Unité: Dynamique des Réponses immunes

Responsable: Philippe Bousso

La réponse lymphocytaire T se développe suite à une succession d'évènements cellulaires et moléculaires dynamiques se déroulant au sein de micro-environnements spécialisés comme le ganglion lymphatique.

La recherche menée dans notre laboratoire vise à déchiffrer le dialogue complexe entre les différents types cellulaires influençant l'efficacité de l'activation des lymphocytes T (LT) dans le ganglion lymphatique. Ainsi, en combinant des études fonctionnelles et des approches d'imagerie dynamique intravitale, nous étudions comment l'activation lymphocytaire T s'orchestre autour des LT CD4, CD8, des CD et des LT régulateurs in vivo.

Les cellules T naïves, qui transitent dans certaines régions des ganglions lymphatiques, ont l'opportunité d'interagir avec des cellules dendritiques (DC), en provenance des tissus. En fonction du contexte immunologique, les interactions entre LT et DC peuvent conduire soit à une réponse T productive, soit une à réponse abortive. De nombreux facteurs gouvernent ce choix. Parmi ceux-ci, la quantité totale de signal reçue par le lymphocyte T est déterminante. Elle dépend de la quantité d'antigène, du niveau de costimulation mais aussi de la durée du signal. Des expériences réalisées in vitro et in vivo ont mis en évidence l'existence de contacts LT-DC du courte et de longue durée en présence d'antigène. Cependant, les paramètres qui règlent la durée et la fréquence des contacts LT-DC in vivo restent très mal connus.

Le devenir de la réponse T est, de plus, régulé par des échanges d'information (souvent contact dépendant) entre les populations de LT CD4, de LT CD8, de cellules dendritiques et de LT régulateurs. La manière dont communiquent ces différentes populations (dans le temps et l'espace) est, à ce jour, encore mal comprise. Ainsi, la génération de réponses cytotoxiques et T CD8 mémoires contre certains virus ou certaines tumeurs peut être largement dépendante de la présence des cellules T CD4. Mais le mécanisme par lequel les LT CD4 aident les réponses T CD8 n'est que partiellement élucidé. Une autre composante importante de la régulation de la réponse lymphocytaire T implique une population particulière de lymphocytes T dit régulateurs (Treg). Les cellules Treg de phénotype CD4+CD25+ sont en effet capables d'abolir ou de diminuer les réponses des LT CD4 ou CD8, mais leur mode d'action in vivo reste mystérieux.

Dans le but de comprendre, comment l'activation lymphocytaire T s'orchestre autour des LT CD4, CD8, des CD et des LTreg, nous nous attachons à i) disséquer les interactions cellulaires entre ces différentes populations, ii) comprendre comment ces contacts sont régulés et iii) déterminer comment ils influencent l'efficacité de la réponse T.

Idéalement, il convient de pouvoir étudier de manière dynamique ces interactions dans leur environnement natif. L'imagerie en temps réel est une approche de référence pour analyser le comportement de cellules individuelles. Néanmoins, la visualisation des événements moléculaires et cellulaires des réponses T a été, bien souvent, limitée à des expériences in vitro. Ceci est dû principalement à la difficulté technique de détecter des cellules localisées en profondeur dans les organes lymphoïdes. Au cours de ces trois dernières années, nous avons montré, avec d'autres laboratoires, que la microscopie biphotonique, offrait une approche puissante pour visualiser des cellules du système immunitaire au sein d'organes lymphoïdes intacts.

En s'appuyant notamment sur cette méthodologie, nous analysons les dynamiques cellulaires de l'activation des LT in vivo. Nous nous attachons à déchiffrer le dialogue complexe entre les différents types cellulaires influençant l'efficacité de l'activation T dans le ganglion lymphatique.

Rôle des interactions LT-DC précoces et tardives au cours de l'activation des LT CD4 (S. Celli, Z . Garcia)

Le mode d'activation de LT CD4 dans le ganglion n'est pas clairement établi. Des études in vitro et in vivo indiquent que les LT CD4 peuvent interagir avec les DC de manière très variable, formant des contacts uniques ou répétés, pouvant durer de quelques minutes à plusieurs heures. Il est donc essentiel de mieux comprendre comment l'historique des interactions LT-DC influence le programme de différentiation lymphocytaire. Dans ce but, nous avons développé une approche permettant de déterminer si les LT CD4 établissaient un ou plusieurs contacts avec les DC présentant l'antigène.

Nous avons pu observer que les LT CD4 se détachent des DC avant de se diviser et ont la possibilité d'interagir avec d'autres DC. De plus, les LT CD4 activés qui re-interagissent avec les DC le font de manière spécifique de l'antigène. En utilisant, la microscopie biphotonique nous avons ensuite montré que les LT CD4 activés pouvaient former des interactions stables avec les DC. Grâce à la mise au point d'un système expérimental permettant de moduler la probabilité pour les LT d'interagir avec plusieurs DC, nous avons montré que les LT intègrent les signaux reçus lors de rencontres successives avec les DC in vivo et que les signaux reçus aux cours des interactions tardives avec les DC influençaient le programme de différentiation des LT. En particulier, si les interactions précoces peuvent être suffisantes pour induire la prolifération, des interactions répétées permettent l'expression de récepteur de haute affinité à l'IL-2 et la capacité de produire de l'IFN-g.

Ces résultats indiquent que le nombre de DC présentant l'antigène influence la réponse lymphocytaire T CD4 de manière quantitative (en recrutant plus ou moins de LT CD4) mais aussi de manière qualitative (en modulant le programme de différentiation les LT via des interactions successives avec les DC).

Etude des interactions cellulaires lors de la coopération entre lymphocytes T CD4 et CD8 (H. Beuneu, Z. Garcia)

Si les LT CD8 peuvent être activés en l'absence de LT CD4, la qualité de la réponse est souvent fortement augmentée en présence de cellules T CD4. Plusieurs modèles ont été proposés pour expliquer cet aspect coopératif, mais, à ce jour, les mécanismes mis en jeu restent mal compris. Souvent, l'effet de la présence des LT CD4 ne se traduit que lors des réponses secondaires, mais même dans ces cas, il semble que cet effet soit programmé très précocement lors de la réponse T CD8. Or de manière paradoxale, on connaît peu le rôle des LT CD4 sur les phases précoces de la réponse T CD8. Nous avons pu observer que la présence de LT CD4 influençait très rapidement le programme de différentiation des LT CD8. De manière intéressante, nous avons pu démontrer que le recrutement des LT CD8 par les DC était significativement augmenté par la capacité des DC à engager des LT CD4 spécifiques. Nous proposons que les LT CD4 influencent la différentiation des LT CD8 en favorisant leur recrutement par les DCs les plus compétentes pour l'activation. Ce travail se poursuivra en étudiant les mécanismes et les bases moléculaires impliqués dans ce phénomène.

Mots-clés: lymphocyte T, cellules dendritiques, activation, imagerie , interactions cellulaires


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