Déterminer le rôle du récepteur de mort Fas/CD95 dans la co-stimulation des cellules T

Deciphering the role of the death receptor Fas/CD95 in T cell co-stimulation

• Auteur / Autrice : Giorgia Miloro
• Direction : Anne-Odile Hueber
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 11/12/2020
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Côte d’Azur (2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biologie Valrose
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Rieux-Laucat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Rieux-Laucat, Hai Tao He, Aurélie Rossin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Frédéric Rieux-Laucat, Hai Tao He

Mots clés

Mots clés contrôlés

Système immunitaire

Immunothérapie

Lymphocytes T

Lymphocytes -- Activation

Antigènes CD95

Mots clés libres

Récepteur de mort Fas

Activation des lymphocytes T

Point de contrôle immunitaire du TCR

Immunothérapie

Co-stimulation du TCR

Système immunitaire

Death receptor Fas

T cell activation

TCR immune checkpoint

Immunotherapy

TCR co-stimulation

Immune system

Résumé

Fas (CD95 / TNFRSF6), un récepteur transmembranaire de type I de la superfamille des récepteurs au TNF (TNFR), est un activateur de mort cellulaire bien connu. Cependant, il a également été impliqué dans des fonctions de non-mort cellulaires, telles que la survie, la différenciation et la migration. Alors que la cascade moléculaire qui initie l'apoptose lors de l'engagement de Fas avec son ligand FasL est particulièrement bien décrite, les informations concernant les mécanismes moléculaires sous-tendants les voies non apoptotiques médiées par Fas sont rares.Comme indiqué par les manifestations d’auto-immunité et de lymphoprolifération chez les patients ALPS porteurs de mutations dans le récepteur ou dans son ligand, le système Fas / FasL joue un rôle majeur dans l'homéostasie des lymphocytes T et dans le contrôle de l'auto-immunité et du cancer. D'un côté, la mort médiée par Fas a été décrite comme critique pour (i) la suppression des lymphocytes autoréactifs, et donc dans le maintien de la tolérance périphérique; (ii) le contrôle du nombre de lymphocytes activés par des antigènes faibles lors d'infections par des pathogènes.De l'autre côté, certaines fonctions de non mort de Fas ont été décrites dans les cellules T, parmi lesquelles le rôle de Fas comme récepteur co-régulateur de l’activation du TCR. Malgré l'importance potentielle de ce rôle dans les stratégies immunothérapeutiques, seules quelques études controversées liées à cette implication ont été réalisées. En effet, alors que plusieurs études ont décrit Fas comme un récepteur costimulateur du TCR, d'autres ont défini une inhibition de l'activation des lymphocytes T lors d’une stimulation concomitante de Fas et du TCR. Dans ce contexte, l'objectif de mon projet de thèse consistait à disséquer moléculairement la co-signalisation Fas-TCR.En utilisant à la fois des cellules T primaires et des lignées cellulaires portant un TCR transgéniquespécifique, nous avons pu définir Fas comme un récepteur co-stimulateur. En exploitant les approches biochimiques ainsi que la cytométrie en flux et la microscopie, nous avons déchiffré la co-stimulation Fas-TCR à la fois au niveau fonctionnel et moléculaire. Premièrement, nous avons montré que la co-stimulation Fas-TCR se produit à la fois dans les cellules T naïves et les cellules T mémoire ainsi que dans les souspopulations CD4 + et CD8 +. Moléculairement, nous avons décrit que Fas renforce la signalisation TCR dès les étapes précoces, puisque la phosphorylation des premières protéines impliquées dans l'activation du TCR est augmentée. En outre, les formes membranaires et solubles de FasL sont capables d'initier le signal co-stimulateur de Fas. Enfin, nous avons pu exclure l'implication de FADD et Caspase-8, premiers acteurs de la signalisation Fas, dans la co-activation, et , de manière importante, l'implication du domaine de mort de Fas, suggérant le rôle d'un autre domaine de Fas . Décrire les mécanismes moléculaires et le contexte dans lequel la co-stimulation Fas-TCR se produit pourrait être d'une importance cruciale dans la compréhension de la physiopathologie de Fas dans les cellules T, mais également pour l’établissement de futures stratégies immunothérapeutiques.

Fas (CD95/TNFRSF6), a type-I transmembrane receptor of the tumor necrosis factor receptor (TNFR) superfamily, is a well-known cell death activator. However, it has been also implicated in non-cell death processes including cell survival, differentiation, migration. Whereas the molecular cascade that initiates apoptosis upon Fas engagement with its ligand FasL is particularly well described, the informations concerning the molecular mechanisms underlying the Fas mediated non-apoptotic pathways are sparse.As indicated by the induction of autoimmunity and lymphoproliferation in ALPS patients harboringmutations in either the receptor or its ligand, the Fas/FasL system plays a major role in T cell immune homeostasis and thus, in the control of autoimmunity and cancer. On one side, the Fas mediated death has been described critical for (i) the deletion of autoreactive lymphocytes, and thus in the maintenance of peripheral tolerance; (ii) the control of the number of lymphocytes activated by weak antigens during pathogen infections.On the other side, and beyond cell death induction, some Fas non-death pathways have been described in T cells, among which the role of Fas as co-regulatory receptor for the TCR during its activation. Despite the potential importance of this role in immunotherapeutic strategies, only few and controversial studies related to this involvement were done. Indeed, whereas several studies have described Fas as a TCR co-stimulatory receptor, others defined an inhibition of T cell activation by Fas-TCR concomitant stimulation. In this context, the aim of my PhD project consisted into molecularly dissect the Fas-TCR co-signaling.By using both primary T cells and cell lines bearing a specific transgenic TCR, we could define Fas as a costimulatory receptor. By exploiting biochemical approaches as well as flow cytometry and microscopy we could decipher the Fas-TCR crosstalk both at functional and molecular level. First, we show that Fas-TCR costimulation occurs in both naïve and in memory T cells as well as in both CD4+ and CD8+ T cell subpopulations.Molecularly, we could describe that Fas enhances the TCR signaling at membrane proximal level, since the phosphorylation of the first proteins involved in TCR activation is increased. Furthermore, both membrane-bound and soluble FasL are capable to initiate Fas co-stimulatory signal. Lastly, we could exclude the involvement of FADD and Caspase-8, first actors of Fas signaling, in the co-activation, and even more importantly, the involvement of the death domain of Fas cytoplasmic tail, unveiling the implication of another Fas receptor domain. To describe the molecular mechanisms and the context where Fas-TCR co-stimulation occurs might be of an outstanding importance in the comprehension of Fas physiopathology in T cells and for future studies that might involve its potential for immunotherapeutic strategies.