Mise en oeuvre des cellules dendritiques pour détecter et éliminer le VIH intracellulaire

Harnessing dendritic cells to detect and eliminate intracellular HIV

• Auteur / Autrice : Etienne Hatton
• Direction : Anne Hosmalin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunologie
• Date : Soutenance le 28/09/2020
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Cochin (Paris ; 2002-....)
• Jury : Président / Présidente : Yves Colin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yves Colin, Pascale Jeannin, Jenny Valladeau, Stéphanie Graff-Dubois, Bénédicte Manoury
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Pascale Jeannin, Jenny Valladeau

Mots clés

Mots clés contrôlés

immunologie

Infections à VIH

Interférons

Lymphocytes T

Aspect immunologique

VIH (virus)

Cellules dendritiques

Mots clés libres

Cellules dendritiques

Présentation croisée

Cellule vivante

VIH

Interféron

Lymphocytes T

Dendritic cells

Plasmacytoid dendritic cells

Cross-Presentation

Live cell

HIV

Interferon

T cells

Résumé

Les cellules dendritiques (DC) sont des cellules-sentinelles à l'interface entre réponses immunitaires innées et adaptatives. Les DC plasmacytoïdes (pDC), conventionnelles (cDC1, cDC2) et transitionnelles (tDC) ont chacune leurs spécificités de modulation positive ou négative. Lors de l'infection aiguë par VIH, les DC plasmacytoïdes (pDC) sont en grande partie responsables de la forte production d'interférons (IFN) de type I, qui réduit la charge virale. Lors de l'infection chronique, la stimulation IFN persistante entraîne une hyperactivation du système immunitaire et un épuisement des lymphocytes T CD8+ cytotoxiques. Sous antirétroviraux, les patients ne développent plus le SIDA, mais conservent des réservoirs viraux et restent exposés à des complications métaboliques parallèles à l'activation des monocytes et des DC. Nous avons étudié les IFNs produits par les DC humaines en réponse aux cellules infectées par VIH et leur influence sur la présentation croisée aux lymphocytes T CD8+. Nous avons mesuré les réponses IFN de type I et III au cours de l'infection chronique par VIH-1 et par VIH-2, qui est moins pathogène. In vivo, les PBMC de personnes de la région parisienne vivant avec VIH (PVVIH)-1 ou -2 (études HIV-IFN; Immunovir-2, cohorte ANRS-CO5) produisaient des ARN codant pour IFN-lambda1 et -alpha2. Le niveau plasmatique d'IFN-alpha était plus élevé chez les 19 PVVIH-2, mais aussi chez les 8 témoins originaires comme eux d'Afrique de l'Ouest, que chez les 15 PVVIH-1 ou chez les 8 témoins de l'EFS de Paris. In vitro, au sein de PBMC de donneurs, les pDC produisaient les ARN et protéines des IFN-lambda en réponse à des cellules H9 infectées par VIH-1 ou -2. Cette stimulation induit leur maturation, et en cascade celle des cDC, qui ne montrent pas de réponse intrinsèque. Donc la moindre pathogénicité du VIH-2 n'est pas liée à un manque de transcription d'IFN-lambda par les PBMC des patients ni à un manque de réponse des DC, mais peut-être à une production IFN basale plus élevée chez les Africains de l'Ouest, qui ont aussi davantage de monocytes inflammatoires que les témoins EFS. Le laboratoire avait montré que les pDC effectuaient la présentation croisée d'antigènes du VIH à partir de cellules H9HIV-1 apoptotiques. Nous avons étudié l'effet des cytokines produites par les pDC en réponse aux cellules H9HIV-1 sur leur présentation croisée. La présentation croisée, mesurée par la sécrétion d'IFN-gamma par des lymphocytes T CD8+ anti-VIH, était HLA-A2-restreinte. En mesurant les réponses intracellulaires nous avons découvert qu'une partie de la réponse n'était pas HLA-A2 restreinte. Les IFN de type I produits par les pDC en réponse aux cellules H9HIV-1, mais pas l'IFN-lambda 1, induisaient une pré-activation des lymphocytes T CD8+ avec accumulation d'IFN-gamma intracellulaire; la sécrétion n'avait lieu qu'après interaction HLA-A2-restreinte avec le récepteur des lymphocytes T CD8+. Enfin, nous montrons pour la première fois que les pDC et les cDC2 primaires humaines effectuent la présentation croisée d'antigènes à partir de cellules H9HIV vivantes, les cDC2 plus efficacement qu'à partir de cellules apoptotiques. Les cDC1, au contraire, semblent spécialisées dans la présentation croisée à partir de cellules apoptotiques. Nos données préliminaires suggèrent des pistes quant au mécanisme du transfert d'antigène à partir de cellules vivantes. Elles indiquent aussi que les tDC (AXL+ Siglec-6+), suspectées d'exercer certaines fonctions jusqu'alors attribuées aux pDC, ne sont pas responsables de la présentation croisée observée avec les pDC. Les pDC sont donc centrales dans la détection des cellules infectées par le VIH, qu'elles soient mortes ou vivantes, et dans l'induction des réponses antivirales des lymphocytes T CD8+. Nous espérons à la suite de cette thèse comprendre comment maximiser la détection par les pDC et l'élimination du VIH tapi dans les cellules-réservoirs.

