Role of nuclear receptor RORα in regulatory T cells

Role de récepteur nucléaire ROR-alpha dans les lymphocytes T régulateurs

• Auteur / Autrice : Artemii Nikitin
• Direction : David Dombrowicz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunologie
• Date : Soutenance le 18/12/2019
• Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Récepteurs nucléaires, maladies cardiovasculaires et diabète (Lille) - Récepteurs Nucléaires, Maladies Métaboliques et Cardiovasculaires
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bart Staels
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Agnès Lehuen, Nicolas Venteclef

Mots clés

Mots clés contrôlés

Allergie et immunologie

Asthme

Diabète de type 2

Lymphocytes T régulateurs

Membre-1 du groupe F de la sous-famille-1 de récepteurs nucléaires

Allergie -- Aspect Immunologique

Asthme

Diabète non-insulinodépendant

Lymphocytes T régulateurs

Mots clés libres

Récepteurs nucléaires

Lymphocytes t régulateurs

Diabète de type 2

Asthme

Allergie

Nuclear receptors

Non-lymphoid tissue regulatory t cells

Type 2 diabetes

Asthma

Allergy

Résumé

Les facteurs de transcription de la superfamille des récepteurs nucléaires jouent de multiples rôles dans le développement et la fonction des lymphocytes T régulateurs (TREG). Les TREG sont des cellules régulatrices/suppressives qui contrôlent les réponses d’autres types cellulaires et l’homéostasie locale des tissus.Comme les TREG sont actives au sein de divers organes, tant à l’homéostasie qu’en conditions inflammatoires,ils doivent répondre à la fois aux contexte local au sein du tissus et à un environnement immunologiquement agressif tout en préservant leurs propriétés tolérogéniques au cours du temps. Ces caractéristiques apparemment antinomiques sont contrôlées par un réseau transcriptionnel complexe au sein duquel le facteur de transcription FOXP3 joue un rôle prédominant. Au cours des dernières années, de nombreuses études se sont intéressées aux TREG présent dans les tissus non lymphoïdes (NLT). Ces populations ont été étudiées aussi bien à l’homéostasie qu’en conditions inflammatoires dans diverses pathologies. Des facteurs de transcriptions spécifiques d’un tissus ou d’une fonction déterminées ont été mis en évidence et leur rôle régulateur dans le développement, l’activation, la migration et l’immunosuppression a été caractérisé. RORa est un récepteur nucléaire qui contrôle le développement cérebellaire et hépatique, le métabolisme systémique, la différenciation des lymphocytes auxiliaires TH17, des cellules lymphoïdes innées (ILC) de type 2 et 3. RORa est fortement exprimé dans les TREG des NLT, y compris dans le tissus adipeux viscéral (VAT), l’intestin et la peau. . . .Ces populations de TREG exprimant RORa ont été associées à diverses pathologies. Cependant seule une étude récente a été consacrée à leur rôle précis. L’implication de RORa dans de nombreuses fonction, sa forte expression au sein des TREG des NLT nous a poussé a étudier le rôle de ces TREG exprimant RORa dans diverses pathologies. Dans ce butit, nous avons généré des souris spécifiquement déficientes pour RORa au sein des TREG (RORaFoxp3/Foxp3 ). Nous avons émis l’hypothèse que RORa contrôle le développement ou la fonction des TREG en conditions homéostatiques et dans des pathologies inflammatoires des NLT. Aussi nous avons caractérisé le phénotype des animaux RORaFoxp3/Foxp3 et en particulier les TREG du VAT à l’homéostasie, où la réponse de type 2 est protectrice et dans un modèle d’obésité (et d’insulino-résistance) induit par l’obésité (DIO) dans laquelle nous avons mis en évidence un rôle protecteur important des TREG exprimant RORa dans ces deux conditions expérimentales. Nous également étudié la contribution de ces cellules dans un modèle d’inflammation allergique (AAI) induite par un acarien (HDM) caractérisé par une forte réponse de type 2 et montré une aggravation de la pathologie. Pour étudier le mécanisme moléculaire de l’action de RORa au sein des TREG, nous avons procédé à une analyse transcriptomique des cellules isolées dans diverses conditions expérimentales in vivo et in vitro et avons étudié le rôle de RORa dans les modifications épigénétiques au sein des TREG en caractérisation l’acétylation des histones dans le génome entier. Cette étude nous a permis de mieux appréhender comment les TREG étaient régulées par un facteur nucléaire à l’homéostasie et en conditions inflammatoires. Les récepteurs nucléaires représentent des cibles thérapeutiques intéressantes compte tenu de leur action pléiotropique et de leurs ligands de petite taille. Compte tenu de l’importance des TREG dans l’homéostasie tissulaire et dans de nombreuses pathologies, cibler de tels facteurs au sein d epopulations cellulaires spécifiques représente une stratégie prometteuse dans le case de RORa et des TREG.

