Insights into the physiology of the gamma-delta T lymphocytes through the interaction of the cytomegalovirus with its immunocompromised human host

Insights into the physiology of the gamma-delta T Physiologie des lymphocytes T gamma-delta dans l'interaction du cytomégalovirus avec son hôte immunodéprimé

• Auteur / Autrice : Hannah Kaminski
• Direction : Julie Dechanet-Merville
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie -immunologie
• Date : Soutenance le 22/12/2020
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : ImmunoConcEpT Immunologie Conceptuelle, Expérimentale et Translationnelle (Bordeaux ; 2003-....)
• Jury : Président / Présidente : Christelle Retière
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Julie Dechanet-Merville, Christelle Retière, Olivier Thaunat, David Vermijlen, Isabelle Pellegrin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Thaunat, David Vermijlen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Immunosuppresseurs

Cytomégalovirus

Rein -- Transplantation

Mots clés libres

LT gamma delta

Cmv

Transplantation rénale

Inhibiteurs de mTOR

Gamma-Delta T cells

Cmv

Kidney transplantation

MTOR inhibitors

Résumé

Le cytomégalovirus est une cause infectieuse majeure de morbi-mortalité après une transplantation rénale. Une meilleure connaissance des acteurs du système immunitaire impliqués dans la réponse contre le CMV et de l'effet des médicaments immunosuppresseurs sur ces acteurs permettrait d'améliorer la prise en charge des patients. Nous avons précédemment démontré que les lymphocytes T γδ (LTγδ) (et plus particulièrement les populations n'exprimant pas la chaine Vδ2 du TCR) avaient des caractéristiques de cellules adaptatives et étaient des cellules effectrices clés répondant au CMV et associées à la guérison. Dans un premier temps, nous avons analysé le répertoire et les fonctions des lymphocytes T γδ Vδ2neg naïves pour mieux connaître leurs propriétés "innées" grâce à une analyse transcriptomique à l'échelle de la cellule (single cell RNASeq). Deuxièmement, un sous-groupe de LTγδ, les Vγ9negVδ2pos ayant également des caractéristiques adaptatives a été récemment décrit chez l'adulte. Nous avons montré que ces LTγδ Vγ9negVδ2pos sont également des composants de la réponse immunitaire contre le CMV tout en présentant des caractéristiques distinctes de celles des LTγδ Vδ2neg. Notamment, les LTγδ Vγ9negVδ2pos étaient le seul sous-groupe de LTγδ dont l'expansion était corrélée à la gravité de la maladie à CMV. Par conséquent, ce travail évalue un nouvel acteur dans la réponse immunitaire contre le CMV et ouvre des perspectives cliniques intéressantes pour l'utilisation des LTγδ Vγ9negVδ2pos comme immuno-marqueur de la gravité de la maladie à CMV.Enfin, nous avons analysé l'effet des inhibiteurs mTOR (mTORi), traitement anti-rejet utilisé en transplantation rénale, sur les lymphocytes T spécifiques du CMV. En effet, les mTORi sont associés à une moindre incidence d'infection à CMV chez les receveurs séropositifs (R+) de greffes de rein (KTR) mais leur impact sur la réponse T n'est pas connu. Nous avons émis l'hypothèse que la réactivation du CMV chez les patients R+ pourrait être due à une dysfonction des lymphocytes T qui pourrait être améliorée par les mTORi. Nous avons d'abord montré que les lymphocytes T alpha-bêta et gamma-delta présentaient un phénotype plus dysfonctionnel (LAG3+, TIM3+, PD-1+, CD85j+) à la transplantation chez les 16 R+ KTR chez qui survenait une réactivation sévère du CMV par rapport aux 17 patients sans reactivation ou avec une infection spontanément résolutive. Les patients sous mTORi (n=27) avaient une proportion diminuée de lymphocytes T alpha-beta et gamma-delta PD-1+ et CD85j+ par rapport aux patients traités par acide mycophénolique (MPA) (n=44), ce qui était corrélé avec une fréquence et une gravité moindre des infections à CMV. Les patients sous mTORi présentaient également des proportions plus élevées de lymphocytes T cytotoxiques. In vitro, les mTORi augmentaient la prolifération, la survie et la production d'interferon-gamma contre le CMV par les lymphocytes T alpha-beta et gamma-delta. Les proportions de cellules PD-1+ et CD85j+ étaient également diminuées sous mTORi dans les deux sous-populations et leur profil majoritaire devenait "EOMES low/ Hobit high". Dans les lymphocytes T gamma-delta, l'effet des mTORi était lié à une augmentation de la signalisation TCR. Ces résultats révèlent (i) qu'une réplication sévère du CMV est associée à un profil dysfonctionnel des lymphocytes T et (ii) que les mTORi améliorent leur aptitude de façon associée au meilleur contrôle du CMV. Le phénotype de lymphocytes T dysfonctionnel pourrait représenter un nouvel immuno-marqueur chez les patients R+ pour prédire l'infection post-transplantation et aider à stratifier les patients qui devraient bénéficier du traitement mTORi.

