Rôles des facteurs de transcription Foxo3 et Eomes dans la différenciation et les fonctions des lymphocytes T CD4

Roles of Foxo3 and Eomes in CD4 T cell differentiation and functions

• Auteur / Autrice : Michael Michieletto
• Direction : Anne Dejean
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunologie
• Date : Soutenance le 19/09/2018
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie Santé Biotechnologies (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Physiopathologie de Toulouse-Purpan (Toulouse ; 2002-2020)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Autoimmunité

Facteurs de transcription

Cellules T auxiliaires

Mots clés libres

CD4

Lymphocyte

Facteur de transcription

Auto-immunité

CD4

T cells

Transcription factor

Autoimmunity

Résumé

Les Lymphocytes T CD4 (LT CD4) sont des cellules du système immunitaire adaptatif extrêmement plastiques qui, en fonction des signaux présents dans le microenvironnement cellulaire, ont la capacité de se différencier en différentes sous-populations de LT CD4 possédant des fonctions distinctes. Ce processus est hautement régulé par l'expression de facteurs de transcription (FT) clés tels que T-Bet, GATA-3, RORgammaT et Foxp3, nécessaires à la mise en place des lignages Th1, Th2, Th17 et Treg respectivement. Néanmoins, ces protéines n'agissent pas seules, et d'autres facteurs de transcription sont nécessaires pour amplifier, soutenir et maintenir ces différents lignages. Chaque lignage permet de lutter efficacement face à différents types de pathogènes ; toutefois, si la réponse immune n'est pas adaptée, ils peuvent également être responsables du développement de maladies auto-immunes. Afin de mettre en évidence les voies de signalisation et les facteurs de transcription impliqués dans la différenciation des LT CD4 pathogènes, nous avons utilisé le modèle de l'Encéphalomyélite Auto-immune Expérimentale (EAE), un modèle murin de Sclérose En Plaques (SEP). Dans ce modèle, nous avons mis en évidence le rôle clef de deux facteurs de transcription, Foxo3 et Eomes, dans la différenciation des LT CD4. En effet, les souris déficientes en Foxo3 développent une EAE moins sévère que les souris WT, et cette moindre sévérité de la maladie est associée à une proportion réduite de cellules productrices d'IFN-gamma et de GM-CSF in vivo, suite à l'immunisation. L'analyse du transcriptôme des souris Foxo3KO et WT a révélé que la déficience en Foxo3 a pour conséquence une diminution drastique de l'expression du FT Eomes. Bien que cette protéine soit nécessaire à la mise en place des réponses cytotoxiques dans les LT CD8 et les NK, son rôle précis dans les LT CD4 reste peu connu. D'un point de vue moléculaire, nous avons pu prouver, par des techniques d'Immuno-Précipitation de la Chromatine (ChIP) et des analyses de gènes rapporteurs, que le FT Eomes est un gène cible direct de Foxo3 dans les LT CD4.[...]

CD4 T cells are extremely plastic, and depending on the cytokines that are present within the microenvironment, they have the ability to differentiate into several subpopulations. This process is finely regulated by the expression of Master Regulator of each lineage such as T-Bet, GATA-3, RORgammaT and Foxp3, that are mandatory for the differentiation of Th1, Th2, Th17 and Treg cells respectively. However, they do not act alone, and several other transcription factors are required to stabilize, amplify and lock CD4 T cell lineages. Each subpopulation of CD4 T cells is highly specialized in the elimination of particular types of pathogen; however, in case of dysregulation of the immune response, they can also be involved in the development of autoimmune diseases. In order to determine how such properties are acquired by pathogenic CD4 T cells, we used the Experimental Autoimmune Encephalomyelitis (EAE) model which mimic Multiple Sclerosis pathology. In this model, we identified two transcription factors, Foxo3 and Eomes, that are critical for the differentiation of a particular and highly pathogenic subset of CD4 T cell. Indeed, Foxo3-deficient mice develop a less severe disease as compared to WT littermate and this decreased disease severity is associated with a decreased proportion of IFN-gamma and GM-CSF producing cells. Transcriptomic analysis of Foxo3KO versus WT CD4 T cells revealed that the most downregulated gene within Foxo3KO CD4 T cells is Eomes, which is essential for/to the acquisition of cytotoxic functions and production of IFN-gamma by NK and CD8 T cells. At the molecular level, using Chromatin Immuno-Precipitation experiments and Luciferase assays, we showed that Eomes is a direct target gene of Foxo3 in CD4 T cells. Then, in order to determine which of the downregulated gene is responsible for the decreased production of IFN-gamma and GM-CSF, we decided to overexpress Eomes in Foxo3KO CD4 T cells. Eomes overexpression restored IFN-gamma and, to a lesser extent, GM-CSF production by CD4 T cells, thus indicating that Eomes is involved in IFN-gamma and GM-CSF regulation in CD4 T cells.[...]