Effets des rayonnements ionisants sur les Lymphocytes-T-CD4 et recherche de biomarqueurs génétiques prédictifs de la radiosensibilité individuelle

Ionizing radiations effects on T4-lymphocytes and research of genetic markers of individual radiosensitivity

• Auteur / Autrice : Rajaa Aouache
• Direction : Annette Schmitz, Jean-François Deleuze
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie moléculaire et cellulaire
• Date : Soutenance le 20/12/2021
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Structure et dynamique des systèmes vivants (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Stabilité génétique, cellules souches et radiations (Fontenay-aux-Roses, Hauts-de-Seine ; 2019-....)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Faculté des sciences d'Orsay
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Life Sciences and Health (2020-….)
• Jury : Président / Présidente : Pierre Laurent-Puig
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François Paris, Frédérique Vegran, Sabine Le Gouvello, Eric Deutsch
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : François Paris, Frédérique Vegran

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rayonnements ionisants

Cellules T auxiliaires

Irradiation

Marqueurs génétiques

Apoptose

Radiobiologie

Mots clés libres

Radiobiologie

Radiosensibilité individuelle

Lymphocytes-T-CD4

Rayonnements ionisants

Apoptose

Radiobiology

Individual radiosensitivity

T4-Lymphocytes

Ionizing radiations

Apoptosis

Résumé

En France, 380 000 nouveaux diagnostics de cancer sont posés chaque année et 60% de ces cancers sont traités par radiothérapie. La radiothérapie utilise les rayonnements ionisants pour détruire les cellules tumorales. La radiothérapie engendre des effets radiotoxiques indésirables sur les tissus sains situés dans le champ d’irradiation. Cependant, seulement 5 à 15% des patients développent ces complications radio-induites ce qui suggère l’existence une radiosensibilité individuelle des tissus sains. Il est donc important de rechercher les bases génétiques de cette radiosensibilité individuelle et de caractériser des marqueurs et des tests biologiques prédictifs de cette radiosensibilité individuelle. Les recherches pionnières réalisées par le laboratoire d’accueil ont montré que la quantification de l’apoptose radio-induite des lymphocytes-T-CD4 conventionnel effecteurs mémoires (LT-CD4conv EM) à partir du sang périphérique humain irradié permettait de stratifier la population. Plus récemment, le laboratoire d’accueil a montré une association génétique de plusieurs polymorphismes du gène TRAIL (TNFSF10) avec l’apoptose des LT-CD4conv EM (Schmitz et al, Baijer et al). Toutefois, la population de lymphocytes-T-CD4 effecteurs mémoires contient des sous-populations d’effecteurs Th, identifiables par cytométrie de flux, dont la sensibilité aux rayonnements ionisants n’est pas caractérisée et qui pourrait préciser une base cellulaire de la radiosensibilité individuelle. Le premier objectif de mon travail de thèse est de comprendre les effets des rayonnements ionisants sur les sous-populations de LT-CD4conv circulantes et après une activation. Le second objectif est d’une part, de préciser l’association génétique des polymorphismes du gène TRAIL à l’apoptose radio-induite des sous-populations de LT-CD4conv EM et, d’autre part, de rechercher d’autres polymorphismes génétiques sur l’ensemble du génome qui seraient associés à l'apoptose radio-induite des LT-CD4conv EM. Les résultats présentés de ma thèse montrent que la population LT-CD4conv EM présente, en réponse à l’irradiation, une hétérogénéité de sensibilité d’apoptose radio-induite et mettent en évidence chez tous les individus, une population de LT-CD4conv CCR6+CD127+ EM et CCR6-EM, respectivement résistante et sensible à l’apoptose radio-induite. L’irradiation induit dans les LT-CD4conv une diminution de l’expression des récepteurs de surface CD62L, CCR6 et CD127. Nous démontrons que la stimulation in-vitro protège les LT-CD4 de l’apoptose radio-induite, et qu’une dose d’irradiation de 2 Gy n’impacte pas la prolifération des LT-CD4. Au niveau génétique, l’étude de l’association du polymorphisme (rs1131532) du gène TRAIL (TNSF10) a été précisée dans les sous-populations de LT-CD4conv EM: Th1, Th2, Th non polarisé, Th9, et Th17 (CXCR3+). Enfin, l’étude d’association pan-génomique (GWAS) à l’apoptose radio-induite des LT-CD4conv EM identifie un signal suggestif sur les chromosomes 2, 7, 20 et 22, mais n’atteignant pas le seuil de significativité.

In France, 380,000 new cancer diagnoses are made each year and 60% of these cancers are treated by radiotherapy, which uses ionizing radiation to destroy tumor cells. Radiation therapy causes undesirable radiotoxic effects on healthy tissues located in the radiation field. However, only 5 to 15% of patients develop these radiation-induced complications, which suggests the existence of individual radiosensitivity of healthy tissues. It is therefore important to investigate the genetic basis of this individual radiosensitivity and to characterize markers and biological tests predictive of this individual radiosensitivity. Pioneering research in the host laboratory has shown that quantification of radiation-induced apoptosis of conventional effector memory T4-lymphocytes (convT4-lymphocytes EM) from irradiated human peripheral blood allows population stratification. More recently, the host laboratory showed a genetic association of several polymorphisms in the TRAIL gene (TNFSF10) with apoptosis of convT4-lymphocytes EM (Schmitz et al, Baijer et al). However, the population of effector memory T-CD4 lymphocytes contains subpopulations of Th effectors, identifiable by flow cytometry, whose sensitivity to ionizing radiation is uncharacterized and which could specify a cellular basis for individual radiosensitivity. The first objective of my thesis work is to understand the effects of ionizing radiation on circulating and post-activation convT4-lymphocytes subpopulations. The second objective is to clarify the genetic association of TRAIL gene polymorphisms with radiation-induced apoptosis of convT4-lymphocytes EM subpopulations and to search for other genome-wide genetic polymorphisms associated with the radiation-induced apoptosis phenotype of convT4-lymphocytes EM. The results presented in my thesis show that the convT4-lymphocytes EM population exhibits heterogeneity in the radiation-induced apoptosis responses in response to irradiation and reveal in all individuals, a CCR6+CD127+ EM convT4-lymphocytes population that is resistant to radiation-induced apoptosis and a CCR6-EM population that is sensitive to radiation-induced apoptosis. Irradiation induces in convT4-lymphocytes a decrease in the expression of surface receptors CD62L, CCR6 and CD127 which is responsible for an increase in the proportion of radiosensitive convT4-lymphocytes populations: CD62L-CCR6-CD127-. We demonstrate that in-vitro stimulation protects LT-CD4 from radiation-induced apoptosis, and that an irradiation dose of 2 Gy does not impact LT-CD4 proliferation. At the genetic level, the study of the association of the polymorphism (rs1131532) of the TRAIL gene (TNSF10) was specified in the subpopulations of convT4-lymphocytes EM: Th1, Th2, non-polarized Th, Th9, Th17 and Th1-Th17. The presented results demonstrate the association of rs1131532 with the radiation-induced apoptosis phenotype of convT4-lymphocytes EM and show that this association is significant in the Th1, Th2 and Th9/Th17 effector population. Finally, the genome-wide association study (GWAS) with the radiation-induced apoptosis of convT4-lymphocytes EM identifies a suggestive signal on chromosomes 2, 7, 20 and 22, but does not reach the significance threshold.