impact du microbiote digestif sur le repertoire TCR αβ dans les maladies autoimmunes et autoinflammatoires

Impact of the gut microbiota repertoire on the αβ TCR repertoire in autoimmune and autoinflammatory diseases

• Auteur / Autrice : Otriv frederic Nguekap tchoumba
• Direction : David Klatzmann, Patrice Cacoub
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie moléculaire et cellulaire
• Date : Inscription en doctorat le 16/10/2023
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physiologie, Physiopathologie et Thérapeutique (Paris ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Immunologie, immunopathologie, immunothérapie (Paris ; 2009-....)

Mots clés

Mots clés libres

Antigène

Tcr

Inflammation

Antigen

Tcr

Inflammation

Résumé

La recombinaison somatique aléatoire des gènes germinaux V-, D-, J- et C des progéniteurs lymphoïdes génère un ensemble extrêmement diversifié de séquences TCR. La sélection thymique conduit à l'élimination des lymphocytes T autoréactifs potentiellement nocifs avec un TCR capable de reconnaître les antigènes du soi avec une forte affinité. Néanmoins, pour une raison qui n'est pas encore expliquée, une partie des lymphocytes T autoréactifs sont capables d'émerger du thymus. En santé, ces lymphocytes T autoréactifs sont contrôlés par des lymphocytes T régulateurs (Tregs). Chez les patients atteints de maladies auto-immunes (MAI), ces cellules pourraient être activées par des déclencheurs encore inconnus et endommager des tissus autrement sains. L'essor des méthodes de séquençage à haut débit est un nouvel outil puissant permettant de décrypter la structure, la diversité et la spécificité des séquences de récepteurs des lymphocytes T chez un individu (son répertoire TCR). Comprendre les répertoires de TCR dans le contexte des maladies auto-immunes reste un défi des plus importants pour les immunologistes et les médecins. Les mécanismes qui contrôlent la dynamique (expansion, stabilité ou réduction) des lymphocytes T autoréactifs, et des Tregs qui les contrôlent, sont également une énigme. Ainsi, l'étude du répertoire TCR devrait être heuristique pour décrypter la physiopathologie et le pronostic des MAI, notamment dans le contexte de leur incidence croissante dans le monde. Des études ont suggéré une modification du répertoire TCR avec une diminution de la diversité par rapport aux volontaires sains. De plus, certaines MAI sont associées à une utilisation préférentielle de gènes V ou J spécifiques par rapport à l'ensemble des gènes germinaux V et J disponibles. Cela peut suggérer une recombinaison VDJ non aléatoire chez les patients atteints de MAI, d'où la question de l'existence d'un facteur inconnu qui soutient un tel biais dans la recombinaison VDJ et la génération du répertoire TCR. Enfin, la majorité des études qui ont étudié le répertoire TCR dans les MAI n'ont pas analysé ces répertoires sur des sous-ensembles séparés de lymphocytes T αβ : les lymphocytes T effecteurs CD4 et CD8 positifs (Teff) d'une part et les lymphocytes T régulateurs CD4 positifs (Treg) d'autre part. Il s'agit d'une question cruciale car (i) ces sous-ensembles cellulaires ont des effets délétères ou bénéfiques opposés, respectivement, et (ii) il existe un déséquilibre entre le Teff et le Treg dans les MAI. Le microbiote est l'ensemble des micro-organismes qu'un individu possède sur son corps. Le microbiote intestinal est bien connu pour impacter l'équilibre Teff/Treg. Ainsi, une modification du microbiote intestinal pourrait conduire au déséquilibre des sous-ensembles de lymphocytes T et à l'auto-immunité. De nombreuses études ont décrit une modification du microbiote intestinal (dysbiose) dans les MAI. Comme le microbiote intestinal constitue un facteur d'impact sur les lymphocytes T et qu'il est également une source potentielle énorme de métabolites et d'antigènes chez son hôte, le répertoire TCR (et sa dérégulation potentielle dans les états auto-immuns) peut être au moins en partie façonné par le microbiote intestinal. Mon projet de thèse repose sur l'hypothèse qu'il existe un lien direct entre le microbiome et le répertoire TCR. Les questions globales sans réponse qui pourraient être abordées dans une telle étude combinée du TCR et du microbiote sont : i) Comment le microbiote intestinal façonne-t-il le répertoire TCR du Teff et du Tregs ? ii) Le microbiote intestinal est-il impliqué dans la sélection thymique des lymphocytes T autoréactifs ? iii) La manipulation du microbiote intestinal peut-elle permettre de remodeler le répertoire TCR ? Mon travail explorera ces questions en analysant la signature du répertoire TCR imprimée par le microbiote intestinal dans les conditions saines et auto-immunes de la souris.

The random somatic recombination of germline V-, D-, J- and C-genes of the lymphoid progenitors generates an extremely diverse set of TCR sequences. Thymic selection leads to the elimination of potentially harmful autoreactive T cells with a TCR able to recognize self-antigens with high affinity. Nevertheless, for a reason that is not yet explained, a proportion of autoreactive T cells are able to emerge from thymus. In health, these autoreactive T cells are controlled by regulatory T cells (Tregs). In patients with autoimmune diseases (AID), these cells could be activated by still unknown triggers and could damage otherwise healthy tissues. The rise of high throughput sequencing methods is a new powerful tool helping to decipher the structure, diversity and antigen specificity of T cell receptor sequences in an individual (his TCR repertoire). Understanding TCR repertoires in the context of autoimmune is still a most important challenge for immunologists and physicians. Mechanisms that control the dynamics (expansion, stability or reduction) of autoreactive T cells, and of the Tregs that control them, are also an enigma. Thus, studying TCR repertoires should be heuristic in deciphering the pathophysiology and prognosis of AID, notably in the context of their increasing incidence in the world. Studies have suggested a modification of the TCR repertoire with a decrease of diversity in AID compare to healthy volunteers. Furthermore, some autoimmune conditions are associated with a preferential usage of specific V- or J-genes over the total germline V-, J-genes available. This may suggest a non-random VDJ recombination in patients with AID, thus the question of the existence of an unknow factor that sustain such a bias in VDJ recombination and TCR repertoire generation. Finally, a majority of the studies that have investigated the TCR repertoire in autoimmune conditions have not analyzed these repertoires on separated subsets of αβ T cells: CD4 and CD8 positive effector T cells (Teff) on the one hand and CD4 positive regulatory T cells (Treg) on the other hand. This is a crucial issue as (i) these cell subsets have opposite deleterious or beneficial effects, respectively, and (ii) there is an imbalance between Teff and Treg in AID. Microbiota is the whole microorganisms that an individual has on his body. The gut microbiota is well known to impact the Teff/Treg balance. Thus, a modification of the gut microbiota could lead to the imbalance of T cells subsets and autoimmunity. Many studies have described a modification of gut microbiota (dysbiosis) in AID. As the gut microbiota constitute a factor that impacts T cells and as it is also a potential huge source of metabolites and antigens in its host, the TCR repertoire (and its potential dysregulation in autoimmunity or autoinflammatory states) may be at least in part shaped by gut microbiota. My PhD project is made on the hypothesis that there is a direct link between the microbiome and the TCR repertoire. The global unanswered questions that could be addressed in a such combined study of TCR and microbiota are : i) How is gut microbiota shaping the TCR repertoire of Teff and Tregs ? ii) Is the gut microbiota involved in the thymic selection of autoreactive T cells ? iii) Can manipulating gut microbiota allow reshaping of TCR repertoires ? My work will investigate those questions by analyzing the TCR repertoire signature imprinted by the gut microbiota in healthy and autoimmune conditions of mouse.