Les lymphocytes T folliculaires auxiliaires et les lymphocytes T régulateurs, un partenariat surprenant dans la réponse humorale

Follicular helper T cells and regulatory T cells, a surprising partnership in the humoral response

• Auteur / Autrice : Julien Novarino
• Direction : Nicolas Fazilleau, Meryem Aloulou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunologie
• Date : Soutenance le 27/04/2023
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie Santé Biotechnologies (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Toulousain des Maladies Infectieuses et Inflammatoires (Toulouse ; 2021-....)
• Jury : Président / Présidente : Joost Van Meerwijk
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Maria de la Encarnacion Mariotti-Ferrandiz
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Marion Espéli, Stéphanie Graff-Dubois, Helena Païdassi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Plasmocytes

Lymphocytes T régulateurs

Lymphocytes T folliculaires helper

Mots clés libres

T folliculaires helper

T régulateurs

Lymphocyte B

Anticorps

Cellules dendritiques

Moelle osseuse

Follicular helper T cell

Regulatory T cell

B cell

Antibody

Dendritic cell

Bone marrow

Résumé

Une réponse vaccinale efficace se traduit par la production durable d'anticorps (Ac) de haute affinité pour l'antigène caractéristique d'un pathogène ou d'une toxine contre lesquels nous voulons nous protéger. Pour produire ces Ac, les lymphocyte B (LB) doivent subir des évènements de maturation qui impliquent l'aide d'une population de lymphocytes T (LT), les LT folliculaires auxiliaires (Tfh). Le soutien fourni par les Tfh permet en effet la mise en place de centres germinatifs nécessaires à la différenciation des LB en plasmocytes à longue durée de vie (PC) sécréteurs d'Ac de haute affinité. Mes travaux de thèses se sont focalisés sur la coopération de deux populations de LT, les Tfh et les LT régulateurs (Treg), dans la mise en place de la réponse Ac et favorisant sa pérennité. Nous avons mis en évidence un mécanisme par lequel les Treg, généralement considérés comme des régulateurs négatifs de la réponse immune, favorisent le développement de Tfh. Grâce à un modèle murin de déplétion transitoire des Treg (seulement dans les trois premiers jours après l'immunisation) nous avons observé un impact des Treg sur les capacités intrinsèques des cellules dendritiques (DC) à induire la différenciation des Tfh. En effet, en capturant l'interleukine 2 (IL-2), les Treg en prive les DC et particulièrement les DC conventionnelles de type 2 (cDC2) qui sont les cellules présentatrices de l'antigène responsables la différenciation des LT naïfs en Tfh. Or, la signalisation de l'IL-2 dans la cDC2 conduit à l'augmentation de l'expression du récepteur à chimiokine CCR7. Les gradients de chimiokines déterminent le positionnement des cellules dans l'organe lymphoïde secondaire (OLII). CXCL13 dont le récepteur est CXCR5, permet la localisation dans les follicules B de l'OLII et CCL21 dont le récepteur est CCR7, la localisation dans la zone T de l'OLII. L'augmentation de l'expression de CCR7 à la surface des cDC2 cantonne ainsi ces cellules dans la zone T alors que pour induire efficacement la différenciation des Tfh, elles doivent se positionner à la frontière entre la zone T et les follicules B. L'absence de cette signalisation grâce aux Treg permet alors aux cDC2 de se localiser de manière optimale pour induire la différenciation des Tfh. Mes travaux se sont aussi intéressés à la durabilité de la réponse Ac, en se focalisant sur les cellules de la moelle osseuse (MO), niche pour les PC qui y sécrètent leurs Ac de manière constitutive sur le long terme. Nous avons mis en évidence la présence de Tfh mémoires (mTfh) dans la MO chez l'humain comme chez la souris. Via des analyses de cytométrie en flux et transcriptomique en single cell RNA sequencing (scRNAseq) de cellules T de la MO, nous montrons que la représentation de ces cellules augmentent au moins jusqu'à 200 jours après l'immunisation. Nous avons aussi observé l'expression de Sostdc1 (pour Sclerostin Domain Containing 1) par les mTfh de la MO. Les populations de Tfh SOSTDC1+ dans les OLII n'aident pas les LB mais favorisent le développement de Treg en bloquant la voie Wnt-bêta-caténine. Les résultats que nous avons obtenus vont également dans ce sens. L'outil Nichenet permet de prédire des interactions ligands/récepteurs à partir de données de scRNAseq. Cet outil prédit de nombreuses interactions entre les Treg et les mTfh dans la MO, elles induisent dans les Treg, l'expression de nombreux gènes participant à leur survie. Nous pouvons alors avancer l'hypothèse selon laquelle les mTfh de la MO assurent l'équilibre de la niche plasmocytaire en y favorisant la survie des Treg qui de leur côté, favorisent la survie des PC. Ils pourraient aussi contrôler directement la survie et l'expansion des PC. Mes travaux ont donc mis en lumière un partenariat entre les Tfh et les Treg pour assurer une réponse humorale efficace et durable.

