphtérique, les Treg injectés ainsi que les Treg de l'hôte DEREG. Alors que dans les souris ainsi traitées la greffe de moelle osseuse persiste, la greffe de peau est rapidement rejetée. Il s'avère donc que les Treg injectés aient transféré leur potentiel tolérogène aux Treg de l'hôte, maintenant ainsi la tolérance aux allogreffes de peau. En conclusion, les Treg administrés sont nécessaires à l'induction d'une protection de l'allogreffe de moelle osseuse. Des mécanismes centraux et périphériques permettent d'éliminer les cellules T de l'hôte spécifiques du donneur assurant à eux seuls la préservation de la greffe de moelle osseuse. En parallèle, les Tregs injectés transmettent leur potentiel tolérogène aux Treg de l'hôte, nécessaire au maintien de la tolérance envers une greffe de peau. L'ensemble de ces mécanismes permet une protection à long terme des allogreffes, même en l'absence de survie des Treg injectés.

Transplantation is frequently the only therapeutic option to replace defective organs or tissues. In the most frequent case of allogeneic transplantation, the major obstacle is activation of the host's immune system leading to allograft rejection. Immunosuppressive drugs efficiently avoid acute rejection and thereby markedly prolong graft survival, but they do not prevent chronic rejection. Moreover, these drugs globally down-modulate the host's immune system, increasing the patient's susceptibility to opportunistic infections and to cancers. Development of therapies specifically inhibiting acute and chronic rejection with limited side effects is therefore essential. We developed an innovating murine model in which bone marrow, skin and heart allograft rejection is durably prevented. Regulatory T cells (Tregs) specific for donor-antigens were injected in pre-conditioned animals that also received a bone marrow allograft. Thus generated hematopoietic chimeras were then transplanted with skin or heart allografts. Tregs of direct and indirect alloantigen-specificity entirely prevented acute and chronic rejection. In these mice, we observed progressive loss of injected Treg in blood and lymphoid organs eliciting the question if Treg survival is important for long-term transplantation persistence. To provide an answer, we used a murine model allowing the specific elimination of injected Tregs. By in vivo depleting injected Treg, we demonstrated that these cells are essential for induction of tolerance to allogeneic bone marrow, but not for its maintenance. We showed that at later time-points host T cells specific for donor-antigens were deleted in the thymus and in the periphery. Central tolerance mechanisms therefore appear to assure maintenance of the bone-marrow allograft. The same results were observed with skin allografts irrespectively of whether the cells were depleted before or after placing the skin allograft. This observation suggests the implication of active tolerance mechanisms. The depletion of injected and endogenous Treg before skin graft indeed revealed that host Treg are essential for survival of skin but not of bone marrow allografts. In conclusion, injected Tregs are essential during the induction-phase of tolerance to bone marrow allografts. Central and peripheral mechanisms then ensure deletion of donor specific T cells. In the same time, injected Treg induce the emergence of host Treg which become fully capable of protecting skin allografts. These mechanisms allow for long-term protection of allografts even after injected Tregs have waned away.