Médiateurs lipidiques de l'inflammation et populations lymphocytaires au cours des infections à Pneumocystis : études cliniques et modèle murin

Lipid mediators of inflammation and lymphocyte populations during pneumocystis infections : clinical studies and mouse model

• Auteur / Autrice : Eléna Charpentier
• Direction : Xavier Iriart
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 30/09/2020
• 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)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Antoine Berry
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Laurence Delhaes, Pierre Duffau, Magali Chabé

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cellules T auxiliaires

Médiateurs de l'inflammation

Pneumocystose

Mots clés libres

Pneumocystis

Inflammation

Champignon

Pro-résolutif

Lipides

Lymphocytes

Pneumocystis

Inflammation

Fungus

Pro-resolutive

Lipids

Lymphocytes

Résumé

La pneumocystose (PCP) est une pneumonie interstitielle opportuniste due au champignon Pneumocystis jirovecii. Au cours de cette maladie, les lésions pulmonaires sont davantage liées à une réponse inflammatoire excessive de l'hôte, qu'à une action cytopathogène directe du champignon. Les lymphocytes dont les T CD4 sont des cellules clés de la réponse immune contre P. jirovecii. Néanmoins, les connaissances restent limitées sur le rôle spécifique des sous-populations lymphocytaires au cours de la PCP. Par ailleurs, les lipides pro-inflammatoires et pro-résolutifs de l'inflammation (SPM) ont été très peu étudiés dans le cadre de la PCP. Ce travail de thèse avait pour objectif d'étudier les réponses lymphocytaires et les réponses lipidiques pro-inflammatoires et pro-résolutives au cours de la PCP grâce à deux études cliniques et une étude expérimentale sur modèle murin. La première étude clinique, réalisée chez des patients immunodéprimés atteints ou non de PCP, a montré un taux de lymphocytes B (LB) sanguins plus fréquemment abaissé chez les sujets infectés. Chez les patients atteints de PCP, le ratio Th1/Th2 était significativement abaissé (Th1 sanguins diminués et Th2 augmentés) chez les patients décédés. Ceci était associé à une diminution des T CD8 cytotoxiques et des cellules NK chez les patients décédés. La 2ème étude sur modèle murin a mis en évidence une réponse immune différente à P. murina en fonction du statut immunitaire de l'hôte, en particulier la formation de structures iBALT (Induced Bronchus-Associated Lymphoid Tissue) regroupant des macrophages, des LB et lymphocytes T probablement CD4 Tfh chez les souris immunocompétentes mais absentes chez les souris immunodéprimées. En cas d'immunodépression, les différents profils de T CD4 helper étaient tous augmentés au pic de l'infection. Le dosage des lipides a montré l'implication de la prostaglandine E2 (PGE2) dans la physiopathologie de l'infection à P. murina, notamment pour les souris immunodéprimées qui avaient une concentration plus élevée en PGE2 au pic de l'infection. Ceci était accompagné d'une augmentation globale des SPMs, qui étaient au contraire peu modifiés chez les souris immunocompétentes. Un enrichissement du régime lipidique en oméga 6 améliorait l'évolution de la maladie, en association avec une diminution de la PGE2, une diminution globale des SPMs et une augmentation du ratio Th1/Th2. La PGE2 est connue pour inhiber la réponse Th1 et induire la production de SPMs, eux même inhibiteurs de la réponse Th1. Elle pourrait ainsi représenter un élément important dans la physiopathologie de la PCP. L'étude des lipides chez l'Homme a confirmé l'intérêt de la PGE2 dans la maladie car cet eicosanoïde était plus élevé chez les patients évoluant défavorablement, en lien avec une réponse Th1 diminuée et certains SPM plus élevés. Les patients évoluant défavorablement avaient aussi des acides gras oméga 6 totaux diminués et des acides gras oméga 9 augmentés par rapport aux patients évoluant favorablement. En conclusion, l'ensemble des données obtenues à partir des études cliniques et du modèle murin est en faveur de la coexistence de deux réponses à une infection par Pneumocystis, selon le statut immunitaire de l'hôte. Les réponses Tfh et LB semblent être majoritaires chez un hôte immunocompétent au sein de formations iBALT. A l'inverse, chez les hôtes immunodéprimés, en l'absence de T CD4 et/ou de LB, une réponse Th1/Tc1 pourrait être bénéfique pour l'élimination du champignon. La PGE2 qui oriente l'immunité de l'hôte vers une réponse Th2 et la résolution de l'inflammation pourrait s'opposer à la bonne élimination de Pneumocystis dans un contexte d'immunodépression. Des études complémentaires seront nécessaires afin de comprendre ces mécanismes et l'effet de l'apport nutritionnel en lipides, notamment en oméga 6. L'intérêt de la PGE2, des T CD4 Th1 et des T CD8 cytotoxiques en tant que marqueurs pronostiques de la PCP devra être confirmé à plus large échelle.