Transcription factors of the nuclear receptor superfamily have a vast influence on development and function ofregulatory T cell (TREG) cells. TREG cells are suppressive immune cells of adaptive immune system. Their mainfunctions are control of inflammatory response mounted by other immune cells and maintenance of localtissue homeostasis. As TREG act at various sites of the body and both in homeostatic and inflammatory state,they need to adequately respond to local tissue-specific cues as well as adapt to aggressive immuneenvironments while preserving their long-lasting tolerogenic properties. This is achieved by weaving complextranscriptional networks, converging at transcription factors with various coordination functions, the mainbeing forkhead box P3 (FOXP3). During last few years, many studies focused on TREG cells found innon-lymphoid tissue (NLT). These populations of TREG are examined in the contexts of homeostasis and manyinflammatory diseases, and tissue- or function-specific transcription factor (TF) were assigned to some ofthem as regulators of development, activation, proliferation, stability, migration and suppressive functions.Retinoic acid receptor-related orphan receptor alpha (RORa) is a nuclear receptor, which controls cerebellumdevelopment, liver and whole-body metabolism and differentiation of T-helper (TH)17, type 2 innate lymphoidcells (ILC2) and type 3 innate lymphoid cells (ILC3). RORa is highly expressed in NLT TREG, includingpopulations in visceral adipose tissue (VAT), intestine and skin, and gets more and more mentions in thearticles dedicated to TREG in NLT. These RORa-expressing populations of TREG were all shown to be involvedin various pathologies. However, RORa role in TREG was directly addressed only once in a recent study. It’sactive involvement in various processes, high expression in NLT TREG and lack of knowledge make RORa anattractive target for investigation, to deepen current view of homeostasis control by TREG and thus betterunderstand mechanisms of development of associated diseases. To attain these objectives, a mouse strain withTREG-specific RORa deficiency was generated. Our central hypothesis is that RORa controls development orfunction of TREG cells in homeostasis of NLT and potentially in inflammatory diseases. For studying a role ofRORa in NLT TREG during control of tissue homeostasis, in particular, VAT TREG, we have charachterizedphenotype of untreated RORaFoxp3/Foxp3 mice and challenged mice with a model of diet-induced obesity(DIO). In both cases we have found an important role of TREG-expressed RORa. To further investigate a roleof RORa in TREG during pathologies and it’s contribution to various types of immune response we have testedan involvement of RORa in TREG in the model of allergic pathology, namely house dust mite (HDM)-inducedallergic airway inflammation (AAI) model.To elucidate molecular mechanisms of RORa action in TREG cells, we have performed gene expression profilingof TREG cells from examined tissues and conditions in vivo, as well as in vitro. We also have studied a role ofRORa in epigenetic landscape of TREG cells in vitro by probing histone acetylation marks genome wide. As aresult of this study, we have gained a broader understanding of TREG control by nuclear receptors and TF ingeneral in homeostatic conditions and during inflammation. Nuclear receptors proved to be useful targets fortherapeutic agents thanks to their versatile functions inside the cell and to ligand-dependency. Given thecrucial importance of TREG cells in organismal homeostasis and their involvement in numerous pathologies,targeting particular cues inside these cells may be a powerful tool in new treatment strategies. Results of ourstudy might serve as a basis for development of novel pharmaceutical agents targeting RORa.