Dendritic cells (DC) are sentinels at the interface between innate and adaptive immune responses. Plasmacytoid DC (pDC), conventional DC (cDC1, cDC2) and transitional DC (tDC) each have their own specificities regarding positive or negative regulation of the immune system. During acute HIV infection, plasmacytoid DC (pDC) are mostly responsible for the large production of type I interferons (IFN) which reduce the viral load. During the chronic phase of the infection, persistent IFN stimulation leads to immune system hyperactivation and to cytotoxic CD8+ T cell exhaustion. Patients treated with antiretroviral drugs do not develop AIDS but keep viral reservoirs and are exposed to metabolic complications in parallel with monocytes and DC activation. We studied the IFNs produced by human DC in response to HIV-infected cells, and their influence on antigen cross-presentation to CD8+ T cells. We measured type I and III IFN responses during chronic HIV-1 or -2 infection, which is less pathogenic. In vivo, peripheral blood mononuclear cells from people from the Paris area living with HIV (PLWHIV)-1 or -2 (HIV-IFN study and Immunovir-2, ANRS-CO5 cohort) produced RNA coding for IFN-lambda1 and -alpha 2. Their IFN-alpha plasma levels were higher in 19 PLWHIV-2, but also in 8 healthy donors originating from the same geographical area as PLWHIV-2, Western Africa, compared to 15 PLWHIV-1 or to 8 controls from the EFS in Paris. In vitro, among PBMC from healthy donors, pDC produced IFN-lambda RNA and protein in response to HIV-1 or -2 infected H9 cells. This stimulation induced their maturation, in turn inducing the maturation of cDC which did not show any intrinsic responses. Therefore, the lower pathogenicity of HIV-2 is not due to a lack of IFN-lambda transcription by the PBMC of patients, or to a lack of DC response, but rather to the higher basal IFN production in West Africans, who also have more inflammatory monocytes than EFS controls. As our laboratory had evidenced cross-presentation of HIV from apoptototic H9-HIV-1 cells by pDC, we studied the effect of the cytokines produced by pDC in response to these infected cells. Cross-presentation, measured by the secretion of IFN-gamma by anti- HIV CD8+ T cells, was HLA-A2-restricted. Type I IFN produced by pDC in response to H9-HIV-1 cells, but not IFN-lambda1, were responsible for a pre-activation of CD8+ T cells which resulted in IFN-gamma intracellular production. IFN-gamma secretion only occurred upon HLA-A2-restricted interaction with the CD8+ lymphocyte T cell receptor. Finally, we show for the first time that human primary pDC and cDC2 cross-present antigens from HIV-infected live cells, cDC2 better from live than from apoptotic cells. Conversely, cDC1 seemed to be specialised in crosspresentation from apoptotic cells. CD8+ T cell preactivation by H9-HIV-1 cell-stimulated pDC also takes place with live cells. Our preliminary results offer suggestions on the mechanisms involved in antigen transfer from live cells. They also indicate that tDC (AXL+ Siglec-6+), suspected to perform some functions previously attributed to pDC, are not responsible for the cross-presentation observed with pDC. Thus, pDC are crucial in the detection of HIV-infected cells, whether apoptotic or live, and in the induction of CD8+ T cell antiviral responses. As a perspective after this thesis we hope to understand how to maximise detection by pDC and elimination of silent HIV hidden in reservoir cells.