Pneumocystis pneumonia (PCP) is an opportunistic interstitial pneumonia caused by the fungus Pneumocystis jirovecii. In this disease, lung lesions are more related to an excessive inflammatory response of the host than to a direct cytopathogenic action of the fungus. Lymphocytes including CD4 T cells are key cells in the immune response against P. jirovecii. Nevertheless, knowledge remains limited on the specific role of lymphocyte subpopulations during PCP. In addition, pro-inflammatory and pro-resolving lipid mediators (SPMs) have been very little studied in PCP. The objective of this thesis work was to study lymphocyte responses, pro-inflammatory and pro-resolving lipid mediators during PCP through two clinical studies and an experimental mouse model study. The first clinical study, conducted in immunocompromised patients with and without PCP, showed that the levels of peripheral blood B cells (LB) were more frequently lowered in infected subjects. On the other hand, in patients diagnosed with PCP, the Th1/Th2 ratio was significantly reduced (Th1 decreased and Th2 increased) in deceased patients. This was associated with a decrease in cytotoxic CD8 T cells and in NK cells in the deceased patients. The second study, on a mouse model, demonstrated a different immune response to P. murina depending on the immune status of the host. Notably, the formation of an iBALT (induced Bronchus-associated lymphoid tissue) that included macrophages, LB and probably CD4+ follicular helper (Tfh) cells was observed in immunocompetent mice but was absent in immunocompromised mice. In immunosuppressed mice, the different CD4 T helper profiles were all increased at the peak of infection. Lipid assay showed the involvement of prostaglandin E2 (PGE2) in the pathophysiology of P. murina infection, particularly in immunosupressed mice that had a higher PGE2 concentration at the peak of infection. This was accompanied by an overall increase in SPMs, which were poorly modified in immunocompetent mice. An enrichment of the lipid diet with omega-6 fatty acids improved the disease progression, in association with a decrease in PGE2, an overall decrease in SPMs and an increase in the Th1/Th2 ratio. PGE2 is known to inhibit the Th1 response and induce the production of SPMs, which themselves inhibit the Th1 response. PGE2 may thus represent an important element in the pathophysiology of PCP. The study of lipids in humans has confirmed the interest of PGE2 in the disease because this eicosanoid was higher in patients with an unfavorable progression, in connection with a decreased Th1 response and some higher SPMs concentrations. Patients with an unfavorable evolution also had decreased total omega-6 fatty acids and increased omega-9 fatty acids compared to patients with a favorable evolution. In conclusion, all the data obtained from the clinical studies and the mouse model support the coexistence of two responses to Pneumocystis infection, depending on the immune status of the host. LB and Tfh cells appear to be the two major types of lymphocytes in the lungs of infected immunocompetent hosts, organized within iBALT formations. Conversely, in immunocompromised hosts, in the absence of CD4 T and/or LB, a Th1/Tc1 response may be beneficial for the elimination of the fungus. PGE2, which directs host immunity towards a Th2 response and resolution of inflammation, could thus hinder the elimination of Pneumocystis in an immunocompromised context. Further studies will be necessary to understand these mechanisms and the effect of lipid dietary intake, particularly of omega 6 fatty acids. The interest of PGE2, Th1 CD4 Tcells and cytotoxic CD8 T cells as prognostic markers of PCP will need to be confirmed on a wider scale.