Cytomegalovirus is a major infectious cause of mortality and morbidity following transplantation and a better knowledge about the immune cells acting against CMV and about their response to immunosuppressive drugs would help to better manage this life threatening infection. We have previously demonstrated that the tissue-associated adaptive Vδ2neg γδ T-cells are key effectors responding to CMV and associated to recovery. We analyzed here the repertoire and functions of naive Vδ2neg γδ T-cells to know better their "innate" properties against CMV. Secondly, an additional Vγ9negVδ2pos subgroup with adaptive functions has been recently described in adults. We demonstrated that these Vγ9negVδ2pos T-cells are also components of the CMV immune response while presenting with distinct characteristics from Vδ2neg γδT-cells. Notably Vγ9negVδ2pos T-cells were the only γδ T-cell subset which expansion tightly correlated with the severity of CMV disease. Consequently, we identified a new player in the immune response against CMV and open interesting clinical perspectives for using Vγ9negVδ2pos T-cells as an immune marker for CMV disease severity in immunocompromised patients.Finally, we analyzed the effect of mTOR-inhibitors (mTORi), immunosuppressive drugs, on CMV-specific T cells. Indeed, mTORi are inexplicably associated with a lower incidence of CMV infection in seropositive (R+) kidney transplant recipients (KTR). We hypothesized that CMV reactivation in R+ patients could be due to dysfunctional T cells that might be improved by mTORi. First we showed that both alpha-beta and gamma-delta T cells displayed a more dysfunctional phenotype (LAG3+, TIM3+, PD-1+, CD85j+) at day 0 in the 16 R+ KTR with severe CMV reactivation when compared to the 17 with spontaneously resolving or without CMV reactivation. Second, treating patients with mTORi (n= 27) decreased the proportion of PD-1+ and CD85j+ alpha-beta and gamma-delta T cells when compared to mycophenolic acid (MPA) treated patients (n=44), which correlate with the frequency and severity of CMV infections. mTORi-treated patients also lead to higher proportions of late-differentiated and cytotoxic gamma-delta T cells and increased percentages of IFN-gamma producing and cytotoxic alpha-beta T cells. In vitro, mTORi increased proliferation, survival and CMV-induced IFN-gamma-production of alpha-beta and gamma-delta T cells. mTORi also decreased PD-1 and CD85j expression in both subsets and shifted to a more efficient EOMESlow Hobit high profile. In gamma-delta T cells mTORi effect was related to increased TCR signaling. Those results reveal (i) that severe CMV replication is associated with a dysfunctional T cell profile and (ii) that mTORi improve their fitness in association with a better control of CMV. Dysfunctional T cell phenotype could represent a new biomarker in R+ patients to predict post-transplantation infection and help to stratify patients who should benefit from mTORi treatment.