Caractérisation des plasmocytes régulateurs en conditions normales et pathologiques

Investigation of regulatory plasma cells in health and disease

• Auteur / Autrice : Thi Cuc Bui
• Direction : Simon Fillatreau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunologie
• Date : Soutenance le 16/06/2022
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Necker Enfants-Malades (Paris ; 2014-....)
• Jury : Président / Présidente : Lucienne Chatenoud
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lucienne Chatenoud, Abdelhadi Saoudi, Klaus Okkenhaug, Sophie Hüe, Marion Espéli
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Abdelhadi Saoudi, Klaus Okkenhaug

Mots clés

Mots clés contrôlés

Inhibiteur sécrétoire de la protéase leucocytaire

Sclérose en plaques

Plasmocytes

Mots clés libres

Sclérose en plaques

Plasmocytes régulateurs

Inhibiteur de la protéase des leucocytes sécrétoire (IPLS)

Multiple sclerosis

Regulatory plasma cells

SLPI

Résumé

Les maladies inflammatoires à médiation immunitaire (MIMI) touchent 5 à 10% de la population mondiale et représentent des coûts considérables pour les individus et les sociétés. La plupart de ces affections sont des maladies chroniques sans traitement curatif. La sclérose en plaques (SEP) est la MIMI neurologique la plus fréquente chez le jeune adulte. Actuellement, les MIMI (et la SEP) sont principalement traitées par des médicaments immunosuppresseurs ayant des effets importants sur le système immunitaire. Ces médicaments sont prescrits à vie et peuvent avoir des effets secondaires graves. En outre, une proportion importante de patients ne répond pas à ces traitements ou devient réfractaire après un certain temps, ce qui souligne le besoin urgent de nouvelles stratégies thérapeutiques. Il est important de noter qu'aucune des thérapies actuellement appliquées ne cible les voies de régulation du système immunitaire, bien que ces maladies soient associées à des défauts de régulation immunitaire. La restauration d'une régulation immunitaire efficace est donc d'une importance capitale pour rétablir un équilibre immunitaire sain et, à terme, parvenir à guérir les MIMI. Mon projet de thèse porte sur la caractérisation des fonctions régulatrices des cellules B qui protègent contre l'auto-immunité du système nerveux central (SNC). En effet, plusieurs études ont montré que les cellules B peuvent réguler négativement la réponse inflammatoire dans un modèle animal de la SEP, l'encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE), par leur expression de l'interleukine (IL)-10, et cette voie semble être défectueuse chez les patients atteints de SEP. L'IL-10 est-elle le seul médiateur des fonctions suppressives des cellules B ? L'identification de nouvelles molécules suppressives dérivées des cellules B pourrait à terme accroître notre arsenal thérapeutique dans le traitement de la SEP. Notre groupe a identifié un sous-ensemble de cellules B appelé plasmocytes régulateurs naturels, spécialisé dans la production d'IL-10 et caractérisé par l'expression du gène LAG-3. Ceci a permis d'élargir la notion de sous-populations de lymphocytes régulateurs au-delà des cellules Tr1 productrices d'IL-10 et des cellules T régulatrices Foxp3+. Dans la première partie de ma thèse, j'ai caractérisé le rôle de ces cellules dans la neuro-inflammation du SNC en utilisant un nouveau modèle génétique permettant la déplétion inductible des cellules exprimant LAG-3. Mes résultats démontrent que des cellules LAG-3+ présentes avant le début de la maladie jouent un rôle crucial dans le contrôle de la maladie. Nous avons observé que les plasmocytes n'exprimant pas LAG-3 présentaient une expression plus élevée du gène codant pour l'inhibiteur de la protéase des leucocytes sécrétoire (IPLS) par rapport aux plasmocytes exprimant LAG-3. L'IPLS est connu pour ses fonctions antimicrobiennes et ses propriétés anti-inflammatoires. La deuxième partie de ma thèse a porté sur la caractérisation de des plasmocytes régulateurs exprimant l'IPLS, qui joue un rôle crucial dans la prévention de la chronicisation dans l'auto-immunité du SNC. Ces plasmocytes producteurs d'IPLS ont la capacité d'inhiber la réponse inflammatoire dans l'EAE. L'absence d'expression de la IPLS dans les cellules B entraîne une forme plus sévère de la maladie, alors que les souris génétiquement modifiées pour surexprimer l'IPLS dans les cellules B sont complètement protégées de la maladie. Sachant que l'IPLS est une anti-protéase sécrétée, nos données démontrent le rôle clé de la protéostase extracellulaire dans le contrôle de l'immunité. Notre travail a des implications importantes pour la compréhension des mécanismes impliqués dans la régulation des réponses immunitaires, avec des implications thérapeutiques directes.

