Dysfonctionnement génomique du complexe majeur d’histocompatibilité dans les maladies hématologiques exposées à une pression immunologique

Genomic dysfunction of major histocompatibility complex in hematological disorders exposed to an immunological pressure

• Auteur / Autrice : Simona Pagliuca
• Direction : Régis Peffault de Latour, Jaroslaw Maciejewski
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Hématologie, oncogenèse et biothérapies
• Date : Soutenance le 22/10/2021
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Hématologie, oncogenèse et biothérapies (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Recherche clinique appliquée à l'hématologie (Paris ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Marie-Thérèse Rubio
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Régis Peffault de Latour, Jaroslaw Maciejewski, Marie-Thérèse Rubio, Antonio Maria Risitano, Annalisa Ruggeri, Valeria Visconte
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-Thérèse Rubio, Antonio Maria Risitano

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gènes du récepteur des cellules T

Antigènes HLA

Échappement immunitaire

Mots clés libres

Immune-Peptidome

Édition immunologique

Tcr

Divergence allélique HLA

Immunopeptidome

Immunoediting

Tcr

HLA evolutionary divergence

Résumé

La variabilité structurelle et fonctionnelle du système HLA (human leukocyte antigen) constitue la base moléculaire permettant l'élaboration de réponses immunitaires adaptatives efficaces. Cette diversité permet à une cellule de présenter aux effecteurs immunitaires un répertoire antigénique étendu, et garantit une activité lymphocytaire de type T diversifiée. Tout évènement entraînant une dysfonction de cette variabilité peut être à la base de processus pathologiques, altérant les capacités de présentation antigénique et la réactivité des effecteurs lymphocytaires de type T. Il est bien connu que les configurations germinales des génotypes HLA peuvent influencer le risque de développement de certaines maladies autoimmunes, ou modifier la réponse anti-tumorale ; il est donc aussi envisageable que des anomalies somatiques puissent réduire cette diversité, pouvant ainsi être à la base de mécanismes d'échappement immunologique. L'objectif de ce travail est d'analyser le rôle de la dysfonction moléculaire du complexe majeur d'histocompatibilité ainsi que son impact sur la fonctionnalité du répertoire lymphocytaire T dans un contexte d'hémopathies, en suggérant un rôle central de ce mécanisme dans l'évolution clonale des pathologies bénignes et malignes. A partir d'une approche multiomique, nous avons caractérisé le paysage moléculaire des structures engagées dans la présentation antigénique et dans l'activation de l'immunité adaptative au sein de multiples cohortes de patients, ayant comme diagnostic une insuffisance médullaire ou une hémopathie maligne. Nous nous sommes aussi intéressés aux patients allogreffés de cellules souches hématopoïétiques pour des pathologies myéloïdes, chez lesquels nous avons étudié les profils de reconstitution du répertoire lymphocytaire T et les mécanismes d'échappement HLA-médiés. Pour une analyse moléculaire précise des aberrations génomiques dans la région HLA, nous avons développé une plateforme bio-informatique capable de détecter des mutations punctiformes, des insertions, des délétions et des altérations du nombre de copies dans ces gènes hyperpolymorphes, à partir de données de séquençage à haut débit ciblé ou du génome entier. Enfin, en nous focalisant sur les insuffisances médullaires comme paradigme des désordres hématologiques immuno-médiés, nous avons étudié les structures immunogénétiques à la base de la susceptibilité auto-immune et de la dysfonction lymphocytaire T. Nos résultats illustrent comment la dysfonction germinale ou somatique de la diversité HLA peut constituer un mécanisme physiopathologique essentiel à la genèse du dysfonctionnement de l'immunité adaptative, de l'échappement immunitaire, et de la prédisposition à l'auto-immunité. L'une des perspectives cliniques de ce travail est la révision des stratégies immuno-modulatrices dans les désordres hématologiques.

Structural and functional variability of human leukocyte antigen (HLA) is the foundation for competent adaptive immune responses against infectious and tumor antigens since it assures the breadth of the immune peptidome presented, sustaining an efficient diversification of T cell receptor repertoires (TCR). This variability is maintained by evolutionary forces that have historically shaped the human adaptive immune system due to pathogen exposure, favoring, via the accumulation of mutational events, the assortment of a hyper-polymorphic HLA system able to elaborate efficient immune responses. Any dysfunctional event impacting this diversity may be at the basis of pathological processes, disturbing antigen presentation capabilities and T-cell reactivity. If, on one side, particular germline configurations of HLA genotypes can convey an immunogenetic risk for autoimmune and complex disorders or predispose to a better response to anti-cancer treatments, on the other side, somatic rearrangements of HLA loci, decreasing such variability, can modulate mechanisms of immune escape well assessed in cancer biology. The purpose of the present research is to investigate the multifaced molecular dysfunction of HLA machinery in hematological disorders and its impact on TCR functionality, demonstrating how this mechanism may shape clonal evolution, constituting a common pathogenic lynchpin encompassing benign and malignant pathophysiology. Through a multiomic approach we characterized the molecular landscape of the antigen presentation and T-cell activation structures in multiple cohorts of patients diagnosed with idiopathic bone marrow failure disorders and hematological malignancies. This aspect was also largely studied in the context of allogeneic hematopoietic cell transplantation for myeloid neoplasms, where we were able to dissect the patterns of TCR reconstitution and the molecular mechanisms of immune escape HLA-mediated. To granularly dissect the genomic aberrations at the basis of HLA loss we developed a pipeline able to detect somatic mutations, small indels and copy number variation in HLA region from targeted, whole exome, whole genome sequencing and transcriptomic data. Finally, focusing on the immunogenetic germline predisposition of idiopathic bone marrow failure disorders as archetype of autoimmunity targeting hematopoietic stem cells, we studied the proteogenomic patterns at the basis of immune-disease susceptibility and dysfunctional T-cell expansion. The findings behind this entire line of research highlight how the dysfunction of HLA diversity can be a general pathophysiological mechanism at the basis of the dysfunction of adaptive immunity, the immune escape and the autoimmune propensity and pave the way to redefine immunomodulating strategies in hematological disorders.