Etude du phénotype et des fonctions des lymphocytes T folliculaires régulateurs dans des contextes physiologiques et auto-immuns

Phenotypic and functional study of follicular regulatory T cells in physiological and autoimmune contexts

• Auteur / Autrice : Fanny Martinez
• Direction : Nicolas Fazilleau, Meryem Aloulou
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunologie
• Date : Soutenance le 21/09/2023
• 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 : Roland Liblau, Laure Michel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Cécile Delarasse, Pierre Milpied, Maria de la Encarnacion Mariotti-Ferrandiz

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lymphocytes T CD4+

Immunité acquise

Encéphalomyélite

Modèles animaux

Mots clés libres

Régulation

Vaccin

Autoimmunité

Lymphocytes T

Lymphocytes B

Regulation

Vaccine

Autoimmunity

Lymphocytes T

Lymphocytes B

Résumé

La réponse immunitaire adaptative repose sur la génération de lymphocytes B (LB) matures, que sont les plasmocytes à longue durée de vie (PC) et les lymphocytes B mémoires (mB). Ces cellules assurent une réponse anticorps et une mémoire immunitaire spécifiques de l'antigène sur le long terme. La différenciation de ces cellules a lieu dans une structure particulière des follicules B des organes lymphoïdes secondaires (OLS) : le centre germinatif (CG). Les réactions du CG au cours desquelles les LB maturent sont activement soutenues par les lymphocytes T (LT) folliculaires auxiliaires (Tfh). Les lymphocytes T folliculaires régulateurs (Tfr) sont quant à eux plutôt décrits comme étant des régulateurs négatifs de ces réactions puisqu'ils limitent l'amplitude des réactions du CG, les fonctions des Tfh, et réduisent le métabolisme des LB. Il a également été démontré lors de pathologies auto-immunes (PAI) systémiques que les Tfr inhibent la sécrétion d'auto-anticorps délétères. Néanmoins, dans certains contextes les Tfr promeuvent l'amplitude des réactions du CG, et améliorent la qualité de la réponse anticorps. Les fonctions de ces cellules semblent adaptées aux contextes, ce qui pourrait être en partie dû aux origines diverses des Tfr. En effet, mon équipe d'accueil a pu démontrer que les Tfr peuvent se différencier soit à partir de lymphocytes T régulateurs d'origine thymique (tTregs) soit de lymphocytes T naïfs. Nous les appelons respectivement tTfr et pTfr. Nous pensons également que ces fonctions peuvent être adaptées au contexte antigénique, et notamment lors de PAI organe-spécifiques. Les objectifs de ma thèse ont donc été doubles, en s'intéressant d'une part à l'impact de l'origine des Tfr sur leur phénotype et leurs fonctions, et d'autre part à la régulation exercée par les Tfr lors d'une PAI ciblant le système nerveux central (SNC) : la sclérose en plaques (SEP). Nous avons généré un modèle murin nous permettant de suivre les populations de Tfr au cours du temps. Nous avons démontré que les Tfr se différencient préférentiellement à partir de tTregs. De plus, bien que les pTfr sous expriment le facteur de transcription Foxp3 par rapport aux tTfr, ces deux sous-populations présentent un phénotype similaire. Cependant, le phénotype des pTfr change en fonction des stades du CG, ce qui laisse supposer qu'ils pourraient avoir des intermédiaires de différenciation différents, mais également des fonctions différentes au cours du temps. Afin d'analyser la fonction des pTfr et des tTfr, nous avons développé des modèles murins nous permettant de générer des CG déplétés en l'une ou l'autre des sous-populations. Nous avons ainsi pu démontrer que les pTfr régulent l'activation et la prolifération des Tfh, tandis que les tTfr semblent contrôler la génération de PC et la commutation isotypique des mB. De plus, nous avons étudié le rôle des Tfr au cours de la SEP. De façon surprenante nous avons pu mettre en avant que les Tfr participent à la maladie, aussi bien chez l'humain que chez la souris. Grâce au modèle murin de SEP induit par immunisation avec la protéine humaine de la myéline, nous avons pu démontrer que les Tfr inhibent l'expression du récepteur S1PR2, qui est essentiel au maintien des LB dans les CG. Cette inhibition de S1PR2 promeut la migration des LB vers le SNC, où ils participent à la maladie en restimulant des LT encéphalitogènes via leur fonction cellule présentatrice de l'antigène. Ces LT produisent alors des quantités importantes de cytokines proinflammatoires, telles que l'IFNg et l'IL-17, qui sont extrêmement délétères durant la physiopathologie de la SEP. Globalement, ces travaux permettent de mieux comprendre l'hétérogénéité des fonctions des Tfr. Il pourrait alors être intéressant de chercher à promouvoir l'une ou l'autre des sous-populations de Tfr suivant le contexte physiopathologique.

The adaptive immune response relies upon the generation of mature B lymphocytes (LB), such as long-lived plasma cells (PC) and memory B lymphocytes (mB). These cells provide a long-term antigen-specific antibody response and immune memory. B-cell differentiation takes place in a particular structure, the germinal center (GC) localized within the B follicles of secondary lymphoid organs (SLO). Follicular helper T cells (Tfh) support positive GC outputs such as LB proliferation, somatic hypermutation and class switch. In contrast, follicular regulatory T cells (Tfr) are described as negative regulators of these reactions, they limit the amplitude of CG reactions, the Tfh functions, and reduce the LB metabolism. It has also been demonstrated in systemic autoimmune diseases that Tfr inhibit the secretion of pathogenic autoantibodies. Nevertheless, in some contexts Tfr promote the amplitude of CG reactions and improve the antibody response quality. Therefore, Tfr functions seem context-adapted and may be partly related to the diverse origins of the Tfr. Indeed, my host team has demonstrated in mice that Tfr can differentiate from either thymic-derived regulatory T lymphocytes (tTregs) or from naive T lymphocytes, we named them tTfr and pTfr respectively. In addition, we believe that these functions may be adapted to the antigenic context, specifically during organ-specific autoimmune diseases. Therefore, the aims of my thesis were multiple; first focusing on how Tfr origins impact their phenotype and functions, then defining the role of Tfr during an autoimmune disease targeting the central nervous system (CNS): the multiple sclerosis (MS). We have generated a mouse model allowing us to follow Tfr populations over time. We demonstrated that Tfr preferentially differentiate from tTregs. Although pTfr express less the transcription factor Foxp3 than tTfr, both Tfr subsets show a global similar phenotype. However, the phenotype of pTfr seems to change according GC stages, that suggests they could have different differentiation intermediates, but also different functions over time. In order to analyze the function of pTfr and tTfr, we have developed some mice models allowing us to generate GC environments lacking one or the other Tfr subsets. We were thus able to demonstrate that pTfr regulate Tfh activation and proliferation, while tTfr seem to control PC generation and mB isotype switching. In addition, we studied the role of Tfr during MS. Surprisingly, we highlight that Tfr participate in the MS pathology, both in humans and in mice. Using a MS mice model induced by human myelin protein immunization, we demonstrate that Tfr inhibit the expression of the S1PR2 receptor, which is essential for the maintenance of B cells within CGs. S1PR2 inhibition promotes the migration of LB from SLOs to the CNS, where they participate in the disease by restimulating encephalitogenic T cells through their antigen-presenting cell function. These T cells then produce large quantities of proinflammatory cytokines such as IFNg and IL-17, which are extremely deleterious during the MS physiopathology. Overall, this work provides a better understanding of the diverse Tfr biological roles. Therefore, depending on the pathophysiological context, it would be interesting to set some strategies to promote one or the other Tfr subpopulation development.