Introduction: Immune-mediated inflammatory diseases (IMIDs) are estimated to affect 5-10% of the population worldwide, causing considerable costs for individuals and societies. Most of these pathologies are chronic diseases, which remain without a cure. More specifically, multiple sclerosis (MS) is the most frequent neurological disease in the young adult. Currently, IMIDs (and MS) are primarily treated by immunosuppressive drugs that have broad effects on the immune system. These drugs are applied for life, and can have serious side effects. Moreover, a significant proportion of patients do not respond to these treatments or become refractory after a certain period of time, underlining an urgent need for novel therapeutic strategies. Importantly, none of the currently applied therapies focus on the restoration of immune regulatory pathways in these patients while these diseases are associated with defects in immune regulation. Restoring an efficient immune regulatory network is thus of primary importance to restore a healthy immune balance, and possibly reach a cure for IMIDs. My PhD project focuses on the characterization of the regulatory functions of B cells providing protection from CNS autoimmunity. Indeed, convincing data have demonstrated that B cells can negatively regulate inflammatory response in an animal model of MS, experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE), by their expression of interleukin (IL)-10, and this pathway appears to be defective in MS patients. Is IL-10 the only mediator of the suppressive functions of B cells? The identification of other B cell-derived suppressive molecules in autoimmune neuroinflammation is urgently needed, because this might in turn increases our opportunities in MS therapy. Context: Our group previously identified a distinct subset of natural regulatory plasma cells specialized in the production of IL-10, characterized by the expression of lymphocyte activated gene 3 (LAG-3). This extended the number of regulatory lymphocyte subsets characterized by LAG-3 expression beyond IL-10-producing Tr1 cells and activated CD4+Foxp3+ T regulatory cells. In the first part of my PhD, I have characterized the role of these cells in CNS neuroinflammation using a novel genetic model permitting the inducible depletion of Lag3-expressing cells. My results demonstrate that pre-existing Lag3-expressing cells play a crucial role in the control of a subsequent autoimmune attack. Noteworthily, we noticed that Lag3-negative plasma cells displayed a distinctly increased expression of secretory leukocyte protease inhibitor (Slpi) gene compared to Lag3-positive plasma cells. Slpi encodes for a protein carrying multiple activities ranging from anti-microbial functions, anti-inflammatory properties, and tissue regenerative effects. The majority of my PhD work consisted in the characterization of a novel subset of regulatory plasma cells characterized by the expression of SLPI, which plays a crucial role to prevent the transition from acute to chronic disease in CNS autoimmunity. Conclusion: Our data demonstrate that LAG-3-expressing cells, formed before the onset of an autoimmune reaction, have a determinant role in the regulation of the latter. Furthermore, we identified a new subset of regulatory plasma cells that produce SLPI, which suppresses inflammatory response in EAE. The lack of Slpi expression in B cells results in a severely exacerbated disease, whereas mice genetically engineered to over-express SLPI in B cells were completely protected from the disease. Because SLPI is a secreted anti-protease, our data demonstrate the key role of extra-cellular proteostasis in the control of immunity. Our work has important implication for the understanding of the mechanisms involved in the regulation of immune responses, with direct therapeutic implication as it suggests that approaches tailored to increase SLPI levels might be beneficial against IMIDs.