Implication de l'interaction entre fibrocytes et lymphocytes T CD8+ dans la Broncho-Pneumopathie Chronique Obstructive (BPCO)

Involvement of the interaction between fibrocytes and CD8+ T cells in Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD)

• Auteur / Autrice : Edmée Eyraud
• Direction : Isabelle Dupin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Cellulaire et Physiopathologie
• Date : Soutenance le 16/11/2022
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche cardio-thoracique de Bordeaux
• Jury : Président / Présidente : Cindy Barnig
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cindy Barnig, Gaëtan Deslee, Yves Coudière
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cindy Barnig, Gaëtan Deslee

Mots clés

Mots clés contrôlés

Manifestations respiratoires des maladies

Immunité cellulaire

Lymphocytes

Broncho-pneumopathie chronique obstructive

Fibroblastes

Mots clés libres

Fibrocytes

Broncho-Pneumopathie chronique obstructive (BPCO)

Migration

Remodelage bronchique

Lymphocyte

Interaction

Fibrocyte

Chronic Obstructive Pulmonary Disease (COPD)

Migration

Bronchial remodeling

Lymphocyte

Interaction

Résumé

La bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) est un problème de santé majeur, qui touche plus de 251 millions de personnes dans le monde. Le principal facteur de risque est l'exposition à la fumée de cigarette. La BPCO est caractérisée par une inflammation chronique des voies respiratoires et par un remodelage bronchique entraînant une diminution non réversible des débits d'air. Les patients atteints de BPCO sont souvent victimes d'épisodes d'exacerbations, qui sont des phases d'aggravation des symptômes respiratoires. Les traitements pharmacologiques actuels de la BPCO améliorent les symptômes et réduisent la fréquence des exacerbations mais n'ont aucun effet sur le déclin de la fonction respiratoire et la mortalité. La péribronche des patients atteints de BPCO est le siège d'une infiltration importante de cellules immunitaires et d'un remodelage tissulaire, permettant des contacts persistants entre cellules résidentes et cellules immunitaires. L'objectif de cette thèse est d'étudier si des contacts entre les cellules immunitaires et les cellules résidentes pourraient être impliqués dans la pathophysiologie de la BPCO. Plus particulièrement, j'ai cherché à savoir si les fibrocytes tissulaires, qui sont cellules produites par la moelle osseuse avec des propriétés fibroblastiques, peuvent interagir avec les lymphocytes T CD8+ (LT CD8+). De plus, je voulais savoir si le contact entre ces deux types de cellules pouvait être impliqué dans l'activation immunitaire chronique observable dans la BPCO. En utilisant des co-immunomarquages de spécimens bronchiques obtenus par chirurgie chez 17 patients atteints de BPCO et 25 sujets témoins, et des méthodes spécifiques d'analyse d'images, nous avons quantifié la distribution relative des fibrocytes et des LT CD8+. Des analyses transcriptomiques et des expériences fonctionnelles ont été utilisées pour étudier la capacité des LT CD8+ tissulaires à attirer les fibrocytes. Des co-cultures autologues directes et indirectes de fibrocytes et de LT CD8+, isolés à partir d'échantillons de sang de patients atteints de BPCO, ont été réalisées pour tester l'effet des fibrocytes sur la prolifération des LT CD8+ et le profil de sécrétion des cytokines. Nous avons défini un modèle mathématique, avec des règles et les paramètres dérivés de mes mesures expérimentales. Je montre que les fibrocytes et les LT CD8+ se trouvent à proximité dans les voies respiratoires distales et que les interactions (indirectes et directes) sont plus fréquentes dans les tissus des patients atteints de BPCO par rapport à ceux des sujets témoins. L'augmentation des interactions entre les LT CD8+ et les fibrocytes est associée à une altération de la fonction pulmonaire. J'ai démontré que les LT CD8+ tissulaires de patients atteints de BPCO favorisent le chimiotactisme des fibrocytes via l'axe CXCL2/8-CXCR1/2. Dans un essai in vitro, les LT CD8+ individuels établissent des interactions de courte durée avec les fibrocytes. Les contacts directs entre les deux types de cellules déclenchent la prolifération des LT CD8+ de manière dépendante de CD54 et CD86, ainsi que la production de cytokines pro-inflammatoires. La modélisation mathématique permet non seulement de décrire avec précision la distribution cellulaire selon que le sujet est sain ou atteint de BPCO, mais aussi de suivre la dynamique cellulaire. Au total, ma thèse révèle que des interactions locales entre fibrocytes et LT CD8+ peuvent se produire in vivo et pourraient compromettre l'équilibre entre immunité protectrice et inflammation chronique dans les bronches des patients atteints de BPCO.

Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) is a major health problem, with more than 251 million people affected worldwilde. The major risk factor is cigarette smoke exposure. COPD is characterized by a chronic airway inflammation and by bronchial remodeling, leading to non-reversible airflow decrease. Patients with COPD often experience exacerbations wich are phases of worsening respiratory symptoms. Current pharmacological therapies for COPD improve symptoms and reduce exacerbations frequency but have no effect on the respiratory function decline and the mortality. Peri-bronchial area of COPD are the siege of extensive immune cell infiltration and tissue remodelling, allowing persistent contacts between resident and immune cells. The aim of this thesis is to study whether contacts between immune cells and resident cells could be involved in the pathophysiology of COPD. More particularly, I investigated whether tissue fibrocytes, which are fibroblast-like cells produced by the bone marrow, can interact with CD8+ T cells. In addition, I wanted to know if the contact between both cell types could be a cause of undue chronic immune activation. Using co-immunostaining of bronchial specimens obtained from surgery in 17 COPD patients and 25 control subjects, and specific image analysis methods, I quantified the relative distribution of fibrocytes and CD8+ T cells. Transcriptomic analyses and functional experiments were used to investigate tissular CD8+ T cells capacity to attract fibrocytes. Direct and indirect autologous co-cultures of fibrocytes and CD8+ T cells, isolated from blood samples of COPD patients, were performed to test fibrocyte effect on CD8+ T cell proliferation and cytokines secretion profile. We defined a computational model, with rules and parameters derived from my experimental measurements. I show that fibrocytes and CD8+ T cells are found in vicinity in distal airways and that interactions (both indirect and direct) are more frequent in tissues from COPD patients compared to those of control subjects. Increased interactions between CD8+ T cells and fibrocytes are associated with altered lung function. I demonstrated that tissular CD8+ T cells from COPD patients promote fibrocyte chemotaxis via the CXCL2/8-CXCR1/2 axis. In an in vitro assay, individual CD8+ T cells establish short-lived interactions with fibrocytes. Direct contacts between both cell types trigger CD8+ T cell proliferation in a CD54- and CD86-dependent manner, as well as pro-inflammatory cytokines production. Computer modelling allows not only to accurately describe cellular distribution depending on whether the subject is healthy or COPD but also to follow the dynamics. Altogether, my thesis reveals that local interactions between fibrocytes and CD8+ T cells can occur in vivo and could jeopardize the balance between protective immunity and chronic inflammation in bronchi of COPD patients.