An effective vaccine response results in the long-lasting production of antibodies (Ab) of high affinity for the characteristic antigen of a pathogen or a toxin against those who want to protect us. To produce these Abs, B lymphocytes must undergo maturation events that involve the help of a population of T lymphocytes, the follicular helper T cells (Tfh). The support provided by the Tfh indeed allows the establishment of germinal centers necessary for the differentiation of the B cells into long-lived plasma cells (PC) secreting high affinity Ac. My thesis work focused on the cooperation of two LT populations, Tfh and regulatory T cells (Treg), in the establishment of the Ab response and promoting its sustainability. We have demonstrated a mechanism by which Treg, generally considered negative regulators of the immune response, will drive the development of Tfh. Using a mouse model of transient Treg depletion (only in the first three days after immunization), we observed an impact of Treg on the integrated capacities of dendritic cells (DC) to induce Tfh differentiation. Indeed, by capturing interleukin 2 (IL-2), Treg deprive DC of it and particularly conventional type 2 DC (cDC2) which are the antigen-presenting cells responsible for the differentiation of naive LT into Tfh . IL-2 signaling in cDC2 leads to increased expression of the chemokine receptor CCR7. Chemokine gradients determine the positioning of cells in the secondary lymphoid organ (SLO). CXCL13, whose receptor is CXCR5, allows localization in the B follicles of the SLO and CCL21, whose receptor is CCR7, localization in the T zone of the SLO. The increase in the expression of CCR7 on the surface of the cDC2 thus cantons these cells in the T zone whereas to effectively induce the differentiation of Tfh, they must position themselves at the T:B border. the absence of this signaling thanks to the Treg then allows the cDC2 to localize in an optimal manner to induce the differentiation of the Tfh. My work has also focused on the durability of the Ac response, focusing on the cells of the bone marrow (BM), a niche for PC which secrete their Ab there constitutively over the long term. We have demonstrated the presence of memory Tfh (mTfh) in BM in humans as well as in mice. Through flow cytometry and transcriptomic analyzes in single cell RNA sequencing (scRNAseq) of BM T cells, we show that the representation of these cells increases at least until 200 days after immunization. We also observed the expression of Sostdc1 (Sclerostin Domain Containing 1) by BM mTfh. Tfh SOSTDC1+ populations in SLO do not help B cells but promote Treg development by blocking the Wnt-bêta-catenin pathway. Our results also point in this direction. The Nichenet tool makes it possible to predict ligand/receptor interactions from scRNAseq data. This tool predicts many interactions between Tregs and mTfhs in BM, they induce in Tregs the expression of many genes involved in their survival. We can then put forward the hypothesis that the mTfh of the BM ensure the balance of the plasma cell niche by favoring the survival of the Treg which, in turn, favor the survival of the PC. They could also directly control the survival and expansion of PC.My work has therefore highlighted a partnership between Tfh and Treg to ensure an effective and lasting humoral response.